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Construction of controller design for a system that "coheres" with people: an approach based on nonlinear control and ambiguity

Research Project

Project/Area Number 20K14767
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 21040:Control and system engineering-related
Research InstitutionToyama Prefectural University

Principal Investigator

Yuki OKURA  富山県立大学, 工学部, 講師 (20842777)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords非線形制御 / 人間機械系 / 協調運搬システム / システム制御 / システム制御理論
Outline of Research at the Start

人に「寄り添う」制御技術実現のための理論体系の構築を目指す.特に人が行う意思決定や動作の非線形性やあいまいさに焦点を当て,その「あいまいさ」を許容して活用することが可能な人-機械システムの非線形制御系設計の理論を確立することを目標とする.人が直接操作する量の情報に加え,その人の周囲を取り巻く環境の情報をセンシングして統合を図るモデルによって人に寄り添う制御系の構築を行い,その理論的な性質を明らかにする.得られた理論体系は,来る Society5.0 や超スマート社会での人と機械・システムが高度に共存しあえる世界の実践・実現に向けた基盤技術として極めて創造的で意義深いものであると期待される.

Outline of Final Research Achievements

Decision-making by humans is ambiguous and nonlinear from the perspective of machine systems. Phenomena caused by such ambiguity can lead to discomfort and disadvantageous work results for humans, making the design of control systems for human-machine collaboration difficult. Therefore, the objective of this research was to construct a theoretical system of control that incorporates not only system performance such as efficiency, but also values such as comfort that people feel, that is, a control system that is friendly to people. To this end, we will carry out the following three tasks: (1) construction of a control model, (2) integration of the model and theoretical analysis, and (3) verification of the effectiveness of the control model through numerical simulation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

日本では現在少子高齢化社会が着々と進んでおり,工場での作業や農作業,物資の運送など,現在の日常を支える様々な場面で深刻な人手不足に陥る可能性がある.このような人手不足によって起こる社会の問題に対しての解決策の一つとして,人と機械とがうまく協働・共存することのできる社会の実現が望まれる.本研究で得られた制御モデルは将来的に,協働することをうまく考慮にいれた,機械の制御システムを実現するための基盤技術のための基礎理論の一部として貢献できると期待される.

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Assist Control for Human-Robot Cooperative Transportation Systems Using Nonlinear Disturbance Observer2022

    • Author(s)
      大倉裕貴・中田智大・小島千昭
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 142 Issue: 9 Pages: 1021-1030

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.142.1021

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • Year and Date
      2022-09-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] カルマンフィルタに基づく状態推定を用いた人とロボットによる協調運搬システムのアシスト制御について2022

    • Author(s)
      影山侑輝・大倉裕貴・小島千昭
    • Organizer
      第66回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 仮想非ホロノミック拘束によるポートハミルトン系の制御と協調搬送システムへの適用について2022

    • Author(s)
      大倉裕貴・小島千昭
    • Organizer
      第9回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 人とロボットによる協調運搬システムの外乱オブザーバを用いたアシスト制御について2021

    • Author(s)
      中田智大・大倉裕貴・小島千昭
    • Organizer
      第65回システム制御情報学会研究発表講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 状態推定に基づく協調運搬システムのアシスト制御2021

    • Author(s)
      影山侑輝・中田智大・大倉裕貴・小島千昭
    • Organizer
      2021年度電気・情報関係学会北陸支部連合大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Virtual Holonomic Constraints Control for port-Hamiltonian Systems: A Case Study of Fully Actuated Mechanical Systems2020

    • Author(s)
      Y. Okura, K. Fujimoto, and C. Kojima
    • Organizer
      1st Vritual IFAC World Congress (IFAC-V 2020)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Study on Cooperative Control for Multi-agent Systems Based on Nonlinear Optimal Regulator2020

    • Author(s)
      Y. Okura, C. Kojima, M. Nakamura, K. Sakakibara, and T. Motoyoshi
    • Organizer
      The SICE Annual Conference 2020 (SICE 2020)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非線形最適制御によるマルチエージェントシステムの協調制御について2020

    • Author(s)
      大倉裕貴・小島千昭・中村 正樹・榊原一紀・本吉達郎
    • Organizer
      第63回自動制御連合講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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