2015 Fiscal Year Research-status Report
力覚フィードバックを用いた遠隔ロボット制御の安定化と高品質化
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26420354
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石橋 豊 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40252308)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 遠隔ロボット制御 / 力覚フィードバック / 多視点ビデオ / 視点変更 / 臨場感通信 / QoS制御 / 安定化制御 / QoE評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ビデオを見ながら触覚インタフェース装置を用いて遠隔の産業用ロボットを操作する実験システム（昨年度に構築）において、ネットワーク遅延揺らぎとパケット欠落の影響を調査した。作業として、予定通り、金属棒を穴に入れる作業、ボールペンで20ポイント程度の大きさの文字を書く作業を対象とした。主な検討内容を以下に示す。
(1)力覚の制御方式として、Position-Position・Force制御方式（以下、P-PF方式）とPosition-Force制御方式（P-F方式）の比較を行った。ネットワークエミュレータによって固定のネットワーク遅延を擬似的に発生させて、作業時間や操作性に与える影響を調査した。その結果、P-F方式はネットワーク遅延の影響を受けにくいが、P-PF方式は受け易いことが判明した。しかし、ロボットアームの力センサーが付与されていない箇所が他の物に当たった場合などには、P-F方式では対応できないので、作業によってはP-PF方式が必要になることも分かった。
(2)ネットワークエミュレータによって擬似的にネットワーク遅延揺らぎとパケット欠落を発生させて実験を行い、それらが作業時間や文字の形にどのような影響を与えるかを調査した。その結果、それらの値の増加に伴い、作業時間が長くなり、文字の形も劣化することを確認した。
(3)ネットワーク遅延揺らぎとパケット欠落の影響を軽減するためのQoS制御の一つとして、位置の予測を行う予測制御を実装して、その影響を調査した。その結果、その効果は小さく、バッファリング制御と併用する必要があることが分かった。
(4)産業用ロボット側の制御であるスティフネス制御の影響を調べ、金属棒を入れる作業では、その制御を行わないほうが優れていることが判明した。一方、文字を書く作業では、ネットワーク遅延が小さいときには制御を行うほうが良いが、大きくなると制御を行わないほうがよいことが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
産業用ロボットの安定化制御と、自由視点ビデオ伝送の高品質化の研究が遅れている。
前者については、スキャッタリングマトリックスに対してウェーブフィルタと位相補償器を用いる手法を実験システムに実装するのにかなりの時間を要することが判明したからである。これは当初予期していなかったことであり、今後の研究の推進方策等で述べるように別の方法を検討する必要が生じた。
後者に関しては、複数台のカメラを用いたときに選ばれた視点のビデオを合成するのに時間がかかり、ビデオ出力までの遅延が大きくなり、リアルタイム性が大きく失われることが明らかとなったからである。
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| Strategy for Future Research Activity |
産業用ロボットの安定化制御については、学外の連携研究者（豊橋技術科学大学の三好孝典准教授）と相談し、スキャッタリングマトリックスに対してウェーブフィルタと位相補償器を用いる手法が実装されたノートPCを接続することによって解決可能であることが判明したので、この遅れは取り戻すことが可能である。一方、自由視点ビデオ伝送の高品質化に関しては、自由な視点を作らずに多視点ビデオ伝送とし、カメラを切り替えることで対処することにする。
また、予定通り、作業として、針の穴に糸を通す作業を扱う。この作業は、金属棒を穴に入れる作業や文字を書く作業と異なり、ほとんど反力を感じることができないので、そのときの作業の操作性や精度を評価し、さらなる改善を図る予定である。
さらに、新たな課題として、上記の作業だけでなく、産業用ロボットが触る物体の形、柔らかさ、重さなどを正しく伝達することが必要であるので、ネットワーク遅延やパケット欠落の影響やそれを軽減するQoS制御を検討する予定である。
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