2019 Fiscal Year Research-status Report
Enhancement of Cooperation among Multiple Humans and Robots with Force Feedback
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18K11261
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石橋 豊 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40252308)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三好 孝典 長岡技術科学大学, 技術経営研究科, 教授 (10345952)
奥田 隆史 愛知県立大学, 情報科学部, 教授 (20204125)
渡邉 均 東京理科大学, 工学部第二部経営工学科, 教授 (20439920)
大西 仁 放送大学, 教養学部, 教授 (40280549)
黄 平国 星城大学, 経営学部, 講師 (60713154)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 遠隔ロボット制御 / 力覚フィードバック / 協調作業 / サービス品質制御 / 安定化制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各利用者がビデオを見ながら、触覚デバイスを用いて、遠隔の産業用ロボットを操作するシステムを二つ用い、二つのロボット間で一つの物体を一緒に運ぶ作業と、手渡す作業を扱った。物体を一緒に運ぶ作業では、二つのロボット間に対等な関係を持たせる場合と、マスタ・スレーブの関係を持たせる場合について、安定化制御とサービス品質（QoS）制御を検討した。対等な関係を持たせる場合には、フィルタを用いた安定化制御を拡張してより安定化するとともに、前年度に提案した力情報を用いたロボット位置制御を適用して、それらの有効性を確認した。マスタ・スレーブの関係を持たせる場合には、拡張された安定化制御に加えて、適応型Δ因果順序制御を適用した。手渡す作業では、昨年度に提案したロボット位置の追従制御を拡張し、動いているロボットに対して、物体を手渡すことができるようにした。
また、ロボット間だけでなく、人が直接ロボットと物体を運んだり、手渡したりする作業も扱い、ロボット間で作業する場合との比較を行った。その結果、物体を一緒に運ぶ作業では、力情報を用いたロボット位置制御のパラメータを調整することによって、力情報だけで人の動きにロボットを追従させて円滑に物体を運べることを確認した。二つのロボットが対等な関係にある場合と比べると、わずかに物体にかかる力を小さく抑えることができたが、マスタ・スレーブの関係にある場合と比べると、その力が大きくなることが判明した。手渡す場合の比較では、作業時間はロボット間の方が早いが、物体にかかる力がロボット間の方がわずかに大きいことが明らかになった。
さらに、システムを一つ用いて、ボールを押す作業を扱い、フィルタを用いた安定化制御に対して、新しい伝達関数を導入して、ユーザ体感品質（QoE）評価によって、触覚インタフェース装置の動きを助ける正帰還が有効であることを明らかにした。
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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
二つのロボット間の協調作業として、物体を一緒に運ぶ作業と手渡す作業に対して、QoS制御と安定化制御を検討し、それらの最適化を図ることができた。この最適化は、客観的な尺度だけでなく、主観的にもQoE評価によって行われたことは、従来計画に比べて大きく進展している。また、ロボット－ロボット間だけでなく、人－ロボット間での協調作業も扱い、それらを比較したことは、従来計画にはなかった点である。ロボットは、人と同等以上に高精度に動作する必要があるため、このような比較は極めて重要である。しかし、条件によっては、人より劣ることがあると判明した点は、今後、改善が必要である。
一方、QoS制御の高効率化のため、力覚フィードバックの高品質化にニューラルワークを利用する研究を開始し、その有効性を確認しつつあるが、必ずしも十分な成果が得られているとはまだ言えない状況にある。
以上より、大きく進展している研究課題が多くあるものの、やや遅れている課題もあるので、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
正帰還を入れると有効であることが判明した、フィルタを用いた安定化制御を、二つのシステム間の協調作業に適用して、その制御の有効適用領域を明らかにする予定である。そして、さらなる改良が必要な場合は、研究分担者の三好孝典教授と協力して、安定化制御の拡張を推し進める。また、力覚フィードバックにニューラルネットワークを用いて高品質化を図るため、研究分担者の奥田隆史教授と大西仁教授と協力して研究を進める。
人－ロボット間、ロボット－ロボット間の協調の高度化については、既にいくつかの研究成果を得ているが、当初計画通り、最終年度にはこれらの協調に加え、人－人間の協調の高度化を図る予定である。このため、力覚フィードバック情報を二人が共有できるような仕組みなどを検討し、研究分担者の渡邉均教授と黄平国准教授と協力して研究を推進していく。
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| Causes of Carryover |
（理由）学会参加について別の予算から充当するなど、旅費・参加費の支出が想定よりも減少したため。
（使用計画）おもに今までに得られた成果の発表のための費用（旅費、参加費、投稿費）に利用する予定である。
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