人間の技量に基づく宇宙用遠隔操作マニピュレータの知能化制御に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560218
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 森田 良文 名古屋工業大学, 工学研究科, 助教授 (00241224)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鵜飼 裕之 名古屋工業大学, 工学研究科, 助教授 (40135405)
• Keywords: マスタスレーブマニピュレータ / アームの柔軟性 / 操作支援 / 歪フィードバック / 自律的支援 / 操作性 / 操作感 / SD法と主成分分析

Research Abstract

本研究の目的は,宇宙用遠隔操作を想定したマスタスレーブシステムにおいて,スレーブアームの柔軟性が操作性能を悪化する問題に対して,オペレータへの操作支援のためのコントローラを提案し,実機での検証実験を行うことにある.本年度は,以下の3点について実施した.
1.一般に広く用いられている力帰還型バイラテラル制御法に対し,スレーブアームの歪み情報を用いた振動抑制のための操作支援型コントローラを新たに提案した.この操作支援は,熟練者の操作技量の模倣に基づいており,以下の3つからなる.(i)スレーブアームの自律的動作による支援,(ii)振動抑制促進のためのオペレータへの反力提示による支援,(iii)人間の意志理解に基づく(i)の付加タイミング制御による支援.提案手法の有効性を実験システムを用いて評価し,その結果,提案法が操作性と操作感に優れた特性を持つこと示された.(詳細を2.に示す.)
2.提案法の3つの支援効果を個別に,操作性と操作感の両方から評価した.特に,操作感の評価として,SD法と主成分分析による主観的評価法を新たに提案した.この結果,(ii)の操作支援が,定量的な評価の下で最も効果が高かった.これは,支援において,マスタとスレーブの同期性が保たれることが重要であることを示している.一方で,例えば摩擦などの機構上の理由からマスタに操作遅れなどが生じる場合,マスタとスレーブの同期性が保たれない.この場合,(ii)の機能に加えて,(i)(iii)によるスレーブの適切な自律化が,操作性と操作感を向上させることが示された.
3.提案法は1自由度マスタスレーブマニピュレータに対する基礎的な検討である.今後提案法の実用的な展開のために,4自由度マスタスレーブマニピュレータの設計,製作を行った.
今後,提案コントローラを4自由度マニピュレータへ拡張し,この実験的検証を行うと共に,実用化の観点からの見直しを行う.

Research Products

• [Publications] Y.Morita et al.: "Assist Control for Positioning Task by Flexible Master-Slave System"Proc.of Int.Conf.on Industrial Technology(ICIT'03). 790-795 (2003)
• [Publications] 塚本典弘, 森田良文他3名: "フレキシブル・マスタスレーブシステムの位置決めアシスト制御"ロボティクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. 2P1-3F-F5 (2003)
• [Publications] 塚本典弘, 森田良文他3名: "柔軟性を有する遠隔操作マニピュレータの位置決め作業支援"平成15年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 226 (2003)
• [Publications] 森 貴彦, 森田良文他2名: "フレキシブル・マスタスレーブマニピュレータの受動性に基づくバイラテラル制御"第4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SI2003講演予稿集. 1130-1131 (2003)
• [Publications] 森 貴彦, 森田良文他2名: "フレキシブルマスタ-スレーブマニピュレータの受動性"ロボティクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. 2P1-3F-F4 (2003)
• [Publications] 森 貴彦, 森田良文他2名: "受動性に基づいたフレキシブルマスタ・スレーブの制御法"平成15年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 226 (2003)