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身体運動のインピーダンス調節と協調制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 03452188
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 計測・制御工学
研究機関豊橋技術科学大学 (1992-1993)
広島大学 (1991)

研究代表者

伊藤 宏司  豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30023310)

研究分担者 辻 敏夫  広島大学, 工学部, 助手 (90179995)
羅 志偉  豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (70242914)
研究期間 (年度) 1991 – 1993
研究課題ステータス 完了 (1993年度)
配分額 *注記
6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1993年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1992年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
1991年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
キーワード運動制御 / インピーダンス調節 / 協調制御 / 筋骨格系 / 冗長自由度 / 内部モデル / 身体運動 / ロボティクス / 拘束運動 / インピ-ダンス調節
研究概要

身体の巧みな運動/行動は、筋骨格系・脊髄のインピーダンス可変機構、およびそれらを操る高度な内部制御機構に支えられている.本研究では、生体の高度な制御機構の中から、特に、(1)筋骨格系の力学的構造と運動インピーダンス調節機能の関係、(2)運動目的と環境(対象物)インピーダンスに対応した身体インピーダンスの設定、(3)運動インピーダンスをパラメータとする身体運動パターンの生成に着目した.そして、環境との相互作用のもとでの身体運動の協調制御を運動インピーダンスの観点から解析し、ロボットや義手の制御へ応用することを目的として研究を遂行した.その結果、以下のような研究成果を得ることができた.
1)作業・関節・筋空間における運動インピーダンス表現とそれらの関係を明らかにした.特に作業空間の目標インピーダンスを実現しながら、同時に冗長自由度を利用して関節インピーダンスの配分選択、関節空間の安定性などのサブタスクを満たす一般的な変換法を導出した.
2)拘束運動中にヒトが手先に設定している運動インピーダンスを実験的に同定した.その結果、1)手先慣性行列が力学モデルから計算した手先の等価慣性と一致すること、2)手先スティフネス楕円体が従来得られていたものよりかなり小さいこと、3)手先粘性楕円体の方向が手先スティフネスと類似していることを明らかにした.
3)仮想アームの概念を提案し、それに基づいた冗長アームの分散協調制御法を導出した.また、変形する対象物を操作するための複数アームによる協調コンプライアンス制御法を導出した.
4)超音波モータのコンプライアンス制御法を開発し、超音波モータを用いたダイレクトドライブマニピュレータを試作した.また、電動義手の制御へインピーダンス調節の概念を導入し良好な結果を得た.

報告書

(4件)
  • 1993 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1992 実績報告書
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (28件)

  • [文献書誌] KOJI ITO: "Distributed Motor Control of Human Movements." J.of Robotics and Mechatronics. 5. 226-231 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 伊藤宏司: "生体における情報処理と運動制御." 計測と制御. 33(印刷中). (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 辻敏夫: "ニューラルネットによるインピーダンスパラメータの繰り返し学習." 計測自動制御学会論文集. 28. 1461-1468 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Jazidie.: "Multi-point Compliance Control for Dual-Arm Robots utilizing Kinematic Redundancy." 計測自動制御学会論文集. 29. 637-646 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Kato: "Ultrasonic Motor for Direct Drive Manipulator." Proc.of 12th IFAC World Congress. Vol.2. 421-424 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Z.W.Luo: "Multiple Robot Manipulators' Cooperative Compliant Manipulation on Dynamical Environments." Proc.of Int.Joint Conf.on Intelligent Robots and Systems.1927-1934 (1993)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 星宮望: "筋運動制御系" 昭晃堂., 167 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koji ITO: "Distributed Motor Control of Human Movements" J.of Robotics and Mechatronics. Vol.5 No.3. 226-231 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Koji ITO: "Information Processing and Motor Control in Biological Systems" J.of SICE. Vol.33, No.4 (In printing). (1994)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Toshio TSUJI: "Iterative Leaning of Impedance Parameters for Manipulator Control Using Neural Networks" Trans.on SICE. Vol.28, No.12. 1461-1468 (1992)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Achmad JAZIDIE: "Multi-Point Compliance control for Dual-Arm Robots Utilizing Kinematic Rdundancy" Trans.on SICE. Vol.29, No.6. 637-646 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Atsuo KATO: "Ultrasonic Motor for Direct Drive Manipulator" Proc.of 12th IFAC World Congress. Vol.2. 421-424 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Z.W.LUO: "Multiple Robot Manipulators' Cooperative Compliant Manipulation on Dynamical Enviroments" Proc.of Int.Joint Conf.on Intelligent Robots and Systems. 1927-1934 (1993)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1993 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] KOJI ITO: "Distributed Motor Control of Human Movements." J.of Robotics and Mechatronics. 5. 226-231 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤宏司: "生体における情報処理と運動制御" 計測と制御. 33(印刷中). (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤宏司: "自律ロボット・進化ロボット" 電子情報通信学会誌. 77. 155-160 (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Z.W.Luo.: "Multiple Robot Manipulators' Cooperative Compliant Manipulation on Dynamical Environments." Proc.of Int.Joint Couf.on Intelligent Robots and Systems.1927-1934 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] Z.W.Luo.: "Robust Nonlinear Control for Robot Compliant Manipulation on Dynamical Environments" Proc.of Int.Symp.on Measurement and Control in Robotics.Bm.I-7-I-12 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] A.Kato: "Ultrasonic Motor for Direct Drive Manipulator." Proc.of 12th IFAC World Congress. Vol.2 421-424 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 星宮望: "筋運動制御系" 昭晃堂, 167 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤 宏司: "生体運動系におけるフィードフォワード制御と内部モデル" 電気学会雑誌. 112. 377-380 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤 宏司: "生体の運動制御における群知能" 計測と制御. 31. 1173-1179 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 辻 敏夫: "クランク回転作業における上肢姿勢の運動学的解析" 人間工学. 28. 149-157 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 辻 敏夫: "クランク回転作業における人間の位置/力制御方策" 人間工学. 28. 209-218 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 辻 敏夫: "インピーダンス・パラメータの繰り返し学習" 計測自動制御学会論文集. 28. 1461-1468 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] A.Jazidie: "Multi Point Compliance Control of Dual Arm Robots." Proc.of Int.Joint. Conf.on Intelligent Robots and Systems. 65-70 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤 宏司: "生体運動系の冗長自由度とインピ-ダンス調節." バイオメカニズム. 11. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 辻 敏夫: "拘束動作における人間の手先力パタ-ンと仮想軌道仮説." 計測自動制御学会論文集. 28. (1992)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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