2021 Fiscal Year Annual Research Report
Human assist control theory based on control barrier function
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19H02162
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
中村 文一 東京理科大学, 理工学部電気電子情報工学科, 教授 (70362837)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 悠樹 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (20549018)
佐藤 康之 東京電機大学, 未来科学部, 助教 (40738803)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 制御理論 / 非線形制御理論 / ヒューマンアシスト制御 / 制御バリア関数 / ロボット制御 / 電動車いす |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，ブレーキ支援システム等の高度安全支援システムを搭載した先進安全自動車の販売が広がっている一方，ヒューマンアシスト制御には理論的な課題が数多く存在している．本研究の目的は，状況に応じた意思決定の統一機能，ヒューマンアシストの優先度の考慮，未知環境への適応機能を備える，微分不可能な制御バリア関数を用いた階層化安全アシスト制御理論を構築し，電動車いすやヒューマノイドロボットの遠隔操作を制御対象とした実機実験により提案法の有効性を確認することである．
今年度は，理論的な研究成果として，外乱が印加されるシステムに対して，制御バリア関数を拡張したInput-to-State Constrained Safety Control Barrier Function (ISCSf-CBF) および，外乱下でも状態制約を保証することができる新たなヒューマンアシスト制御を提案した．また，制御対象の機体形状を考慮したヒューマンアシスト制御則を設計する際に，機体と点との距離に関する微分方程式が不連続になることを示した．さらに，世界的に主流となってきている零化制御バリア関数に対し，新たに厳密零化制御バリア関数およびヒューマンアシスト制御則を提案した．これにより従来できなかった高次システムに対する連続安全アシストを実現することができた．
実験的な研究成果として，速度推定機構として厳密微分器およびハイゲインオブザーバを用いた，移動障害物に対する電動車いすのヒューマンアシスト制御システムおよび，ヒューマノイドロボットに対し，手先のみではなく機体の安全保護機構を兼ね備えた安全アシストシステムを開発し，実機実験により提案するヒューマンアシスト制御理論の有効性を確認した．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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