2010 Fiscal Year Annual Research Report
走行環境の認識による電動車いすの高機能化に関する研究
| Project/Area Number |
22500521
|
|---|
| Research Institution | Okayama University of Science |
|---|
Principal Investigator |
藤本 真作 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (00278912)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 浩治 岡山理科大学, 工学部, 教授 (00254433)
|
|---|
| Keywords | 電動車いす / 制御系設計 / システム同定 |
|---|
| Research Abstract |
電動車いすの操作方法は、使用者の運動能力や残存能力によって大きく異なる。しかしながら車いすを意のままに操作できるかは、ジョイスティックの操作性やブレイン・マシン・インタフェースの解析法、およびその解析速度のみに依存するのではなく、むしろ車いすを取り巻く走行環境を正確に認識することで、電動車いすの高機能化を目指すことが重要であると考えられる。そこで本研究では電動車いすにも適用可能な高性能な走行環境の認識法とその制御系設計法の確立を目指す。走行環境の認識法として2段階のアプローチ法について説明する。まず、第一段階として車いすを進行方向(前進または後退)に限定した走行環境(傾斜環境)の推定法である。車いすの傾斜環境を推定する場合何らかのセンサが必要となるが、車いすの並進加速度が傾斜角検出用のセンサ(傾斜角センサ)に悪影響を及ぼしてしまう。そのため本研究では、システム同定の手法から得られた傾斜角センサと加速度センサ(並進加速度検出センサ)の両モデルを用いて車いすに加わる並進加速度を補償(除去)する方法を提案した。提案した傾斜角推定法の有効性を確認するため推定実験を行った。その結果、車いすが前進・後退の加速度運動をした場合でも、0.3度以内に走行環境の傾斜を動的推定できることを示した。つぎの第二段階として、推定された傾斜角を利用した車いすの動特性(総重量と粘性減衰係数)および、走行環境の詳しい状況(転がり抵抗係数)を逐次最小2乗法によって推定する方法である。その結果、観測ノイズが生じる場合でも、パラメータ推定器が有効に作用することをシミュレーションによって確認した。また、パラメータ推定器からの情報を用いた2種類の適応制御系設計を実施し、シミュレーション結果からその制御器の有効性を確認した。最後に、車いすの走行環境(スロープや段差など)を可変できる実験装置の製作および設置を行った。
|
