2006 Fiscal Year Annual Research Report
ハイブリッド最適制御による視触覚を融合した医療メカトロニクス制御系設計の研究
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16560381
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤田 政之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90181370)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米山 猛 金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (30175020)
表 和彦 金沢大学, 医学部付属病院, 講師 (50272985)
東 剛人 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (60308179)
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| Keywords | 視覚フィードバック / 視覚サーボ / ロボット制御 |
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| Research Abstract |
本年度は,昨年度提案していた視覚フィードバックシステムのReceding Horizon制御に対して再検討をおこなった.前年度は平面マニピュレータに限定してモデリングをおこない,位置のみを画像面で合わせるシステムを設計していた.それに対して,本年度は平面マニピュレータに限定せず,3次元空間を運動する観測対象に対して位置だけでなく姿勢も一致させるようなシステムを構成した.はじめに数学的にモデリングをおこない,得られた数学モデルに基づき制御系設計のための問題設定をおこなった.ロボットマニピュレータのダイナミクスのエネルギー関数に着目し,このエネルギー関数をモデル予測の最適性に用いることにより,システムの高性能化・ロバスト化を達成した.この手法により,視覚フィードバックシステムに対するシステマティックな非線形制御系設計手法を明らかにした.シミュレーションにより制御則の有効性を検証し,従来研究との比較をおこなった.
さらに,ロボットやカメラに患者の体や鉗子が触れることで生じる外力を考慮するために,力・触覚をフィードバックループに組み込んだ視触覚ハイブリッドシステムを構成した.物体に触れている方向に一定の力を返しながら観測対象に追従するという,力制御と視覚サーボを融合させたシステムに対して,数学的にモデリングをおこなった.このシステムに対しても,視覚フィードバックシステムのReceding Horizon制御と同様にロボットマニピュレータのダイナミクスのエネルギー関数に着目し,制御系設計をおこなった.また,外乱が生じる場合も考慮することにより,高性能でかつロバストな設計をおこなった.制御系設計法を提案した後にシミュレーションにより有効性の検証をおこなった.
そして最後に,研究の成果のまとめと発表をおこなった.
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