遠隔操作用油圧パワーショベルの高精度力覚提示法の開発

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25330233
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 山田 宏尚 岐阜大学, 工学部, 教授 (80240034)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 力覚提示 / 遠隔操作 / 油圧 / 建設機械 / パワーショベル

Outline of Annual Research Achievements

前年度までの研究結果に基づき，遠隔操作建設ロボットの操作レバーの操作に対して，提示される操作力がそれを阻害しないよう，操作レバーからの力覚フィードバックを必要最小限に抑えつつ，対象物からの反力に基づく聴覚情報および視覚情報をフィードバックするための基本的な検討を行い，微妙な力覚の認識を可能にする手法を実現できた．
まず，操作レバーからの力覚フィードバックに関しては，操作レバーの中立点近傍では制御法を従来の位置－位置制御法に切り替えることで，上記の問題の克服できた．また，聴覚による力覚フィードバックでは，対象物からの反力を油圧シリンダ内の圧力センサで計測し，摩擦力等の外乱を補正した後，操作レバーへの力覚提示に加えて，作業反力の強さにより異なる音声情報を操作者にフィードバックし，操作レバーへの力提示を支援するためのより精度の高いシステムを構築した．さらに，力覚・聴覚に加え画像中にも力覚情報をゲージで提示するようにし，本システムの評価実験を行い，操作性を改善できることを確認した．

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初に目的としていた，遠隔操作建設ロボットの操作レバーの操作に対して，操作レバーからの力覚フィードバックを必要最小限に抑えつつ，対象物からの反力に基づく聴覚情報および視覚情報をフィードバックするための基本的システムを構築できた．また，微妙な力覚の認識を可能にするための手法を実現でき，その評価を行えた．

Strategy for Future Research Activity

ビデオカメラ画像にCG（コンピュータ・グラフィックス）による付加情報を重畳して表示するAR（Augmented Reality：拡張現実）を導入し，CGにより視覚的に力覚情報を提示する．操作者には，奥行き感覚を有するビデオ映像を提示し，実写映像にCGによる力覚情報を含む作業支援情報を提示する．すなわち，操作者がパワーショベルにより作業対象物を把持すると，作業対象物からの反力をCGによるゲージで提示すると共に，作業反力と油圧アクチュエータの変位より対象物の硬さ情報を計算し，硬さに応じた色を作業対象物に着色して提示する．さらに，作業現場の状況（地面の硬さなど）も提示できるようにする．そして，操作者にとって最適な力覚提示が可能となるマンマシン・インターフェースのありかたを考察し，操作レバーへの力覚提示法，視覚・聴覚による力覚提示の援用手法を見直し，改良を加えていく．