人間の感覚帯域を完遂する高精細広帯域な力覚情報の保存と再現

• 研究課題/領域番号: 25820101
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 横倉 勇希 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70622364)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 力制御 / 電流制御 / ダイオードクランプリニアアンプ / モーションコピーシステム / 実世界ハプティクス / モーションコントロール / ハプティクス / バイラテラル制御

研究成果の概要

操作者の動作の保存と再現を可能とするモーションコピーシステムには未だ多くの課題があり，本研究では周波数帯域と正確性に対して解決を図った。力覚情報を漏れなく保存・再現するためには広帯域な力制御系と高速な電流制御が必須となる。また，PWMインバータはスイッチングノイズを生じるため，モータ推力に雑音が混入し力覚の保存・再現の正確性が損なわれる。そこで本研究では，電力効率のみを重視したPWMインバータではなく，ダイオードクランプリニアアンプ(DCLA)を開発し，電流制御および力制御への有用性を理論面および実機実験により検証し，広帯域な電流制御と高精細な力制御が可能であることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] FPGA-Based High-Performance Force Control System With Friction-Free and Noise-Free Force Observation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. T. Phuong, K. Ohishi, Y. Yokokura, C. Mitsantisuk
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industrial Electronics 巻: Vol.61, No.2 号: 2 ページ: 994-1008
  • DOI: 10.1109/tie.2013.2266081
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion-Copying System Using FPGA-based Friction-Free Disturbance Observer (2014)
  • 著者名/発表者名: T. T. Phuong, K. Ohishi, Y. Yokokura
  • 雑誌名: IEEJ Journal of Industry Applications 巻: 3 号: 3 ページ: 248-259
  • DOI: 10.1541/ieejjia.3.248
  • NAID: 130004597580
  • ISSN: 2187-1094, 2187-1108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine Sensorless Force Control using Diode-Clamped Linear Amplifiers (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yokokura, K. Ohishi
  • 雑誌名: IEEJ Journal of Industry Applications 巻: 3 号: 3 ページ: 277-285
  • DOI: 10.1541/ieejjia.3.277
  • NAID: 130004597583
  • ISSN: 2187-1094, 2187-1108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fine Force Reproduction Based on Motion-Copying System using Acceleration Observer (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yokokura, Kiyoshi Ohishi, Seiichiro Katsura
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Industrial Electronics 巻: Vol. 61, No. 11 号: 11 ページ: 6213-6221
  • DOI: 10.1109/tie.2014.2308142
  • 査読あり
• [雑誌論文] 車両型テレモビリティシステムのためのバイラテラル力覚フィードバック制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永瀬 一貴, 萬 修太郎, 小杉 貴洸, 横倉 勇希, 桂 誠一郎
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌） 巻: 133 号: 8 ページ: 795-803
  • DOI: 10.1541/ieejias.133.795
  • NAID: 10031189059
  • ISSN: 0913-6339, 1348-8163
  • 査読あり
• [学会発表] Torque Control of Geared Motor with Load-side Torque Sensor using Acceleration Observer (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yokokura, Kiyoshi Ohishi, Kotaro Saito, Atsushi Shimamoto
  • 学会等名: The 1st IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, and Motion CONtrol SAMCON2015
  • 発表場所: NAGOYA
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-10
• [学会発表] Best fit Sensorless Force Control System considering Environmental Stiffness Variation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yokokura, Kiyoshi Ohishi
  • 学会等名: The 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society IECON 2014
  • 発表場所: DALLAS
  • 年月日: 2014-10-29 – 2014-11-01
• [学会発表] Motion-Copying System of a Different Master-Slave Mechanism with Variable Reproduction Speed (2014)
  • 著者名/発表者名: Thao Tran Phuong, Kiyoshi Ohishi, Yuki Yokokura
  • 学会等名: The IEEE International Symposium on Industrial Electronics ISIE 2014
  • 発表場所: ISTANBUL
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-04
• [学会発表] Integrated Design Method of Force and Current Control Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yokokura and Kiyoshi Ohishi
  • 学会等名: The International Workshop on Advanced Motion Control AMC 2014
  • 発表場所: YOKOHAMA
• [学会発表] Fine mechanical impedance control using low-noise Class-G power amplifiers (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yokokura and Kiyoshi Ohishi
  • 学会等名: The IEEE International Symposium on Industrial Electronics ISIE 2013
  • 発表場所: Taipei
• [学会発表] Improvement of Force Sensing by Harmonics Suppression in a Motion-Copying System (2013)
  • 著者名/発表者名: Thao Tran Phuong, Kiyoshi Ohishi and Yuki Yokokura
  • 学会等名: The 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society IECON 2013
  • 発表場所: VIENNA