2015 Fiscal Year Research-status Report
筋特性を考慮した最適制御と筋電フィードバックによる外骨格型ロボットのアシスト制御
| Project/Area Number |
26820090
|
|---|
| Research Institution | Advanced Telecommunications Research Institute International |
|---|
Principal Investigator |
寺前 達也 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究員 (60626828)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | モデル予測制御 / EMG / 人間機械系 / 外骨格ロボット |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は人のモデルを考慮した最適制御による外骨格ロボットアシストシステムの構築を目的としている。ここで、外骨格ロボットを装着した人が自由に動くことが可能な環境では、ロボットのトルクが人のトルクに適応する必要がある。これを実現するためには人の状態推定と推定された状態を基にロボットの入力を最適化しなければならない。しかし人は未知の事変システムであり、数理モデルで推定器を構築することは困難である。そこで、本年度は筋電位（EMG）信号による人のトルク推定器を実装した。EMG信号は信号発生から関節トルクが発生するまでに約0.2ｓの遅れを含んでいる。したがって、EMG信号を用いることで0.2ｓ後の人の関節トルクが予測することが可能となる。またある予測区間に基づき最適な制御入力を求める手法としてモデル予測制御がある。本研究ではこれまで最適制御手法によるフィードフォーワード制御の性能評価を行ってきたが、この成果を利用することでEMGによるトルク予測に基づくモデル予測制御を構築した。これによってシステムはEMGフィードバックを考慮した制御システムとなり、人のトルクを考慮したロボットトルクの生成が可能となった。システムの動作としては、１）人が力を出していないときは、ロボットがあるタスクを実現するために必要な人の腕を含めたトルクを全てサポートする。２）人が力を出す場合は人があるタスクを実現するために足りていないトルクをロボットがサポートすることになる。本年度は提案法を1自由度の実機を用いた実験によって性能検証を行った。実験機の仕様の策定および部材の選定・購入を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の課題であったEMGフィードバックを用いたアシスト制御手法の確立と手法の性能評価を実機実験によって確認することができたため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は実験機の製作および人の反射モデルの構築と本年度実装したアシスト制御へのモデル組み込みを進める。
|
| Causes of Carryover |
本年度は実験機製作のためのアクチュエータやセンサの購入は進めていたが、詳細な設計の完成が年度末となったためフレームやネジ等の部品に関しては次年度に購入することとした。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
実験機製作に必要な部材の購入に充てる。
|
Research Products
(5 results)
