| 研究課題/領域番号 |
03452188
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
計測・制御工学
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 (1992-1993)
広島大学 (1991) |
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研究代表者 |
伊藤 宏司 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30023310)
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| 研究分担者 |
辻 敏夫 広島大学, 工学部, 助手 (90179995)
羅 志偉 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (70242914)
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| 研究期間 (年度) |
1991 – 1993
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| キーワード | 運動制御 / インピーダンス調節 / 協調制御 / 筋骨格系 / 冗長自由度 / 内部モデル / 身体運動 / ロボティクス |
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| 研究概要 |
身体の巧みな運動/行動は、筋骨格系・脊髄のインピーダンス可変機構、およびそれらを操る高度な内部制御機構に支えられている.本研究では、生体の高度な制御機構の中から、特に、(1)筋骨格系の力学的構造と運動インピーダンス調節機能の関係、(2)運動目的と環境(対象物)インピーダンスに対応した身体インピーダンスの設定、(3)運動インピーダンスをパラメータとする身体運動パターンの生成に着目した.そして、環境との相互作用のもとでの身体運動の協調制御を運動インピーダンスの観点から解析し、ロボットや義手の制御へ応用することを目的として研究を遂行した.その結果、以下のような研究成果を得ることができた.
1)作業・関節・筋空間における運動インピーダンス表現とそれらの関係を明らかにした.特に作業空間の目標インピーダンスを実現しながら、同時に冗長自由度を利用して関節インピーダンスの配分選択、関節空間の安定性などのサブタスクを満たす一般的な変換法を導出した.
2)拘束運動中にヒトが手先に設定している運動インピーダンスを実験的に同定した.その結果、1)手先慣性行列が力学モデルから計算した手先の等価慣性と一致すること、2)手先スティフネス楕円体が従来得られていたものよりかなり小さいこと、3)手先粘性楕円体の方向が手先スティフネスと類似していることを明らかにした.
3)仮想アームの概念を提案し、それに基づいた冗長アームの分散協調制御法を導出した.また、変形する対象物を操作するための複数アームによる協調コンプライアンス制御法を導出した.
4)超音波モータのコンプライアンス制御法を開発し、超音波モータを用いたダイレクトドライブマニピュレータを試作した.また、電動義手の制御へインピーダンス調節の概念を導入し良好な結果を得た.
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