マスタスレーブシステムにおける人の知覚特性を考慮した力覚スケーリングに関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760170
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 山川 聡子 名古屋工業大学, 工学研究科, 助手 (20293748)
• Keywords: マスタスレーブ / 人間機械系 / 力覚特性 / 力覚スケーリング / システムの設計条件 / 安定性

Research Abstract

人は作業を行う際,知覚した作業反力に応じて操作の仕方や大きさを変化させる.マスタスレーブシステムでは,力覚スケーリングによつて提示力を変え,操作者に知覚させる反力を調節することができる.これまで多くの場合,スケーリング則は機械のサイズや特惟にもとづいて決定されていた.しかし,スケーリング則を人の知覚特性に合わせて調整することで,システムの操作性を向上させることができると考えられる.
本研究では人の知覚特性に注目して次のことを行った.まず,刺激に対する感覚量がStevensのべき法則を満たす場合に,マスタ側で操作者が感じる感覚量の変化率を調整するスケーリング則を提案した.これはスレーブで発生した刺激の非線形なスケーリング則となる.つぎに,提案したスケーリング則を用いて,弁別閾がWeberの法則を満たす場合にスレーブ側で発生した刺激の変化を知覚可能にするための必要条件を導いた.同時にスケーリング係数の下限値を明らかにした.最後に,指先における力の知覚特性を測定した.弾性係数に対する弁別閾が標準刺激に比例して大きくなり,Weberの法則にしたがっていることを確認した.感覚量が実際の刺激に対して非線形に変化し,Stevensの法則にしたがっていることを確かめた.これらの測定結果を用いて,提案したスケーリング則について考察を行った.
一方,人を含むシステムの安定性解析の基礎として,非線形システムの安定化,および神経振動子モデルを用いた家定な周期運動生成と挙動解析も行った.

Research Products

• [Publications] 山川聡子, 藤本英雄: "人の知覚特性にもとづいたマスタスレーブのスケーリング則と必要条件"計測自動制御学会論文集. 40・2. 172-179 (2004)
• [Publications] Satoko Yamakawa, Kaishi Hasegawa, Hideo Fujimoto: "Synchronized Oscillations of Neuro-oscillator Systems with Mutually Exciting Connections"Proc. of SICE Annual Conference 2003. (2003)
• [Publications] Atsushi Yamada, Satoko Yamakawa, Hideo Fujimoto: "Asymptotically Stabilization of Hamiltonian Systems Based on La Salle's Invariant Principle"Proc. of SICE Annual Conference 2003. (2003)