2015 Fiscal Year Annual Research Report
身体性拡張のためのアクチュエータの固有インピーダンス・平衡位置の同時制御と伝達
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15H05321
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| Research Institution | Advanced Telecommunications Research Institute International |
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Principal Investigator |
野田 智之 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 主任研究員 (30588661)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 可変インピーダンス / 外骨格型ロボット / アクチュエータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高齢者社会の到来で、健康寿命を延ばすためのロボットの用途として、介護者・介助者の物理的な生活支援に期待が集まっている。これまでの産業用途では工場などの柵内で使用されたためロボットに必要とされたのは、高い位置決め精度の固い関節機構であった。しかし、リハビリ・工場などのアシスト機器を始め、ヒトと協調するロボットに必要なのは、ヒトの関節と互換性のある力強く柔軟な駆動関節である。
このような背景から、柔軟性を変えることのできる駆動関節の開発が盛んに行われているが、駆動装置自体の開発が必要な点に加え、駆動装置をどのように制御すれば良いかが明らかではない点が課題である。
今年度は、柔軟性を変えることのできる駆動装置のハードウェア開発と、柔軟性がある駆動関節の位置制御に取り組んだ。位置と柔軟性を制御可能にするために、空気圧人工筋の拮抗駆動関節の固有インピーダンス制御モデルの実装と、位置制御を行うためのモデル化を行った。具体的には、駆動装置の先端に取り付けた力センサからモデルのキャリブレーションを行うことで、位置・インピーダンスを同時に制御する制御系の実装と実験機を用いた動作テストを行い、実際に剛性が変化できることを確認した。さらに、筋電位信号などに基づき、上肢外骨格型ロボットの動作生成を行うなどの技術課題に取り組み、アシスト力が適切に学習されるかなどを検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定どおり、上肢外骨格型ロボットのための可変剛性の関節における制御の課題に取り組んだ。実際に空気圧人工筋を拮抗筋として搭載した実験機によって、剛性を変えつつ位置を制御する制御手法が実機に実装できることを確認した。上肢・下肢外骨格型ロボットの制御に向けたソフトウェアおよびハードウェアの開発が順調に進んでおり、概ね当初の予定どおり順調に伸展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
既に、可変インピーダンス制御なアクチュエータの制御として、位置と剛性を同時に制御できる制御アルゴリズムを、空気圧人工筋による拮抗駆動の実験機に実装できているが、キャリブレーション時のデータが不足領域での不安定性の課題に取り組む必要がある。剛性と位置のデータセットを十分に提示できるようキャリブレーションの方法を検討するか、解析的なモデルを用いたデータセット削減方法などを検討する必要がある。さらに今後の研究では、制御の多自由度化に向けて、安定性の課題に取り組む。
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