| 研究課題/領域番号 |
21H01294
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 龍谷大学 (2023)
東海大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
坂上 憲光 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (20373102)
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| 研究分担者 |
小金澤 鋼一 東海大学, スポーツ医科学研究所, 研究員 (10178246)
和田 隆広 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (30322564)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | Underwater Robot / Haptic Shared Control / ROV / 水中作業 / 多関節グリッパ / 物体把持 / 水中ロボット / 協調制御 / ハプティックシェアードコントロール / 操縦支援 / 接触作業 / 逆最適制御 / 目視検査 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ダイバーや熟練者が操縦する水中ロボットに頼った目視検査や回収作業に対して，Haptic Shared Controlと剛性可変な多関節グリッパを水中ロボットに適用し，作業の効率化と自動化の向上を図る．外乱の有無，３次元運動，目視検査・回収作業の条件下で水中ロボット作業に本手法を適用し，その有効性を検証する．この実現のため操縦・触覚提示を可能とする小型デバイスも開発する．回収作業における多関節グリッパの利用では動揺した際の把持性能や物体に与える力・変形等を推定し，関節剛性の調整のための指針とし，外界との衝突の軽減も図る．被験者実験による主観・客観評価を元に本手法の有効性を実証する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，人間（操縦者）と自動化システムが協調して制御対象を操作するHaptic Shared Control（HSC）と，剛性可変機能をもつ多関節グリッパを水中ロボットに適用し，水中の近接・接触作業時の操縦者の負担軽減，作業の効率化や自動化を目指した．まず，水中ロボットの操縦と操縦者への力覚提示を実現する操縦デバイスの開発を行った．また，水中ロボットにHSCを適用し，その有効性を検証した．さらに，水中物体へのアプローチおよび物体把持を支援する，多関節グリッパ機構の開発も行った．この他，水中ロボット運用時に役立つケーブルの絡まりを防止する手法や，操縦酔い防止に関する基礎データも得た．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
環境に接近・接触する水中作業の多くは，現在でもダイバーや熟練者が操縦する水中ロボットに大きく依存している．本研究の成果として，人間による介入が必要な水中作業にHSCを適用することで，操縦者の負担を軽減できることが確認された．この成果は，港湾管理や老朽化が進むインフラ点検など，水中ロボットの利用が増えている中で，社会的に役立つ可能性がある．また，水中ロボットの作業においては三次元運動制御や流体外乱補償等の困難が伴うが，今回開発した技術は水中ロボットの自動化による作業の可能性を広げることに貢献するという点で学術的な意義がある．
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