簡易内部モデル制御系の一般化と胃瘻用送気球自動操作装置の開発

• Project/Area Number: 25420453
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Control engineering/System engineering
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 小林 伸明 金沢工業大学, 工学部, 教授 (60186757)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 亮一 金沢工業大学, 工学部, 教授 (50319042)
• Project Period (FY): 2013 – 2015
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 制御理論 / 制御応用 / 看護支援

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、力センサレスで制御を行う新たな制御系構成法を提案し、これを応用することを目的とした。具体的には、未知入力(外乱)の推定と未知入力(外乱)系の状態オブザーバについて、最小位相系(零点が安定)以外にも適用できる汎用性のある構成法の確立及び未知入力の推定技術を応用し、新たな制御系設計法の確立を目指した。また、提案する制御系設計法が実システムに応用可能であることを確認するために、看護の現場で要望されている胃瘻用の送気球自動操作装置に提案手法をプログラムとして実装し、実験的検証を行った。制御系設計については、制御理論の基礎を概ね確立し、シミュレーション及び二次試作機に実装して提案手法の有効性を確認した。実験的検証においては、第一次試作機及び第二次試作機を製作し、提案する制御方法をプログラムとして実装し、所望の最適動作が実現できることを確認した。その際に、実験データの収集、適正圧力(40kPA)で注入できることを確認すると共に、加圧バッグが指定する圧力以上になった場合には、提案する制御手法の推定機能により、送気を自動停止できることを確認した。制御系設計の工夫と、安全停止スイッチの併用により、二重の安全機能を有する、胃瘻用の送気球自動操作装置のための新しい技術を提案した。第二次試作機については、石川県と富山県にある病院と施設に持参し、看護師等の専門職員に装置の評価をして戴いた。今後これらのコメントを参考に実用化のための装置の開発を目指す。本研究の成果の一部は国際会議論文として成果発表されているが、学術雑誌への掲載が決まっていない。理論面と応用面の双方について学術論文として発表し、本研究成果の情報発信を継続して行っていく。

Research Products

• [Presentation] Control Method for Assistive Device for Upper Limbs (2015)
  • Author(s): Ryoichi Suzuki, Nobuaki Fujiki, Koji Maeda, Nabuaki Kobayashi
  • Organizer: 2015 IEEE 4^<th> Conference on Consumer Electronics
  • Place of Presentation: Osaka
  • Year and Date: 2015-10-29
• [Presentation] Simplified Assistive Device for Upper Limbs (2015)
  • Author(s): Ryoichi Suzuki, Nobuaki Fujiki, Furuya Shigehiko, Eidai Itou, Nobuaki Kobayashi, Eberhard P. Hofer
  • Organizer: 15^<th> Conference on Control, Automation and Systems
  • Place of Presentation: Busam, Korea
  • Year and Date: 2015-10-15
• [Presentation] Inergrated Meal Support System for Upper Limb Disabilities (2015)
  • Author(s): Ryoichi Suzuki, Koji Maeda, Nobuaki Kobayashi, Eberhard P. Hofer
  • Organizer: XVII International Symposium on Dynamic Problems of Mechanics
  • Place of Presentation: Natal, Brazail
  • Year and Date: 2015-02-24
• [Presentation] Development of Assistive Devices for Feeding Gastrostomy (2014)
  • Author(s): Ryoichi Suzuki and Nobuaki Kobayashi
  • Organizer: 2014 IEEE 3rd Global Conference on Consumer Electronics
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
  • Year and Date: 2014-10-07 – 2014-10-10
• [Presentation] 上肢障害者のための食べ物・飲み物支援システムの統合 (2014)
  • Author(s): 鈴木亮一、矢部雄介、小林伸明、田中幹也
  • Organizer: 生活生命支援医療福祉工学系学会連合大会2014
  • Place of Presentation: ルスツリゾート（北海道・虻田郡）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Control and Evaluation on Powered Assistive Systems for Standing-up Motion (2014)
  • Author(s): Chika Iida, Ryoichi Suzuki, Nobuaki Kobayashi
  • Organizer: 58th Ilmenau Scientific Colloquium
  • Place of Presentation: イルメナウ（ドイツ）
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-12
• [Presentation] 安定化補償器の一般形を利用した多変数系の簡易内部モデル型制御 (2014)
  • Author(s): 飯田知佳、鈴木亮一、小林伸明
  • Organizer: システム制御情報学会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2014-05-21 – 2014-05-23
• [Presentation] 上腕動作支援機器のための動作意図検出方法の提案と評価 (2014)
  • Author(s): 鈴木亮一、小林伸明他
  • Organizer: 第26回バイオエンジニアリング講演会
  • Place of Presentation: 仙台、東北大学
• [Presentation] 安定化補償器の一般形を利用した簡易内部モデル型制御 (2014)
  • Author(s): 鈴木亮一、小林伸明他
  • Organizer: 第58回システム制御情報学会研究発表講演会
  • Place of Presentation: 京都、京都テルサ
• [Presentation] スプーンの動作検知機能を有する食事支援システムの開発研究 (2013)
  • Author(s): 鈴木亮一、小林伸明他
  • Organizer: 第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • Place of Presentation: 神戸、神戸国際会議場
• [Presentation] 近接センサによる滑り検知機能を有したロボットハンドの運搬動作における把持制御 (2013)
  • Author(s): 鈴木亮一、小林伸明他
  • Organizer: 第14回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • Place of Presentation: 神戸、神戸国際会議場
• [Presentation] Estimation and control of brush pressure by using IMC based controller (2013)
  • Author(s): Ryoichi Suzuki, Nobuaki Kobayashi, et al.
  • Organizer: IEEE International Conference on Information, Communication & Automation Technology
  • Place of Presentation: ボスニアヘルツェゴビナ、Sarajevo
• [Presentation] 経管栄養剤注入のための半自動圧注入調節装置の開発 (2013)
  • Author(s): 鈴木亮一、小林伸明他
  • Organizer: 第1回看護理工学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京、東京大学
• [Presentation] Development of Meal Support System with Voice Input Interface for Upper Limb Disabilities (2013)
  • Author(s): Ryoichi Suzuki, Nobuaki Kobayashi, et al.
  • Organizer: IEEE 8th Conference on Industrial Electronics ans Applications
  • Place of Presentation: オーストラリア、Melbourne
• [Presentation] 金沢工業大学における福祉医療支援技術開発プロジェクト
  • Author(s): 小林伸明、鈴木亮一
  • Organizer: 豊橋技術科学大学 人間・ロボット共生リサーチセンター第13回研究会
  • Place of Presentation: 豊橋、豊橋技術科学大学
  • Invited
• [Presentation] 今からの介護・医療ロボット：生きがいを感じる支援機器の開発をめざして
  • Author(s): 鈴木亮一
  • Organizer: 第4回介護支援専門員協会白山・野々市支部研修会
  • Place of Presentation: 石川県白山市、千代野会館
  • Invited