| 研究課題/領域番号 |
21K14128
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 足利大学 |
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研究代表者 |
越智 裕章 足利大学, 工学部, 講師 (50780128)
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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 |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 筋骨格構造 / 筋シナジー / 平衡点解析 / 冗長マニピュレータ / 筋内力 / 運動制御 / 平衡点 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人間の運動生成メカニズムは複雑であるため、個々の運動生成要素が果たす役割について不明な点が多い。人間のような運動機能を有するロボットシステムの実現のためには、生体システムの持つ各要素の持つ工学的意義を明らかにし、ロボットシステムに適した運動生成手法を確立する必要がある。本研究では、筋骨格構造の持つ工学的意義を明らかにし、それをロボティクスへ応用することを目的に、筋骨格構造マニピュレータにおける構造的特性に基づいた筋シナジー信号を生成し、その筋シナジー信号に基づいた運動生成手法について筋骨格構造マニピュレータシステムを用いて検証する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は前年度に引き続き、人間の腕を模した筋骨格構造マニピュレータの構造的な特性に基づく筋シナジー生成と運動制御手法について検討を行い、コンピュータシミュレーションを用いて検証・解析を行った。また、検証のための実験機を製作した。
構造的な特性により生成される筋内力に基づいて、筋シナジーにおける筋張力の空間パターンを生成し、筋シナジーを用いたフィードバック制御と、通常のヤコビ行列を用いたPDフィードバック制御の比較を行った。結果として通常のフィードバック制御手法よりも作業座標空間で滑らかな軌道生成ができ、より人間的な動作が確認できた。筋シナジーを用いたフィードバック制御手法では、カメラ座標系や関節座標系など測定した座標系を直接的にフィードバックでき、実時間でのヤコビ行列計算が不要のため、人間のロバストな運動制御と似た運動制御システムの構築が期待できる結果となった。
また、コンピュータシミュレーションとの比較のため、筋骨格構造を模した実験機を設計・製作した。構造的な特性による運動生成を検証するため、DCモータによってワイヤーケーブルを引っ張るアクチュエータ機構とリンク機構によって２関節６筋を有する筋骨格構造を再現した。計算解析によって得られた筋シナジーを用い、目標位に収束するような運動信号をフィードフォワード入力した結果、目標位置近傍で収束するような運動生成を簡易的ながらに確認し、コンピュータシミュレーションと同等の運動生成を確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
追加で解析評価が必要となったため、研究データのまとめに遅れが生じている。
また、実験機の製作が遅れ、当初予定していた実験が出来なかった。実験機の一部設計見直しも必要となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、遅れている解析結果をまとめ、学術誌に論文を投稿する。
また、実験機の再設計を行い、コンピュータシミュレーションで得られた結果との比較・検証を行う。カメラフィードバックやむだ時間・センサ誤差の多いシステムを構築し、筋シナジーによるフィードバック制御手法のロバスト性の検証実験を行い、制御手法の有効性を検証する。
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