• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

力と速度の相互統合伝達を伴うバイラテラル制御法の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 13J05244
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

溝口 貴弘  慶應義塾大学, 理工学部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードハプティクス / 力率 / バイラテラル制御 / インピーダンス / モーションコントロール / アナロジー / 透明性 / 力触覚通信 / ジャイレータ / 通信遅延 / 位相特性 / 動作評価
研究実績の概要

本研究課題は力情報、速度情報から機械系におけるインピーダンスおよびアドミタンスの概念の定義、またその活用を目的としている。運動方程式に定義されているように、ものの運動は力と速度の2つの双対な変数によってなりたっている。これは回路系における電圧、電流の関係と類似しており、回路解析の手法がそのまま運動の解析に適応可能であることを示している。また、前年度の研究では力率という概念を用いることでこれらの情報を統一的に評価可能であることを示した。本年度の研究では特に、力率の概念の多自由度応用と導出理論の簡略化、およびバイラテラル制御系への応用について3つの研究成果を得た。
1. 機械系における力率は多自由度化が可能であり、電気系の概念では存在しない軸間の干渉が発生する。本研究では軸間の干渉を実験により計測し、それが及ぼす影響をインピーダンスの大きさ、および位相の観点から検証した。一方、多自由度化においては短時間フーリエ変換の多軸処理による大きな計算負荷が課題となった。
2. 1.で述べた通り、短時間フーリエ変換の多軸実装には再帰処理の多層化という技術的な課題が発生し、力率の導出には制御周期や計算時間に猶予をもたせて制御性能を下げざるを得ないという結果が得られた。本研究では短時間フーリエ変換を用いず、機械系での瞬間的な応答を直流信号であると近似することで圧倒的に短い時間で同精度の計算処理を可能とした。
3. バイラテラル制御の評価指標としては透明性と呼ばれる概念が用いられているが、定常特性であるため実験的な比較には難点があった。本研究では実験値から伝達される力率情報の比較を行い、遠隔地の力触覚が適切に操作者に伝わっているかを評価した。
また、本事業で得た成果を博士論文の一部として収録、慶應義塾大学に提出し、博士(工学)の学位を得た。優秀研究活動賞(博士)を受賞し研究活動が評価された。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (18件)

  • [雑誌論文] 力触覚通信~超成熟社会発展を後押しする新しい通信~2015

    • 著者名/発表者名
      大西公平、山口正泰、溝口貴弘
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: vol. 98

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Motion Expression by Elemental Separation of Haptic Information2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nozaki, Takahiro Mizoguchi, and Kouhei Ohnishi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industrial Electronics

      巻: vol. 61 号: 11 ページ: 6192-6201

    • DOI

      10.1109/tie.2014.2308162

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ハプティックロボットによる口腔外科・歯科手術支援技術2014

    • 著者名/発表者名
      大西公平、兪浩洋、野崎貴裕、溝口貴弘
    • 雑誌名

      日中医学

      巻: vol. 29

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] 多自由度異構造バイラテラル制御系の通信遅延補償法2014

    • 著者名/発表者名
      大野嘉紀, 嶌本慶太, 溝口貴弘, 大西公平
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 134 号: 3 ページ: 317-324

    • DOI

      10.1541/ieejias.134.317

    • NAID

      130003391811

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stiffness Transmission of Scaling Bilateral Control System by Gyrator Element Integration2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mizoguchi, T. Nozaki, and K. Ohnishi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industrial Electronics

      巻: Vol.61-2 号: 2 ページ: 1033-1043

    • DOI

      10.1109/tie.2013.2264787

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decoupling Strategy for Position and Force Control Based on Modal Space Disturbance Observer2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nozaki, T. Mizoguchi, and K. Ohnishi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Industrial Electronics

      巻: Vol.61-2 号: 2 ページ: 1022-1032

    • DOI

      10.1109/tie.2013.2264788

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motion-copying System with Variable Impedance based on Scaled Bilateral Control in One-degree-of-freedom Robot2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nozaki, T. Mizoguchi, and K. Ohnishi
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 3 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1541/ieejjia.3.1

    • NAID

      130003388499

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recognition of Human Combined Motion from Haptic Information Using Similarly Structured Master and Slave Robot Hands2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nozaki, T. Mizoguchi, Y. Suzuki, D. Yashiro, and K. Ohnishi
    • 雑誌名

      Electronics and Communications in Japan

      巻: Vol.96-12 号: 12 ページ: 15-23

    • DOI

      10.1002/ecj.11566

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Evaluation of Bilateral Control System based on Magnitude and Phase of Impedance2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Mizoguchi and Kouhei Ohnishi
    • 学会等名
      The 1st IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, and Motion Control, SAMCON 2015
    • 発表場所
      名古屋工業大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 運動における力率2015

    • 著者名/発表者名
      溝口貴弘、大西公平
    • 学会等名
      第9回生体機構運動制御協同研究委員会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2015-01-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Free Motion Mechanical Power Factor; Comparison Between Robots in Different Structure and Coordinate2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Mizoguchi and Kouhei Ohnishi
    • 学会等名
      International Power Electronics Conference -ECCE ASIA-, IPEC 2014
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県・広島市)
    • 年月日
      2014-05-18 – 2014-05-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 実世界ハプティクスの理論とその最先端2014

    • 著者名/発表者名
      大西公平, 野崎貴裕, 溝口貴弘
    • 学会等名
      平成26年電気学会全国大会
    • 発表場所
      愛媛県
    • 年月日
      2014-03-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Extraction and Realization of Human Actions2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nozaki, K. Tanida, T. Mizoguchi, T. Nakano, Y. Saito, and K. Ohnishi
    • 学会等名
      The 13th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control, AMC 2014
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2014-03-16
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Impedance Correction in Time Delayed Teleoperation System2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mizoguchi, T. Nozaki, and K. Ohnishi
    • 学会等名
      The 13th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control, AMC 2014
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2014-03-15
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Haptics for Industries2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ohnishi, T. Nozaki, and T. Mizoguchi
    • 学会等名
      The 13th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control, AMC 2014
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2014-03-15
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Experimental Evaluation of Motion Reproduction System with Selected Information2014

    • 著者名/発表者名
      S. Kyo, T. Nozaki, T. Mizoguchi, and K. Ohnishi
    • 学会等名
      The 13th IEEE International Workshop on Advanced Motion Control, AMC 2014
    • 発表場所
      神奈川県
    • 年月日
      2014-03-14
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 差分仕事率に基づく動作の評価手法2014

    • 著者名/発表者名
      溝口貴弘, 野崎貴裕, 大西公平
    • 学会等名
      平成26年度電気学会産業計測制御/メカトロニクス制御合同研究会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2014-03-11
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] インピーダンス制御に基づく加速度基準バイラテラル制御の解釈と力触覚情報量削減への応用2014

    • 著者名/発表者名
      野崎貴裕, 清水就平, 溝口貴弘, 大西公平
    • 学会等名
      平成26年度電気学会産業計測制御/メカトロニクス制御合同研究会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2014-03-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A Method To Derive On Time Mechanical Power Factor2014

    • 著者名/発表者名
      T. Mizoguchi, T. Nozaki, and K. Ohnishi
    • 学会等名
      The IEEE International Conference on Industrial Technology, ICIT 2014
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2014-02-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Motion Reproduction Using Timescaling for Adaptation to Difference in Environmental Location2014

    • 著者名/発表者名
      T. Nozaki, T. Mizoguchi, and K. Ohnishi
    • 学会等名
      The IEEE International Conference on Industrial Technology, ICIT 2014
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2014-02-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 腱駆動ロボットによる身体行為の人工実現2013

    • 著者名/発表者名
      野崎貴裕, 溝口貴弘, 大西公平
    • 学会等名
      平成25年度電気学会メカトロニクス制御研究会
    • 発表場所
      新潟県
    • 年月日
      2013-11-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 腱駆動型球体関節機構を有する4自由度並列駆動マニピュレータの性能評価2013

    • 著者名/発表者名
      嶌本慶太, 溝口貴弘, 大西公平
    • 学会等名
      平成25年度電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      山口県
    • 年月日
      2013-08-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Power Factor Analyses in Mechanical System Focusing on Trajectory and Environment2013

    • 著者名/発表者名
      T. Mizoguchi, T. Nozaki, and K. Ohnishi
    • 学会等名
      The IEEE International Symposium on Industrial Electronics, ISIE 2013
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of a Backlash Compensation Method Using Two Parallel Thrust Wires2013

    • 著者名/発表者名
      Kasun Prasanga, Kazuki Tanida, Takahiro Mizoguchi, and Kouhei Ohnishi
    • 学会等名
      The IEEE International Symposium on Industrial Electronics, ISIE 2013
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Acceleration Based Reactive Torque Control2013

    • 著者名/発表者名
      Kento Watanabe, Daiki Suzuki, Takahiro Mizoguchi, and Kouhei Ohnishi
    • 学会等名
      The IEEE International Symposium on Industrial Electronics, ISIE 2013
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Appropriate Controller Gain Design of Acceleration-based Bilateral Telec peration under Time Delay2013

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Suzuki, Takahiro Mizog uchi, and Kouhei Ohnishi
    • 学会等名
      The IEEE International Symposium on Industrial Electronics, ISIE 2013
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi