2017 Fiscal Year Research-status Report
安全性と操作性を考慮した遠隔運転天井クレーン液体タンク搬送システムの開発
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17K06284
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyota College |
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Principal Investigator |
兼重 明宏 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70224615)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野田 善之 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60426492)
上木 諭 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50467213)
三好 孝典 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10345952)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 天井クレーン / 液体タンク / 搬送制御 / 2自由度制御系 / 制振制御 / 液面振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンク内の液体振動を抑え，且つ，目的地に短時間で自動的に障害物を回避し搬送を行う「安全性と操作性を考慮した遠隔運転天井クレーン液体タンク搬送システムの開発」のために次の研究を行った．（１）天井クレーンのオペレータから操作入力による2次元搬送を可能にする入力デバイスの製作を行った．（２）天井クレーンによる液体搬送のためのロッド－タンクモデルの周波数応答を分析し，液面振動の抑制効果のあるロッド－タンク内液体連成系のロッド長及びタンク形状の設計について考察した．そして，天井クレーンによる液体搬送の液面振動抑制のために，振動に関する入力周波数成分をカットするノッチフィルタを用いたフィードフォーワード制御系を設計し，シミュレーションと実験によりその有用性を明らかにした．（３）天井クレーンによる液体容器搬送制御システムに対して，その搬送経路は自由に選択できる非定常な操業，すなわちオペレータからクレーンへ非定常な入力を与えるものとし，容器内に充填される液位やロッド長さの変化に対してロバストな制御系の設計について提案した．また，提案する制御系は，ロッド及び容器内液面の振動を抑制する制御系として，容器内液体の振動を計測せず，ノッチフィルタによるフィードフォーワードコントローラと混合H2/H∞制御系設計を用いたフィードバックコントローラによる2自由度制御系を設計した．設計した制御系の有用性を実験により示した．（４）障害物を回避する際の振動ならびに操作性に関する検討を行った．
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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
研究計画書記載の平成２９年度（前半）の（１）操作者による入力装置と現有の障害物認識・回避経路計画システムとの統合については，2次元搬送を可能にする入力デバイスの製作を行い，障害物を回避する際の振動ならびに操作性に関する検討を行った．平成２９年度（後半）の（２）天井クレーンによるタンク内液体搬送制御システム（ソフトウェア）の開発については，液面振動の抑制効果のあるロッド－タンク内液体連成系のロッド長及びタンク形状の設計について考察を行い，オペレータからクレーンへ非定常な入力を与えるものとし，容器内に充填される液位やロッド長さの変化に対してロバストな搬送制御系を設計し，その有用性を実験により確認した．なお，障害物回避経路計画システムで得られた経路以外の経路入力をした場合において，２次元の入力装置へ反力として与え，操作者が入力する方向が触覚で判るようにする操作支援機能については，開発ができていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
自動的な経路計画による入力と振動抑制効果のための制御入力，およびバイラテラル制御による反力提示による操作性について検討を行う．操作性の検証については，被験者の熟練度や人間のストレスなどの指標も検討する．また，障害物回避経路計画で導出する経路については，リアルタイム性や振動抑制を考慮してシステム開発を行う．
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| Causes of Carryover |
金額が少額であり，次年度物品等の購入計画があるため翌年度に繰り越した．
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