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ティルトロータ機を用いた力覚フィードバックを伴うマスタ・スレーブ型遠隔操作

研究課題

研究課題/領域番号 19K04327
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関三重大学

研究代表者

矢代 大祐  三重大学, 工学研究科, 助教 (60607323)

研究分担者 駒田 諭  三重大学, 工学研究科, 教授 (10215387)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードモーションコントロール
研究開始時の研究の概要

A-3(可変ティルト角を用いた接触力制御)、B-2(低剛性能動多関節の接触力制御)、C-2(リニアモータを用いた無線通信によるバイラテラル制御)で得られた知見を統合することで、3次元空間上でのティルトロータ機のバイラテラル制御を実現する。ここで、バイラテラル制御とはマスタロボット(多関節マニピュレータ)の変位にスレーブロボット(マルチロータ)の速度が比例し、かつ作業対象物からスレーブに加えられる反作用力fsとマスタに人が加える作用力fmが一致するマスタ・スレーブ型遠隔操作、を意味する。

研究成果の概要

「マスタロボット(多関節マニピュレータ)の変位にスレーブロボット(マルチロータ:ロータを複数持つ回転翼機)の速度が比例し、かつ作業対象物からスレーブに加えられる反作用力とマスタに人が加える作用力が一致するマスタ・スレーブ型遠隔操作」を実現するため、マルチロータと多関節マニピュレータに加わる接触力を高精度制御する技術を研究開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

労働中の高所からの墜落・転落による死亡災害や死傷災害の防止策が望まれている。防止案として、外壁の窓ふき、鉄骨造の接合部のボルト固定、等の高所作業をマルチロータの遠隔操作によって実現することが挙げられる。しかしながら、現状の遠隔操作技術では、操作時にマルチロータが作業対象物に対して過度な力を加える結果、作業対象物が破損したり、機体が激しく振動したりしてしまう。今回の研究成果はこれらの問題を解決するための基盤技術になり得る。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 16件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 1自由度プロペラ推進システムのための機体速度・加速度フィードバック制御器を含む接触力制御器の設計2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nishii, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 142 号: 2 ページ: 76-85

    • DOI

      10.1541/ieejias.142.76

    • NAID

      130008150200

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 年月日
      2022-02-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 減速機とモータ/負荷側エンコーダを有する電磁モータの不感帯付ばねモデルを用いた負荷トルク制御2021

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kondo, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 141 号: 9 ページ: 700-708

    • DOI

      10.1541/ieejias.141.700

    • NAID

      130008082392

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 年月日
      2021-09-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of Adaptive Controller using Object Position for Bilateral Control System with Communication Delay2020

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 9 号: 2 ページ: 149-158

    • DOI

      10.1541/ieejjia.9.149

    • NAID

      130007804802

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 年月日
      2020-03-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Contact Force Control of Quadrotor using Rotor Angular Velocity2020

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Yuki、Yashiro Daisuke、Yubai Kazuhiro、Komada Satoshi
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      巻: 140 号: 9 ページ: 662-672

    • DOI

      10.1541/ieejias.140.662

    • NAID

      130007894980

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 角速度飽和のある超音波モータを用いた直列弾性アクチュエータのトルク制御2020

    • 著者名/発表者名
      中村俊哉, 矢代大祐, 弓場井一裕, 駒田諭
    • 雑誌名

      電気学会論文誌産業応用部門誌

      巻: 140-D, No. 5

    • NAID

      130007839324

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Design of Feedforward Controller using Airframe's Velocity for Contact Force Control of Propeller Driven System2022

    • 著者名/発表者名
      Masaya Inukai, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE 17th International Workshop on Advanced Motion Control
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Evaluation of a Gain-scheduled Propeller Thrust Controller Using Wind Velocity and Rotor Angular Velocity Under Fluctuating Wind2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kato, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the IEEE 17th International Workshop on Advanced Motion Control
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Position Control Using Link Bending Moment for a 6-Degree-Of-Freedom Parallel Robot2022

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Takahashi, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Disturbance Observer Including Delay Compensator for Full Closed Control System with Camera and Accelerometer2022

    • 著者名/発表者名
      Takumi Shinzaki, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimization of Spring Constant of Load Torque Control System Using an Electromagnetic Motor with a Reduction Gear and Motor/Load-Side Encoders2022

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kondo, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the 8th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion, Control and Optimization
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Force Control of Propeller-Driven Systems Using Rotor Angular Velocity2021

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yashiro
    • 学会等名
      Proceedings of 7th IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Estimation and Compensation of Airframe's Disturbance Force using Rotor Angular Velocity for Propeller-driven Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nishii, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of IEEE International Conference on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Load Torque Control of an Electromagnetic Motor with a Reduction Gear, a Spring, and Motor/Load-Side Encoders2021

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kondo, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of IEEE International Conference on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of a Gain-scheduled Rotor Thrust Controller Using Wind Velocity and Rotor Angular Velocity2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kato, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the 7th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Gain Scheduled Rotor Thrust Controller Using Airspeed and Rotor Angular Velocity2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki kato, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Load Torque Control of Electromagnetic Motor with Reduction Gear and Motor/Load-Side Encoders2020

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kondo, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of a Contact Force Controller Including State Feedback Controllers for Propeller-Driven Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nishii, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Adaptive Controller for Bilateral Control Systems Including a Propeller Driven System2020

    • 著者名/発表者名
      Masaya Inukai, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      Proceedings of the 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Torque Controller for Ultrasonic Motor with Angular-Velocity Saturation2020

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Nakamura, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, and Satoshi Komada
    • 学会等名
      IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Contact Force Controller for Quadrotor with Rotor Angular Encoder2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hayashi, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] System identification of Thrust Control System using Tilt-rotor Aircraft with Propeller Angular Encorder2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nishii, Daisuke Yashiro, Kazuhiro Yubai, Satoshi Komada
    • 学会等名
      IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 人やモノと接触するロボットのための力覚制御技術2019

    • 著者名/発表者名
      矢代大祐
    • 学会等名
      日本VR学会ハプティクス研究会触覚講習会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 研究室WEBページ

    • URL

      https://www.cc.mie-u.ac.jp/~yashiro/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Yashiro Research Group

    • URL

      https://www.cc.mie-u.ac.jp/~yashiro/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 三重大学大学院工学研究科電気電子工学専攻モーションコントロール分野

    • URL

      http://www.cc.mie-u.ac.jp/~yashiro/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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