サイバーフィジカルシステムとの統合で形式知化する次世代スマートハンドリングの革新

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K04268
• Research Institution: Kitakyushu National College of Technology
• Principal Investigator: 久池井 茂 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 教授 (50300653)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川原 浩治 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 教授 (20321515) ; 吉野 慶一 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 特任教授 (40249876)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: スマートハンドリング / サイバーフィジカルシステム / 回転不変マッチング / 非接触制御技術 / 機能分析技術

Outline of Annual Research Achievements

最終年度は、これまでに研究してきた複数の非接触技術をサイバーフィジカルシステムとして統合することによって、細胞からの反応によるデータを用いて、画像解析イメージングによるスマートハンドリングの要素技術の確立に取り組んだ。画像処理技術を用いた細胞内の有用物質の新たな計測方法を研究し、機能分析と画像処理結果との相関を調べ、細胞の反応メカニズムを分析しスマートハンドリング技術を完成させる要素技術を構築した。
本研究は、ヒト細胞等の機能分析に有効なハンドリング技術の暗黙知を形式知として確立するものである。研究シーズであるレーザー光圧を用いた非接触運動制御技術・画像処理による有用物質計測技術を連携したハンドリング技術において、膨大な操作ノウハウ等の情報をサイバー空間の強力なデジタル解析で結びつけ数値化し、定量的に分析するサイバーフィジカルシステムとして融合する。
従来は人でしか対応できなかった高度化・複合化した最先端の機能分析技術を自動化するものである。自動化によって、システム全体を最適化することができ、操作方法などのノウハウを暗黙知から形式知にすることができると考えた。そこで、現実世界の制御対象のさまざまな状態を「数値化」し、定量的に分析することで「経験と勘」でしかわからなかった知見を引き出すサイバーフィジカルシステムを活用した。
非接触センシングした取得情報に、モデルの構築やデータ同化、機械学習を適用することで人による「経験と勘」でしかわからなかった操作手法を統合解析する。
様々な要因情報の中から最適な特徴量を見つけ、ハンドリング技術の革新を目指したものである。コア技術となる回転不変マッチング『ＲＩＭ (Rotational-Invariant Matching)』を活用し、次世代のスマートハンドリングシステムの創出に貢献できる技術を研究開発した。