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内部モデル制御を利用した片麻痺者の為の車椅子走行補助システムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 13650500
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 制御工学
研究機関金沢工業大学

研究代表者

小林 伸明  金沢工業大学, 工学部, 教授 (60186757)

研究分担者 鈴木 亮一  金沢工業大学, 工学部, 講師 (50319042)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2002年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2001年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード車椅子 / 内部モデル制御 / 最適制御 / 走行補助装置 / 片手駆動式事椅子 / 標準型車椅子 / 走行補助ユニット / マイコン制御 / 片手駆動式車椅子 / 車いす / 片手駆動式車いす
研究概要

補助装置のハード及び制御方式についての解析、設計法及び機構面での検討、予備実験を行い以下のような成果を得た。
片麻痺者用車椅子の補助装置について、車椅子の補助装置のハード面について以下の成果を得た。
(1)路面状況、特に床面の摩擦力の影響に性能が左右されるため、摩擦力が変化する場合の制御方式やゲイン設計のための簡易試験装置を開発した。これによって性能試験や評価、改良や安全の為の方策選定が容易に行えることを可能にし、国際会議(ADCONIP2002)報告にまとめた。
(2)基本設計を完了し、H8マイコンによる制御系のプログラムを搭載しプロトタイプを完成させた。これの試験、評価を行い、成果を計測自動制御学会論文集(計測制御とユニバーサルデザイン特集号)にまとめた。
制御方式の検討について得られた成果はつぎの3とおりである。
(1)IMCとLQ制御の併用系が入力端に加わる外乱を除去するのに有効であることを2リンク機構の軌道制御に応用し、極めて良好な性能を発揮することを理論的、実験的に検討し日本機械学会の論文としてまとめた。
(2)IMCと状態フィードバックによるH∞制御の組み合わせも軌道追従に応用でき、この方式の特徴を明らかにした。また一般化安定化補償器とIMCの構成も可能であり、全状態を利用できない場合に良い制御性能を得ることを明らかにし、国際会議(IEEE CCA)に2編の報告及び機械学会の論文1編としてまとめた。
(3)IMC-LQ制御の併用系が特定のパラメータ変動に対して、安定性や追従性能についてロバストであることを明らかにし、国内の会議報告としてまとめた。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (9件)

  • [文献書誌] 鈴木亮一, 谷正史, 長谷川智士, 小林伸明: "H∞制御を併用した内部モデル制御による外乱除去制御"日本機械学会論文集C編. 68・676. 202-207 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小林伸明, 鈴木亮一, 谷正史, 中俊英, 神戸康有: "片手で操作できる標準型車いすの設計開発"計測自動制御学会論文集. 38・12. 1023-1029 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 鈴木亮一, 小林伸明, 土肥雅晴, 古屋栄彦, 倉川哲司: "内部モデル制御と最適レギュレータの極限的性質の相乗効果を利用した軌道追従制御"日本機械学会論文集C編. 67・663. 3519-3524 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ryoichi Suzuki, Masashi Tani, Satoshi Hasegawa and Nobuaki Kobayashi: "Disturbance Decoupling Using IMC Design with H∽ control"Trails. Of the Japan Society of Mechanical Engineers. 68, No.676. 3660-3665 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nobuaki Kobayashi, Ryoichi Suzuki, Masashi Tani, Toshihide Naka and Yasutomo Kanbe: "Design and Development of Single Side Driven Wheelchairs - Application of Internal Model Control and LQ Control -"Trans. SICE. 38, No.12. 1023-1029 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ryoichi Suzuki, Nobuaki Kobayashi, Masaharu Doi, Shigehiko Furuya and Satoshi Kurakawa: "Multiplicative Effect by Combining IMC Design with Limiting Properties of LQR and Its Application to Trajectory Tracking Control."Trans. Of the Japan Society of Mechanical Engineers. 67, No.663. 3660-3665 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 小林伸明, 鈴木亮一他3名: "片手で操作できる標準型車いすの設計開発-内部モデル制御と最適制御を併用した走行補助装置の制御-"計測自動制御学会論文集. 38・12. 1023-1029 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木亮一, 他2名, 小林伸明: "H∞制御を併用した内部モデル制御による外乱除去制御"日本機械学会論文集C編. 68・676. 202-207 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 鈴木亮一, 小林伸明他3名: "内部モデル制御と最適レギュレータの極限的性質の相乗効果を利用した軌道追従制御"日本機械学会論文集C編. 67・663. 3519-3524 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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