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感覚運動統合における感覚情報の遅れやノイズにロバストな運動戦略

研究課題

研究課題/領域番号 16H02882
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能ロボティクス
研究機関九州大学

研究代表者

田原 健二  九州大学, 工学研究院, 准教授 (80392033)

研究分担者 木野 仁  福岡工業大学, 工学部, 教授 (50293816)
松谷 祐希  熊本高等専門学校, 機械知能システム工学科, 助教 (80757120)
河村 晃宏  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (60706555)
越智 裕章  山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 助教 (50780128)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2016年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワード時間遅れ / ロバスト / フィードバック / フィードフォワード / 人工筋肉 / 状態推定 / 力制御 / 姿勢制御 / 多指ハンド / 感覚運動統合 / マニピュレーション / 筋骨格系 / 仮想フレーム / ロバスト性 / 知能ロボット
研究成果の概要

筋骨格アームのフィードバックとフィードフォワードが一体となった制御則を提案し,シミュレーション・実験により有効性を確認した.多指ハンドによる物体把持において,仮想物体位置を更新することによりロバスト性を向上させ,シミュレーション・実験により有用性を確認した.釣糸人工筋の時間遅れにロバストなセンサレス位置制御を実現した.また,繰返し学習制御を導入し,その有用性について実験により確認した.複数の誘電エラストマー人工筋を用いた切り替え・重ね合わせによる力制御手法を開発した.また温度推定手法を提案し,推定温度を用いた切替えアルゴリズムを開発し,その有効性をシミュレーション・実験により確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,センサ情報に含まれる時間遅れやノイズに頑健な制御手法を提案し,安価なセンサやアクチュエータを用いてもある程度の精度が担保される制御を実現した.
人間の運動生成においては,時間遅れやノイズが含まれていたとしても頑健に巧みな制御を実現しており,本研究における成果は,それらを工学的に実現し得る手法の一つとして期待できる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 5件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Feedforward Control of Twisted and Coiled Polymer Actuator based on a Macroscopic Nonlinear Model Focusing on Energy2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Masuya, Shu Ono, Kentaro Takagi, and Kenji Tahara
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 3 号: 3 ページ: 1824-1831

    • DOI

      10.1109/lra.2018.2801884

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling framework for macroscopic dynamics of twisted and coiled polymer actuator driven by Joule heating focusing on energy and convective heat transfer2017

    • 著者名/発表者名
      Ken Masuya, Shu Ono, Kentaro Takagi and Kenji Tahara
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators, A: Physical

      巻: 267 ページ: 443-454

    • DOI

      10.1016/j.sna.2017.10.016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 釣糸人工筋肉アクチュエータを用いた姿勢3自由度プラットフォームの繰返し学習による軌道追従制御2019

    • 著者名/発表者名
      小野秀, 田原健二
    • 学会等名
      第24回ロボティクスシンポジア
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Two-types force controllers for a prismatic actuation module redundantly driven by multiple sheet-type dielectric elastomer actuators2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kubota and K. Tahara
    • 学会等名
      IEEE/ASME Int. Conf. Adv. Intell. Mech.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Trajectory tracking of a one-DOF manipulator using multiple fishing line actuators by iterative learning control2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ono, K, Masuya, K. Takagi and K. Tahara
    • 学会等名
      IEEE-RAS Int. Conf. Soft Robotics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gray-box modeling and control of torsional fishing-line artificial muscle actuators2018

    • 著者名/発表者名
      C. Oiwa, K. Masuya, K. Tahara, T. Irisawa, M. Shioya, T. Yamauchi, E. Tanaka, K. Asaka and K. Takagi
    • 学会等名
      SPIE Electroactive Polymer Actuators and Devices
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 釣糸人工筋肉アクチュエータを用いた姿勢3自由度パラレル構造プラットフォーム2018

    • 著者名/発表者名
      小野秀, 田原健
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 誘電エラストマーアクチュエータの温度推定による力制御駆動アルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      久保田洋輝,高木賢太郎,田原健二
    • 学会等名
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Position control of twisted and coiled polymer actuator using a controlled fan for cooling2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takagi, T. Arakawa, J. Takeda, K. Masuya, K. Tahara, and K. Asaka
    • 学会等名
      SPIE
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 釣糸アクチュエータを複数本用いた 1 自由度マニピュレータの繰り返し学習による力軌道追従制御2017

    • 著者名/発表者名
      小野秀, 舛屋賢, 高木賢太郎, 田原健二
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ねじり型釣糸人工筋アクチュエータのグレーボックスモデリングについて2017

    • 著者名/発表者名
      大岩千隼, 舛屋賢, 田原健二, 入澤寿平, 安積欣志, 高木賢太郎
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 繰り返し学習制御による釣糸アクチュエータを用いた2自由度マニピュレータの軌道追従制御2017

    • 著者名/発表者名
      小野秀, 舛屋賢, 高木賢太郎, 田原健二
    • 学会等名
      第35回日本ロボット学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 温度の逆ダイナミクスをHammersteinモデルで近似した釣糸人工筋肉のフィードフォワード制御2017

    • 著者名/発表者名
      舛屋賢, 小野秀, 高木賢太郎, 田原健二
    • 学会等名
      第35回日本ロボット学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ねじり型釣糸人工筋アクチュエータのトルク制御2017

    • 著者名/発表者名
      大岩千隼, 荒川武士,舛屋賢, 田原健二, 入澤寿平, 安積欣志, 高木賢太郎
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'17
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 複数の釣糸アクチュエータを用いた2自由度マニピュレータの位置・剛性制御2017

    • 著者名/発表者名
      小野秀, 舛屋賢, 高木賢太郎, 田原健二
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'17
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 釣糸人工筋肉の束を利用したアクチュエータユニットの開発2017

    • 著者名/発表者名
      舛屋賢, 小野秀, 高木賢太郎, 田原健二
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'17
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 対流熱伝達の温度・速度依存性に基づく釣糸人工筋肉の変位モデリング2017

    • 著者名/発表者名
      舛屋賢, 小野秀, 高木賢太郎, 田原健二
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会'17
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 筋骨格システムの筋内力ポテンシャルに対する筋骨格間の干渉による筋の形状変形が及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      越智裕章,木野仁,田原健二,松谷祐希
    • 学会等名
      SI2016
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 筋骨格アームによる筋内力のつり合いを利用した手先軌道追従制御2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤正昂,田原健二,木野仁
    • 学会等名
      SI2016
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 仮想物体位置情報の更新による外力に対してロバストな把持制御手法2016

    • 著者名/発表者名
      Choi Seunghyun.田原健二
    • 学会等名
      SI2016
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 外界センサ情報と仮想物体情報の組合せによる未知物体の把持・操作手法の実験的検証2016

    • 著者名/発表者名
      大藤康平,河村晃宏,辻徳生,田原健二
    • 学会等名
      SI2016
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Variable Combination of Feed-forward and Feedback Manners for Set-Point Control of a Musculoskeletal Arm Considering the Maximum Exertable Muscular Force2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Tahara, Yuki Matsutani, Daisuke Nakagawa, Masataka Sato, Hitoshi Kino
    • 学会等名
      IECON2016
    • 発表場所
      Florence, Italy
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋骨格システムにおける筋内力位置制御のロバ スト性評価2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤正昂,田原健二,木野仁
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 筋内力を利用した位置制御手法の提案と実験的検証2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤正昂,田原健二,木野仁
    • 学会等名
      ROBOMECH2016
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] リンク上に可変剛性機構を有する腱駆動ロボットの剛性評価2016

    • 著者名/発表者名
      松谷祐希,田原健二,木野仁,越智裕章
    • 学会等名
      ROBOMECH2016
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] K. Asaka and H. Okuzaki (Eds.): Soft Actuators: Materials, Modeling, Applications, and Future Perspectives, 2nd Ed. Cahpter 26: Modeling and Control of Fishing-line/Sewing-thread Artificial Muscles (Twisted and Coiled Polymer Fibers, TCPFs)2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takagi, N. Kamamichi, K. Masuya, K. Tahara, T. Irisawa and K. Asaka
    • 総ページ数
      831
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811368493
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] T. Watanabe, K. Harada and M. Tada (Eds.): Human Inspired Dexterity in Robotic Manipulation, 1st Ed. Chapter 9: A Grasping and Manipulation Scheme That is Robust Against Time Delays of Sensing Information: An Application of a Controller Based on Finger-Thumb Opposability2018

    • 著者名/発表者名
      K. Tahara and A. Kawamura
    • 総ページ数
      200
    • 出版者
      Academic Press
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 九州大学HCR研究室

    • URL

      http://www.hcr.mech.kyushu-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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