ハプティックインターフェースを用いたネットワーク指向微細作業支援システム

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450174
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 橋本 秀紀 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30183908)
• キーワード: ハプティックインターフェース / テレオペレーション / 微細作業 / ネットワーク / 遠隔作業 / 協調作業 / パラレルマニピュレータ / スライディングモード制御

研究概要

本年度は、テレオペレーション拡張のための基本システムのパフォーマンス改善および双腕マニピュレータシステム構築を中心に研究を行ってきた。
微細作業用マニピュレータには位置決め精度に優れたパラレル機構を微細作業用マニピュレータとして採用し、このマニピュレータに関して逆運動学解析、可操作度解析、精度解析、さらに双腕マニピュレータのための動作範囲解析等を行い微細作業に適した位置決め精度を有することを明らかにしてきた。実機マニピュレータの制御性能、位置決め精度について実験により性能評価を行い、結果として十分な性能を実現していることが明らかと成った。
また、オペレータが操作するハプティック・インターフェースについて、遠隔システムとの接続を考慮し主にその力制御の性能向上に関する議論を行ってきた。アクチュエータに発生する非線形摩擦がシステムの性能に悪影響を与えることが明らかとなり、フリーモーション性能および応答の等方性を向上させるために、制御器の改良を行ってきた。スライディングモードをベースとしたオブザーバを導入し、各自由度を適切なモデルに追従させることで応答の等方性の向上を試み、性能の著しい改善を実現することができた。
さらに、上述の微細作業用マニピュレータおよびハプティック・インターフェースを、ネットワークにより接続することで異構造・バイラテラル・テレオペレーションシステムを構成し、力覚フィードバックを有する微細作業システムを実現した。基礎的実験によりシステム全体としてのパフォーマンスを評価し、微細作業支援システムに必要なパフォーマンスを得ることを示した。また、8種類の基本タスクを設定し、2種類のハプテイック・インターフェースを用いてこれらのタスクを行いこれらのタスクの実現可能性を示した。さらに、次年度の準備として2台のマニピュレータを除振台上に設置し双腕マニピュレータシステムを構築した。

研究成果

• [文献書誌] Peter KORONDI, Noriaki ANDO, Peter T.SZEMES, Hideki Hashimoto: "MASTER DEVICE FOR MICRO TELE-OPOERATION SYSTEMS"Journal of Electrical Engineering. 1・2. 57-62 (2001)
• [文献書誌] Noriaki Ando, Peter Korondi, Hideki Hashimoto: "Development of Micromanipulator and Haptic Interface for Networked Micromanipulation"IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 6・4. 417-427 (2001)
• [文献書誌] Noriaki Ando, Masahiro Ohta, Kouhei Gonda, Hideki Hashimoto: "Workspace Analysis of Parallel Manipulator for Tele-Micromanipulation Systems"Journal of Robotics and Mechatronics, Fuji Technology Press. 3・5. 488-496 (2001)
• [文献書誌] Peter T.Szemes, Peter Korondi, Noriaki Ando, Hideki Hashimoto: "Friction Compensation for Micro Tele-Operation Systems"Automatica, Journal of Control, Measurement, Electronics, Computing and Communications. 42・1-2. 23-27 (2001)
• [文献書誌] 安藤 慶昭, 太田 昌宏, Peter Korondi, 橋本 秀紀: "Haptic Interfaceを用いた微細作業システムの開発"電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌). (採録決定).
• [文献書誌] Hideki Hashimoto, Yasuharu Kunii: "Beyond Webcams : An Introduction to Online Robots, Part IV : Other Novel Applications"MIT Press. 331 (2001)