2017 Fiscal Year Research-status Report
人と機械を感性でつなぐデータ指向型感性フィードバック制御システムの構築
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16K14285
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
山本 透 広島大学, 工学研究科, 教授 (10200825)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 感性フィードバック / カスケード制御 / データ指向型制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，人の感性を制御することを目的としているが，人の感性のモデル化は困難であると考え，データベースを用いたカスケード制御系を昨年度提案している。具体的なカスケード制御系としては，一次ループは機器・装置の制御ループとし，二次ループは人の感性の制御ループである。
今年度は，昨年に引き続き，非線形システムに対して提案法の有効性を検証するために，プロセス制御装置において，データベースを用いたカスケード制御系の有効性を検証した。次に，人の感性を取り扱うために，歩行支援機器である短下肢装具を取り上げ，①数値シミュレーションによる提案法の有効性の検証，②歩行時の脳波データの解析 を行った。具体的には，①短下肢装具をモデル化し，人の感性を非線形と捉え，数値シミュレーションを用いて適応的に制御パラメータが調整することを確認した。また，②脳波計（electroencephalogram: EEG）を用いて，実際の歩行時の脳波データを解析し，特定の脳波の周波数が歩行時の「快，不快」に関係することを示唆した。今後は，実用性を考慮して，脳波計に代わる代用特性による感性メータが構築できれば，実装可能な状態にある。
その一方で，感性が「快」の方向に改善されるよう制御をしようとしたとき，「歩行をやめる」という動作も一つの解となりえることが分かった。これは歩行支援という意味において，大きな問題となる。感性フィードバックの適用例として，他のシステムを含めて再考する必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
感性フィードバック制御系の設計方法については，数値シミュレーションなど、概ね順調に研究が進められている。その一方で，短下肢装具による歩行支援の問題に，この感性フィードバック制御が有効に機能するかどうかに疑義が生じ，適用対象の変更を含めて再考する必要が生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで，歩行支援機器を適用対象として取り上げ，歩行時の「体性感覚」を用いて感性を向上させるような制御系設計を進めた。しかしながら，「歩行をやめること」が感性を「快」の方向に向上させることが分かり，適用対象の変更について考察を重ねた。その結果，今年度は，より感性制御の精度を向上させるために，情報量が最も多い「視覚」を考慮した感性フィードバック制御の研究を進める。具体的な制御対象としては，油圧ショベル（コベルコ建機株式会社に協力を仰ぐ）とする。具体的には，昨年度まで研究を進めてきた「体性感覚」はレバーの操作性を評価し，今年度対象とする「視覚」はバケット（パワーショベルの先端部）の応答性を評価する。これにより，操縦者や操縦条件に応じて感性を向上させるようなフィードバック系を構築することを目指す。例えば，大量の土砂を運ぶ場合は，微調整が可能なように，固いレバーの操作性・遅いバケットの応答性を実現し，反対に，バケットが空のときは，滑らかなレバー操作性・速いバケットの応答性を実現するなどである。
研究計画としては，①数値シミュレーション＋脳波計（EEG）による脳波解析，②実機実験による提案制御系の有効性の検証 である。①については，パワーショベルを一次遅れ系で模擬し，実際のレバーをコンピュータに接続することで，そのシミュレータを動作させる。これにより，シミュレータ内で任意にパワーショベルの応答性を変更することが可能となり，EEGを用いて実際のレバーを操作したときの脳波データを解析することができる。そして，感性メータ構築後，様々な被験者に提案法を適用し，被験者に応じた操作性・速応性を実現する。最後に，②の実際のパワーショベルを用いて，提案法の有効性を検証し，実機実験における課題点を明らかにする。
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Research Products
(7 results)
