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Motor control strategy robust to time-delay and noise of sensory information in sensorimotor integration

Research Project

Project/Area Number 16H02882
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Intelligent robotics
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Tahara Kenji  九州大学, 工学研究院, 准教授 (80392033)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 木野 仁  福岡工業大学, 工学部, 教授 (50293816)
松谷 祐希  熊本高等専門学校, 機械知能システム工学科, 助教 (80757120)
河村 晃宏  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (60706555)
越智 裕章  山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 助教 (50780128)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2016: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Keywords時間遅れ / ロバスト / フィードバック / フィードフォワード / 人工筋肉 / 状態推定 / 力制御 / 姿勢制御 / 多指ハンド / 感覚運動統合 / マニピュレーション / 筋骨格系 / 仮想フレーム / ロバスト性 / 知能ロボット
Outline of Final Research Achievements

A control law of musculoskeletal arm, in which feedback and feedforward are integrated, was proposed and confirmed the effectiveness by simulation and experiment. The robustness was improved by updating the virtual object position in object grasping by a multi-fingered hand, and the usefulness was confirmed by simulation and experiment. Robust sensorless position control was realized for the time delay of the fishing line artificial muscle, and iterative learning control was introduced and confirmed the usefulness by experiments. A force control law by switching and superposition using multiple dielectric elastomer artificial muscles was proposed. Also, a temperature estimation method was proposed, and developed a switching algorithm using the estimated temperature and confirmed the effectiveness by simulation and experiment.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,センサ情報に含まれる時間遅れやノイズに頑健な制御手法を提案し,安価なセンサやアクチュエータを用いてもある程度の精度が担保される制御を実現した.
人間の運動生成においては,時間遅れやノイズが含まれていたとしても頑健に巧みな制御を実現しており,本研究における成果は,それらを工学的に実現し得る手法の一つとして期待できる.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Feedforward Control of Twisted and Coiled Polymer Actuator based on a Macroscopic Nonlinear Model Focusing on Energy2018

    • Author(s)
      Ken Masuya, Shu Ono, Kentaro Takagi, and Kenji Tahara
    • Journal Title

      IEEE Robotics and Automation Letters

      Volume: 3 Issue: 3 Pages: 1824-1831

    • DOI

      10.1109/lra.2018.2801884

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    • Author(s)
      Ken Masuya, Shu Ono, Kentaro Takagi and Kenji Tahara
    • Journal Title

      Sensors and Actuators, A: Physical

      Volume: 267 Pages: 443-454

    • DOI

      10.1016/j.sna.2017.10.016

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      越智裕章,木野仁,田原健二,松谷祐希
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      札幌
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      SI2016
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      札幌
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      札幌
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      2016-12-15
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      札幌
    • Year and Date
      2016-12-15
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      Florence, Italy
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      2016-10-24
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      佐藤正昂,田原健二,木野仁
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    • Year and Date
      2016-06-08
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    • Author(s)
      K. Takagi, N. Kamamichi, K. Masuya, K. Tahara, T. Irisawa and K. Asaka
    • Total Pages
      831
    • Publisher
      Springer
    • ISBN
      9789811368493
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  • [Book] T. Watanabe, K. Harada and M. Tada (Eds.): Human Inspired Dexterity in Robotic Manipulation, 1st Ed. Chapter 9: A Grasping and Manipulation Scheme That is Robust Against Time Delays of Sensing Information: An Application of a Controller Based on Finger-Thumb Opposability2018

    • Author(s)
      K. Tahara and A. Kawamura
    • Total Pages
      200
    • Publisher
      Academic Press
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  • [Remarks] 九州大学HCR研究室

    • URL

      http://www.hcr.mech.kyushu-u.ac.jp/

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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