2012 Fiscal Year Annual Research Report

非線形インピーダンスモデルによるフォースフィードバックコミュニケーションの実現

Research Project

Project/Area Number	22560280
Research Institution	Keio University
Principal Investigator	村上俊之慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (00255598)
Project Period (FY)	2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords	2軸駆動型電動車いす / 段差乗り越え動作 / 力フィードバック / 移動マニピュレータ / 不安定機構 / 作業領域拡張制御 / 操作性向上制御 / マスタ・スレーブ制御
Research Abstract	平成24年度では，まず平成23年度において構築したステア・バイ・ワイアシステムの特性解析に基づき，人の操作性の向上とともに操作の安全性を向上させるための非線形インピーダンス制御アルゴリズムを構築した．また，操作者の多様な操作環境状態，または作業を想定し，ステア・バイ・ワイアシステムの実質的な操作評価も行った．ここで，非線形インピーダンスに基づいた制御アルゴリズムの有用性を実機実験により確認するため， 2軸駆動型電動車椅子およびマスタ・スレーブマニピュレータを仮定した人-機械システムの協調動作を試みている．当初の計画では，電気自動車の追従制御を仮定した操作評価を予定していたが，操作評価をより明確に行うため，スレーブに2軸駆動型移動マニピュレータを用いたマスタ・スレーブシステムにより評価を行っている． 2軸駆動型電動車椅子では，非線形インピーダンスを用いた力フィードバックを行うことによって，段差乗り越えの動作がより安定に行えることを確認した．特に，零速度での段差乗り越えに関しては，従来手法では不可能であった段差乗り越えが提案手法により実現できている．一方，スレーブに2軸駆動型移動マニピュレータを採用したマスタ・スレーブシステムでは，非線形インピーダンス制御を用いた操作性向上制御についての検証を行った．このシステムでは，移動マニピュレータが不安定機構（受動機構）を含んでいるため，その安定性を考慮した操作性向上制御を行う必要があり，かつ移動マニピュレータの機能を最大限に生かすためには，その作業領域の拡張を行える制御アルゴリズムの構築が必要不可欠となる．提案手法では，マニピュレータと移動車の制御座標系の分離に基づいた非線形インピーダンス制御を導入することにより，作業領域の拡張をはかりつつ，不安定機構に依存しないマスタ・スレーブ制御が実現できることを確認している．
Current Status of Research Progress	Reason 24年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	24年度が最終年度であるため、記入しない。