2019 Fiscal Year Annual Research Report
テレコピーロボットにおける群挙動の安定化制御と世界規模の実証実験
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18H03763
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
三好 孝典 長岡技術科学大学, 技術経営研究科, 教授 (10345952)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今村 孝 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10422809)
上 泰 明石工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (20413809)
石橋 豊 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40252308)
小山 慎哉 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 准教授 (50435385)
上木 諭 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50467213)
兼重 明宏 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70224615)
大場 譲 仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (80455104)
河合 康典 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 准教授 (90413765)
内山 直樹 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10273327)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 遠隔制御 / マルチラテラル制御 / バイラテラル制御 / むだ時間制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マスターである人間の運動や力覚を遠隔地において忠実に再現するロボットをテレコピーロボットと定義する．本研究では，インターネットなどの通信遅延を有する環境において，テレコピーロボットによって自分自身があたかも遠隔地で運動しているかのような，あるいは遠隔地に存在する他人があたかも目前で運動しているかのようなシステムを構築するとともに，そこで生じる力と運動の相互作用「力学的ハウリング」の発振の問題と解決理論を明らかにする．さらに，国際間の遠隔制御実験を通じて解決理論の妥当性を検証するとともに，テレコピーロボットを具現化する．当該理論は，近未来において力覚・運動などの身体拡張ロボティクスをインターネットを介して実装させる際に，必ず必要になる理論・技術である．
2年目であるR1(2019)年度は，まずテレコピーロボットの複数台製作を行った．これは，３輪のオムニホイールとモータを有する3自由度(x,y,θ)の小型ロボットで，力覚センサにより周囲からの外力を検出可能な構造となっている．加えて，コピーロボットの運動の計測が可能な画像計測システムも複数構築した．これにより，遠隔地間でマスターロボットとスレーブロボットの運動を整合させつつ，当該ロボット間の力の共有が可能なハードウェアが整った．
さらに，任意のトポロジーを持ったマスターとコピー間の力学的干渉を安定的に共有させる制御アルゴリズムの理論構築を行った．これは，モーダル解析手法に制御系設計を組み合わせた方法となっており，いかなるトポロジーを持った線形的な力学的干渉においても，入出力間の強正実性を保証するものである．これにより，安定なテレコピーロボットを実現する理論的障壁の一つをクリアした．
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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
当初計画である，テレコピーロボットの複数台試作が達成できたこと，トポロジーによらないムダ時間制御系の安定性の証明ができたことから，上記のように評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，構築された制御理論をロボットに実装することを目標とする．また，当初計画通り，3カ所の遠隔地間での実験が可能な体制を整える．さらに，これらのロボットが数十カ所に散在した場合のシミュレーションを行い，世界規模のテレコピーロボットの遠隔制御が技術的に可能であるかどうかを検証する．
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