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感覚間の相互作用に基づく高度な災害対応ロボットの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K04454
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21040:制御およびシステム工学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

元井 直樹  神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (10611270)

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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードモーションコントロール / 制御工学 / 電機器工学 / ロボティクス / 遠隔操作 / 電気機器工学
研究開始時の研究の概要

本研究では、人間の情報収集・環境操作における認知・判断・操作に着目し、工学的に解明することで高度な災害対応ロボットの実現を目指す。そのために人間の五感情報、特に物体認識・操作に直接的に関与する視覚情報や力覚情報に主眼を置き、視覚情報と力覚情報の感覚間の相互作用の工学的な解明を目指す。工学的に解明した感覚間の相互作用をロボットの運動制御技術に適応し、高度な災害対応ロボットを具現化する。

研究成果の概要

本研究課題では、研究代表者が研究を行っている力覚伝送を有する遠隔制御であるバイラテラル制御と移動ロボットにおける運動制御技術を基盤とし、視覚・力覚情報を用いた高度な災害対策ロボットの実現を目指した。本研究遂行の結果として、視覚・力覚融合型の遠隔制御システムおよび群制御による被災者探索のための災害対策ロボットを提案した。また確立した運動制御技術についてシミュレーション・実験により有効性を実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究を実施した結果、視覚・力覚情報によるアシスト機能を有する遠隔制御システムを構築し、感覚情報伝送を有する遠隔操作における設計論の新たな知見を得た。また、群制御システムを用いた高効率な探索アルゴリズムに関する提案も実施した。これらの得られた成果は、感覚情報を基盤としたシステム設計論の確立や産業ロボット・工作機械などの産業システムの機能向上につながることが期待される。

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

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ウィーン工科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ロボット群による仮想フェロモンを伴う粒子群最適化を用いた探索アルゴリズムの研究2022

    • 著者名/発表者名
      Inahara Hiroto、Motoi Naoki
    • 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: 86-94

    • DOI

      10.1541/ieejias.142.86

    • NAID

      130008150199

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 年月日
      2022-02-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Local Path Planning: Dynamic Window Approach With Virtual Manipulators Considering Dynamic Obstacles2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Masato、Motoi Naoki
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 10 ページ: 17018-17029

    • DOI

      10.1109/access.2022.3150036

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] 車輪型移動ロボットにおける死角領域を考慮したコストマップに基づく局所的経路計画手法2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Masato、Motoi Naoki
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D(産業応用部門誌)

      巻: 141 号: 8 ページ: 598-605

    • DOI

      10.1541/ieejias.141.598

    • NAID

      130008070559

    • ISSN
      0913-6339, 1348-8163
    • 年月日
      2021-08-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Hybrid Control of Trajectory Planning for Desired Trajectory and Collision Avoidance Based on Optimization Problem for a Wheeled Mobile Robot2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Masato、Motoi Naoki
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 9 号: 4 ページ: 331-340

    • DOI

      10.1541/ieejjia.9.331

    • NAID

      130007868284

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 年月日
      2020-07-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Exoskeleton Haptic Device using Powder Brake and Constant Torque Spring2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Shoki、Motoi Naoki
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      巻: 140 号: 9 ページ: 651-661

    • DOI

      10.1541/ieejias.140.651

    • NAID

      130007894981

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remote Control Method With Force Assist Based on Time to Collision for Mobile Robot2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Ryo、Motoi Naoki
    • 雑誌名

      IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society

      巻: 1 ページ: 157-165

    • DOI

      10.1109/ojies.2020.3013249

    • NAID

      120006975781

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hybrid Control of Trajectory Planning for Desired Trajectory and Collision Avoidance Based on Optimization Problem for Wheeled Mobile Robot2020

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, N. Motoi
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 9

    • NAID

      130007868284

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Remote Control Method for Mobile Robot Based on Force Feedback Generated using Collision Prediction Map2019

    • 著者名/発表者名
      N. Motoi, M. Kobayashi, R. Masaki
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 8 号: 4 ページ: 727-735

    • DOI

      10.1541/ieejjia.8.727

    • NAID

      130007673051

    • ISSN
      2187-1094, 2187-1108
    • 年月日
      2019-07-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Motion-Reproduction Method Based on Iterative Learning Control for Variable Reproduction Speed2022

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, A. Yamaguchi, N. Motoi
    • 学会等名
      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] Sliding Mode Control with Disturbance Estimation for Underwater Robot2022

    • 著者名/発表者名
      N. Motoi, D. Hirayama, F. Yoshimura, A. Sabra, W.K. Fung
    • 学会等名
      IEEE International Conference 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] Research on Bilateral Control with Frequency Modification by using Fast Fourier Transformation2021

    • 著者名/発表者名
      T. Tsubaki, Y. Ueda, N. Motoi
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Industrial Electronics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Research on Search Algorithm by PSO with Virtua Pheromone and Dynamical Niche for Swarm Robots2021

    • 著者名/発表者名
      H. Inahara, N. Motoi
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Industrial Electronics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 狭路走行環境下における切り返しを考慮した移動ロボットの経路計画に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      中村 友亮,元井 直樹
    • 学会等名
      電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 障害物軌道を考慮した衝突時間に基づく移動ロボットの局所的経路計画に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      上田 洋輔, 元井 直樹
    • 学会等名
      電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 再現速度変更型モーションコピーシステムの反復学習制御による精度向上2021

    • 著者名/発表者名
      山口 瞭, 小林 聖人, 元井 直樹
    • 学会等名
      電気学会産業計測制御研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] バイラテル制御における高速フーリエ変換を用いた周波数修正法の有効性検証2021

    • 著者名/発表者名
      椿 崇裕,元井 直樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Local Path Planning Method Based on Virtual Manipulators and Dynamic Window Approach for a Wheeled Mobile Robot2021

    • 著者名/発表者名
      Masato Kobayashi, Naoki Motoi. Motoi
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integrations
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Human Tracking Control by Using Model Predictive Control with Human Trajectory Model for Mobile Robot2021

    • 著者名/発表者名
      Hironobu Takatani, Masato Kobayashi, Naoki Motoi
    • 学会等名
      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] 移動ロボット群のための仮想フェロモンを伴う粒子群最適化を用いた探索アルゴリズムに関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      稲原 大翔, 元井 直樹
    • 学会等名
      電気学会産業計測制御・メカトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 受動力フィードバックを用いた外骨格型ハプティックデバイスの開発2020

    • 著者名/発表者名
      中村 昇暉, 元井 直樹
    • 学会等名
      ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] VR空間における視覚・力覚を用いたトレーニング手法に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      山口 瞭, 元井 直樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] モデル予測制御と人モデルを用いた移動ロボットによる人追従制御に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      高谷 拓伸, 元井 直樹
    • 学会等名
      電気学会産業計測制御研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] モデル予測制御を用いた移動ロボットによる人追従制御に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      高谷 拓伸, 元井 直樹
    • 学会等名
      電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 神戸大学 元井研究室

    • URL

      https://www.research.kobe-u.ac.jp/gmsc-motlab/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 神戸大学 元井研究室

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/gmsc-motlab/

    • 関連する報告書
      2020 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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