2014 Fiscal Year Research-status Report
操船者への影響を考慮した自動着桟システムの研究開発
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24560984
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
岡崎 忠胤 東京海洋大学, 海洋科学技術研究科, 教授 (70392686)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 拡張現実 / 精神的負荷変動 / 自動着桟 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，操船者の感覚に適応した着桟制御解を用いた実船実験を行うために必要な拡張現実を用いた着桟操船実験システムの研究および実船実験時の操船者の精神的負荷変動を計測するシステムについて研究を精力的に実施した．実船実験では，ARを用いて仮想の桟橋を出現させて，自動制御にて仮想桟橋へアプローチさせることを実施し，そのときの操船者の精神的負荷変動も計測した．この拡張現実を用いた実船実験システムの研究成果の一部は，米国電気電子学会のシステム・人・サイバネティクス部門がスポンサードする国際会議(WAC2014)へ論文として投稿し発表した．
最適着桟制御解を追従する制御アルゴリズムの研究においては，船舶の操縦運動モデルから導出した着桟制御の数値解の状態変数を目標値に設定した追従制御アルゴリズムを作成し，実船実験を行ったが，制御精度を向上させるためにアルゴリズムの改善が必要であると認識した．また，実験時の操船者の精神的負荷変動を計測する手法として，心拍変動，脳波，鼻部皮膚温度の３つの方法で検討を行い，心拍変動と鼻部皮膚温による計測結果が有効であることを確認した．
最適着船制御解を導出するプログラムについては，多くの改善作業を実施し，風下の条件設定においても最適解を得るための収束計算時間が従来より短時間で済むように改善できた．また，数値計算に持ち居る船舶の操縦運動モデルもより多くの船種に対応したモデルが構築できるようになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２６年度は，①操船者の感覚に適応した最適着桟制御解の導出方法の研究については，風下という条件設定の基，数値計算が安定して収束することを目標に計算アルゴリズムの改善を実施し，収束計算の時間を短縮できる成果を得た．②最適着桟制御解を追従する制御アルゴリズムの研究の研究では， 最適着桟制御解より導出される状態変数を制御目標として追従する制御アルゴリズムを開発し，実船実験を繰り返し行った．最後の桟橋へ着桟させる制御フェーズにおいては，まだ多くの改善が必要であるが，桟橋の手前までのアプローチフェーズにおいては，良好な制御結果を得ることができた．③拡張現実を用いた着桟操船実験システムの研究では，海上の任意位置に仮想桟橋を表示させるシステムを完成させることができた．なお実船実験で仮想の桟橋へ本船が接触した時に，本船が仮想の桟橋を突き抜けてしまうという問題が発生した．そこで，仮想桟橋に本船が衝突した時に本船が桟橋のフェンダーの力により跳ね返る動作を再現するために，仮想桟橋に接触したときは相対的に仮想桟橋が本船から離れるようプログラムを改善した．なお，本船が仮想桟橋に接触しフェンダーから得る力については操縦運動モデルで逐次計算し，その計算結果を反映するように仮想桟橋を描画させるように改良した．
以上の通り，ほぼ計画通り研究は進んでおり，一部の研究項目については，その応用研究にまで着手することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
②最適着桟制御解を追従する制御アルゴリズムの研究については，H26年度に引き続き制御精度を向上させる制御アルゴリズムの開発を試みる．特に，風下での着桟フェーズでの制御精度向上を目指す．
④開発した制御システムの操船者への影響評価の研究については，H26年度に操船者の精神的負荷変動の計測方法として有効な結果が得られた心拍変動と鼻部皮膚温の計測を中心に実船実験を行っていく．
なお，①操船者の感覚に適応した最適着桟制御解の導出方法の研究についても，引き続き計算アルゴリズムの改善に取り組む．
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| Causes of Carryover |
予算執行において，１０００円以下の誤差無く予算執行することが難しく766円だけ予算を未執行となってしまった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当該年度の未執行予算については，次年度の直接経費その他で執行予定である．
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