バーチャルコミッショニング技術を用いたリモート演習環境の構築

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K02819
• Research Institution: Kisarazu National College of Technology
• Principal Investigator: 歸山 智治 木更津工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (40455118)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 淳 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10235351) ; 山田 悟 石川工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (40249777)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: バーチャルコミッショニング / デジタルツイン

Outline of Annual Research Achievements

高等教育機関の工学実験・実習では、学生が実際に機器を操作することの教育効果を重視し、その環境でデータを取得・解析などをすることで学習していくことが多いが、学習するための時間と空間が制約されるため、自学自習することは難しい。本研究では、産業オートメーション業界ですでに活用されているバーチャルコミッショニング技術を用い，学生の実験・実習で実際に使用することができる実験装置のバーチャルモデルを作成し、リモート演習環境を構築する。構築する環境は、時間・空間に制限されることがないため、コロナ禍や天災等による有事の際にも学びを止めることなく、さらに通常時でも実践的技術者を育成する教育機関が互いに協力し合うことで、有限である教育設備を最大限に活用できるツールとなる。
今年度は，製造ラインの一部の機器をバーチャル空間上に再現し，実機-仮想コントローラ-，バーチャルモデル機-仮想コントローラー，実機-実機コントローラーでの制御を実現した．具体的に6軸ロボットアームでは，コントローラーからの制御信号で実機とバーチャルモデルのそれぞれを操作することができ，また，実機から得られる角度センサーの値をバーチャルに反映させることが可能となった．無人搬送車であるAGV（Automated Guided Vehicle）においては，6軸ロボットアームと同様に操作が可能となった．現在はROS環境化でのモデル化と制御であるが次年度より種々の生産ラインモデルに対応できるようMATLAB/Simulinkにてモデルを構築し、シミュレーションデータをUnityにエクスポートすることで動的な表現を行う。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

購入機材の都合で当初の予定の1年目と2年目の内容を入れ替え教材開発を進めてる．また，一定の成果について学会発表をする予定である．

Strategy for Future Research Activity

今後は、多様なモデルに対応するため，MATLAB/Simulinkにて種々のモデルを構築し、シミュレーションデータをUnityにエクスポートすることで動的な表現を行う。それと並行してPLCについても取り扱っていく。また、共同研究を行っている教育機関で所有している実機についてもモデル化し、有限である教育設備を最大限に活用できるツールを目指す。

Causes of Carryover

試作を手持ちの材料で行ったことと，研究打ち合わせをオンライン等により行ったため差額が生じた．今年度予定している国際会議の費用が当初計画より大幅に高額となるためその差額で使用予定