2015 Fiscal Year Annual Research Report
分数階微積分モデルの感覚情報フィードバックによる小型船舶用操舵支援システムの構築
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25350487
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
池田 富士雄 長岡工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (30353337)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
外山 茂浩 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (60342507)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 小型船舶 / 分数階微積分 / エキスパートパイロット / ビギナーパイロット / 操船シミュレータ / ドライビングシミュレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人が自動車を運転するとき、旋回した際に体に伝わる遠心力などの体感情報、ステアリングから伝わる筋肉刺激情報、運転席から見える景色などの視覚情報を得て操縦している。その一方、船舶では、操縦者は視覚情報のみで操縦しており、それ以外のフィードバック情報が著しく乏しい。このことは、経験の浅い操船者（ビギナーパイロット）が船舶の操船事故を引き起こす主要因の一つとなっている。そこで本研究では、ビギナーパイロットによる操船事故を減らすため、分数階微分の理論により熟練操船者（エキスパート）の操舵モデルを求め、パイロットへ感覚情報を支援するシステムを構築することを目的としている。
上記の目的を達成するため、1つ目に、支援システムにおいて要求される性能を精査し、必要とする機器の調査を行うことにより、支援システム環境の妥当性や実現における問題点を抽出した。
2つ目に、想定される要求性能を基に、操舵シミュレータの再設計と追加製作、および3D加振テーブルの設計・製作を行った。設置スペースに限りのある実船での実装を念頭に置き、操舵シミュレータと統合が可能な機構を設計し、操舵機構の操作性評価および船舶運動の安定性解析を行った。
3つ目に、エキスパートの操舵モデルを求めるため、ドライビングシミュレータを用いて車両を運転する際の体感情報と視覚情報の有無による、運転操作の違いを評価した。その結果、体感情報が少ないほど、平均操舵角、平均操舵角速度の増加や体感速度の減少が見られ、運転性能が悪化した。また熟練運転者なほど体感情報・視覚情報がない場合に平均操舵角、平均操舵角速度が大きくなり運転性能が悪化することが分かった。以上より運転の熟練度により体感情報・視覚情報の有無の場合での平均操舵角、平均操舵角速度等の指標を用いて、操舵熟練度のモデルを構築できることが分かった。
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