2014 Fiscal Year Research-status Report
上肢のリハビリ支援を目指す二関節筋ロボットのバイラテラル・学習制御に関する研究
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25420447
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
村尾 俊幸 早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究員講師) (00447038)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 制御工学 / バイラテラル制御 / 学習制御 / 二関節筋 / 機械力学・制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は主に二関節筋構造を有するロボットのバイラテラル制御の研究に取り組んだ．
はじめに，二関節筋ロボットの遠隔操作システムを数学的にモデリングした．マスタのロボット，スレーブのロボットの両方を二関節筋マニピュレータとして捉えた．モデリングは，二関節筋ロボットのマニピュレータダイナミクスをオイラー・ラグランジュシステムとしてみなすことで遠隔操作システムを導出した．なお，操縦者の力の入力は定数入力としたが，遠隔環境はバネ・ダンパシステムでモデル化される受動的なシステムを想定した．
つぎに，問題設定を行い，制御系を設計した．ロボットのバイラテラル制御は一般的に通信時間遅れを有する環境下での制御となる．本研究の二関節筋ロボットのバイラテラル制御においても時間遅れを陽に考慮した問題設定を行った．具体的には，通信路の最大往復遅延を既知の値として定義した問題設定を行った．また，制御系設計においては，モデル誤差の影響を抑える工夫が必要となる．したがって，不確かさを外乱として捉え，それらが存在する場合でも望ましい追従特性を達成するロバストな制御則の設計問題を考えた．制御則はモデリングした遠隔操作システムを受動システムとさせたことを上手く利用することで提案した．その際には，操縦者が遠隔環境との接触を直接的に感じることができるように，システムの機構透明性を強く意識した．マスタ側スレーブ側の両方が，PD型の制御則となっている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では二関節筋構造を有するロボットのバイラテラル制御と学習制御に取り組んでいる．当初の計画では，今年度，二関節筋ロボットの部品を購入する予定であったが，よりふさわしい実験環境を整えようとロボット部品の選定に時間をかけたために，今年度中の部品の購入が間に合わず，来年度にまとめて二台分の部品を購入することとした．実験環境の構築がやや遅れているので，今年度挽回したい．
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| Strategy for Future Research Activity |
提案した制御則を検討するために計算用ソフトウェアを用いて，シミュレータを作成しシミュレーション検証を行った後，二関節筋ロボットを用いた検証実験を行う．最初は二台の二関節筋ロボットを有線で直接つなぎ，マスタロボットに対するスレーブロボットの追従実験を行う．二台の二関節筋ロボットは一台の制御装置を用いて動かすが，陽に時間遅れが生じるようにプログラム上で工夫する．マスタスレーブ間の追従性能の確認に加え，力の伝達性能等を評価・検討する．満足する実験結果が得られた後で，インターネットを介した遠隔操作実験による評価を行う．具体的には，両ロボットの追従性能と機構透明性を測る．なお，一台の二関節筋ロボットを作成した段階で学習制御に対する実験検証も並列に行っていく．
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| Causes of Carryover |
本研究では二台分の二関節筋ロボットの部品を購入する予定である．
今年度にまとめて二台分の二関節筋ロボットの部品を購入する予定であったが，よりふさわしい実験環境を整えようとロボット部品の選定に時間をかけたために，来年度に購入することとした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
来年度に繰り越した予算は，今年度に購入する予定であった二関節筋ロボットの部品を購入することで使用する．
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