| 研究課題/領域番号 |
20K04542
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21040:制御およびシステム工学関連
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| 研究機関 | 佐世保工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
中浦 茂樹 佐世保工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (20323793)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 出力零化制御 / ゼロダイナミクス / 熟練者の技巧的動作 / ローリングバランス運動 / フラフープ運動 / トランポリン運動 / 実動作の運動解析 / スラックライン運動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
建設や土木，介護分野など体への負担が大きい職種への人型ロボットの導入が望まれるが，これまでの軌道計画による運動制御では，熟練者と同等の動作速度や運動効率を実現することは難しい．
そこで本研究課題では，熟練者の技巧的動作に注目し，実際の動作の観察・計測をもとに生体力学の観点から運動の特徴を抽出することを試みる．そして，得られた特徴量のみを陽に制御することで，より自然で滑らかな運動を生成することを目的とする．具体的な技巧的動作としては，実社会への応用が期待できるものとして，複雑な拘束を有するフラフープ運動や，外環境との相互作用を有するトランポリン運動を取り上げる．
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| 研究成果の概要 |
様々な分野への人型ロボットの導入が望まれるが，従来の軌道計画による運動制御では熟練者と同等の運動を実現することは難しい．そこで熟練者の技巧的動作に注目し，実動作の観察・計測をもとに運動の特徴を抽出し，その特徴量のみを出力零化制御を用いて陽に制御することで，結果として現れるゼロダイナミクスにより自然で滑らかな運動を生成することを目的としている．実社会への応用が期待できる具体的な技巧的動作として，複雑な拘束があるフラフープ運動，外環境との相互作用があるトランポリン運動，不安定な転がり運動があるローリングバランス運動を取り上げ，実動作の計測による運動の解析や機械システムによる動作の実現に成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
急速な少子高齢化に伴い，様々な分野での人手不足が深刻化している．その解決方法の１つとして人型ロボットの導入が挙げられるが，従来の人型ロボットは人間のような繊細で滑らかな動作の実現は難しく，人間環境下への導入にはまだ適していない．そこで本研究課題では，人間が行う複雑で繊細な運動に着目し，ロボットでも実現させることを目標とした．これは，人間が行う複雑な動作の生成において，出力零化制御という制御理論の有効性を示す基礎研究として，また，ロボットに作用する様々な外力を利用しながら運動を行うことで，ロボットの機動性および柔軟性の向上が期待でき，人型ロボット導入の際の足掛かりを提案できると考えている．
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