| Project/Area Number |
21K14181
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 21040:Control and system engineering-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
種村 昌也 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (10846885)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | データ駆動制御 / 人間とロボット群の協調制御系 / 価値観推定 / グラフ構造設計 / 線形時不変性推定 / 安定余裕推定 / 協調制御 / 特徴量推定 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，人と機械の協調制御系を対象とし，データ駆動による人の簡便な特徴量の推定および制御系設計に取り組む．具体的には，受動性指数および安定余裕に注目し，人の受動性および安定余裕をデータに基づき推定する手法を構築する．これらのパラメータが推定できれば，人の詳細モデルが未知の場合においても，閉ループ系の安定化を図ることができる．これにより，人と機械の協調制御のためのデータ駆動制御系設計手法を確立する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は人間と移動ビークル群の協調制御系において，人間の予測機能（フィードフォワード構造）を有している可能性を検討した．人間の操作データから検定を実施することで，ある人間はフィードフォワード構造を有している可能性を示唆することができた．また，人間のフィードフォワード構造を考慮した移動ビークル群の情報伝達のグラフ構造を設計する方法を構築し，数値シミュレーションによりその効果を確認した．
また，人間がシステムを操作する際の価値観を推定する問題を対象に研究を行った．人間はシステムを操作する際は何かしらの個人的な価値観に基づいて，操作を行っていると考えられる．その価値観を推定することができれば，その個人にとって操作しやすい（価値観に合った）システムを設計することができる．価値観推定の方法を構築し，一人の被験者に対して実験を実施しその有効性を確認することができた．
また，人間の受動性推定手法を人間とビークル群の協調制御系に適用できるように，閉ループ系へ拡張した．さらに，複数人の被験者に対して実験を実施し人間の受動性を推定することができた．
また，量子化器を含むフィードバック制御系において，量子化器のパラメータをベイズ最適化手法を用いることで効率的に設計する方法を提案した．数値シミュレーションにより提案手法の有効性を確認した後，空圧式除振台を対象とした実機実験により検証し，少ない実験回数で制御性能を向上させる量子化器を設計できることが確認された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
人間の予測機能に関して着目し，人間がフィードフォワード構造を持つ場合のビークル群の情報伝達のグラフ構造の設計方法を提案した．また，人間の価値観（評価関数）を推定する方法を構築した．そして，実際に実験を通して価値観（評価関数）の推定を行い，さらに推定した価値観に基づいてシステムを設計することでその人間にとって操作しやすいシステムを設計することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
人間のフィードフォワード構造を前提としたグラフ構造設計手法を実験により有効性を検証する．
また人間の価値観推定について，被験者が一人に対して有効性が確認できた．今後は実験条件を吟味した上で，複数人の被験者に対して実験を実施し，操作しやすいシステムが設計できるかを検証する．
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