多配置人工筋による駆動制御ユニットのための計測制御技術の開発

• 研究課題/領域番号: 25709014
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 小木曽 公尚 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (30379549)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円); 2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2014年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: McKibben空気圧ゴム人工筋肉 / モデル化 / 切替えシステム / カルマンフィルタ / モデル予測制御 / 制御工学 / 空気圧駆動 / ハイブリッドシステム / McKibben型空気圧ゴム人工筋肉 / 空気圧ゴム人工筋 / パラメータ推定 / 検証実験 / 同定 / 数理モデル

研究成果の概要

本研究では，McKibben型空気圧ゴム人工筋を複数用いた駆動制御ユニットを開発するための計測制御技術の構築を目的とし，人工筋の厳密な数理モデル化を経て，モデルに基づく計測制御手法の構築を目指した．人工筋の収縮・伸張は，圧縮流体の力学やヒステリシスなどの非線形挙動を示すため，実機の人工筋システムから得られる計測データ（人工筋の内圧や長さ）を用い，可能な限り実機の振る舞いに近い応答となるようなモデル（非線形切替え系）を得た．そして，得られた数理モデルの解析結果（モデルパラメータ空間の特徴付けなど）から，非線形カルマンフィルタやモデル予測制御などの計測・制御技術の開発につなげることができた．

研究成果

• [雑誌論文] McKibben型空気圧ゴム人工筋モデルの妥当性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浦邉研太郎，内藤諒，小木曽公尚
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 51 号: 4 ページ: 267-273
  • DOI: 10.9746/sicetr.51.267
  • NAID: 130005065077
  • ISSN: 0453-4654, 1883-8189
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ゲーム理論的学習によるMcKibben型空気圧ゴム人工筋のパラメータ推定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浦邉研太郎，内藤諒，小木曽公尚
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 50 号: 5 ページ: 411-417
  • DOI: 10.9746/sicetr.50.411
  • NAID: 130004549795
  • ISSN: 0453-4654, 1883-8189
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ゲーム理論的学習によるMcKibben型空気圧ゴム人工筋のパラメータ推定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内藤諒，小木曽公尚
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 巻: 50 ページ: 0-0
  • NAID: 130004549795
  • 査読あり
• [雑誌論文] 負荷に依存するパラメータを用いたMcKibben型空気圧ゴム人工筋の数理モデル (2013)
  • 著者名/発表者名: 小木曽公尚，内藤諒
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文誌 巻: 26 号: 7 ページ: 269-276
  • DOI: 10.5687/iscie.26.269
  • NAID: 130003388020
  • ISSN: 1342-5668, 2185-811X
  • 査読あり
• [学会発表] Invariant-length PAM model considering virtual weight and PI compensation (2016)
  • 著者名/発表者名: Rieko Kadoya, Kiminao Kogiso
  • 学会等名: SICE International Symposium on Control Systems
  • 発表場所: Nanzan University (Nagoya, Japan)
  • 年月日: 2016-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] 探索初期点の範囲指定による空気圧ゴム人工筋モデルパラメータの推定効率化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡部篤，石川貴大，小木曽公尚
  • 学会等名: 第3回 計測自動制御学会 制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 南山大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] McKibben型空気圧ゴム人工筋の製品種別に関する識別器の構成，第3回 計測自動制御学会 制御部門マルチシンポジウム (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川貴大，岡部篤，西山悠，小木曽公尚
  • 学会等名: 第3回 計測自動制御学会 制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 南山大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-03-07
• [学会発表] 対数化UKFを用いた空気圧ゴム人工筋の収縮率とパラメータの同時推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小玉隆志，岡部篤，小木曽公尚
  • 学会等名: 第58回 自動制御連合講演会
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] 仮想的な負荷変動とPI補償による収縮率変化のない空気圧ゴム人工筋モデル (2015)
  • 著者名/発表者名: 角谷理映子，小木曽公尚
  • 学会等名: 第58回 自動制御連合講演会
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2015-11-14
• [学会発表] Hybrid nonlinear model of McKibben pneumatic artificial muscle systems incorporating a pressure-dependent Coulomb friction coefficient (2015)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Urabe, Kiminao Kogiso
  • 学会等名: IEEE Multi-conference on Systems and Control
  • 発表場所: Novotel Sydney Manly Pacific (Sydney, Australia)
  • 年月日: 2015-09-21
  • 国際学会
• [学会発表] McKibben型空気圧ゴム人工筋の非線形モデル予測制御に関する実験的考察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浦邉研太郎，小木曽公尚
  • 学会等名: 第59回システム制御情報学会研究発表演会
  • 発表場所: 中央電気倶楽部(大阪府大阪市)
  • 年月日: 2015-05-20
• [学会発表] McKibben型空気圧ゴム人工筋の状態推定に関する実験的考察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小玉隆志，小木曽公尚
  • 学会等名: 第59回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 中央電気倶楽部(大阪府大阪市)
  • 年月日: 2015-05-20
• [学会発表] Application of Hybrid Model Predictive Control to McKibben Pneumatic Artificial Muscle System (2015)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Urabe
  • 学会等名: SICE International Symposium on Control Systems
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-07
• [学会発表] 空気圧ゴム人工筋モデルの温度変化による影響とパラメータの分類 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡野哲大，倉嶋俊，小木曽公尚
  • 学会等名: 第2回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-07
• [学会発表] UKFを用いた空気圧ゴム人工筋の収縮率推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小玉隆志，小木曽公尚，中野和司
  • 学会等名: 第2回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-03-04 – 2015-03-07
• [学会発表] McKibben型空気圧ゴム人工筋モデルの妥当性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浦邉研太郎，石原弘二，藤田貴大，内藤諒，小木曽公尚，杉本謙二
  • 学会等名: 第58回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2014-05-21 – 2014-05-23
• [学会発表] 圧力依存のクーロン摩擦を用いた空気圧ゴム人工筋モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 内藤諒，小木曽公尚，杉本謙二
  • 学会等名: 第1回 計測自動制御学会 制御部門 マルチシンポジウム
  • 発表場所: 調布
• [学会発表] McKibben型空気圧人工筋モデルの妥当性に関する実験的考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浦邊研太郎，石原，藤田，内藤諒，小木曽公尚，杉本謙二
  • 学会等名: 第1回 計測自動制御学会 制御部門 マルチシンポジウム
  • 発表場所: 調布
• [学会発表] Gray-box Identification of McKibeen Penumatic Muscle using Interpolation of Load-dependent Parameters (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiminao Kogiso, Ryo Naito, Kenji Sugimoto
  • 学会等名: IEEE/ASME International Conferene on Advanced Intelligent Mechatronics
  • 発表場所: Wollongong, Australia
• [学会発表] Application of Game-theoretic Learning to Gray-box Modeling of McKibben Pneumatic Artificial Muscle Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiminao Kogiso, Ryo Naito, Kenji Sugimoto
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] ゲーム理論的学習を用いた空気圧ゴム人工筋のグレーボックスモデリング (2013)
  • 著者名/発表者名: 内藤諒，小木曽公尚，杉本謙二
  • 学会等名: 第57回 システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 空気圧ゴム人工筋のゲーム理論的同定法に関する数値的考察
  • 著者名/発表者名: 内藤諒，小木曽公尚，杉本謙二
  • 学会等名: 計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会 若手研究発表会
  • 発表場所: 大阪
• [備考] 空気圧ゴム人工筋を用いた柔軟なアクチュエータの開発
  • URL: http://www.kimilab.tokyo/contents/102
• [備考] Kiminao Kogiso's Home Page
  • URL: http://www.kimilab.mi.uec.ac.jp