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2016 年度 実績報告書

感覚運動統合における感覚情報の遅れやノイズにロバストな運動戦略

研究課題

研究課題/領域番号 16H02882
研究機関九州大学

研究代表者

田原 健二  九州大学, 工学研究院, 准教授 (80392033)

研究分担者 木野 仁  福岡工業大学, 工学部, 教授 (50293816)
河村 晃宏  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (60706555)
松谷 祐希  熊本高等専門学校, 機械知能システム工学科, 助教 (80757120)
越智 裕章  山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 助教 (50780128)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード時間遅れ / 筋骨格系 / 多指ハンド / ロバスト性
研究実績の概要

平成28年度では,筋骨格構造を持つロボットアームを作成し,画像処理を用いた手先位置制御システムを構築した.
また,制御則として,画像処理を用いた際に含まれる時間遅れやノイズに対してロバストな制御手法として,これまで別々に構築していた筋内力フィードフォワード制御と時間遅れを含む手先空間フィードバック制御において,制御則を大幅に見直し,フィードバックとフィードフォワードが渾然一体となった新しい制御則を提案し,シミュレーションおよび構築した試作機による実験によって,その有効性を確認した.
提案手法では,これまで過大に必要であった残留筋内力を大幅に減らすことができ,それによって実機に組み込む際,過大な内力による静止摩擦の増加を抑えることができ,結果的に手先位置制御の精度が大幅に向上した.
一方,多指ハンドを用いた物体把持制御において,これまで利用していた仮想物体位置を物体の移動速度に合わせて更新することにより,物体に外乱が加わった際のロバスト性を大幅に向上させることができることを数値シミュレーションにより確認した.
本手法では,外乱の大きさに応じてセンサレスで把持力を自動的に変更することが可能で有り,把持した物体を用いた作業を行う際に有効であると考えられる.
現在,実験機を用いて本手法の有効性を確認すると共に,視覚および触覚情報との融合により,時間遅れやノイズ,外乱等にロバストな把持手法の構築を行っている.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

新たに構築した制御則が,当初期待していた制御性能を十分に満たしていたため,今のところ大きな問題点は起きていない.

今後の研究の推進方策

筋骨格システムについては,今後,これまで2次元モデルであったが,これを3次元モデルへ拡張し,位置だけで無く姿勢も同時に制御することを目指す.
また,実験装置として,新たに人工筋肉アクチュエータを駆動装置として導入した新しい筋骨格アームの試作を行い,本質的にコンプライアンスを持つ人工筋肉アクチュエータを利用したアームにおいて,提案手法が有効に働くことを確認する.
また,物体把持においては,現在,実験機を用いて本手法の有効性を確認すると共に,視覚および触覚情報との融合により,時間遅れやノイズ,外乱等にロバストな把持手法の構築を行っているが,今後は理論的な安定性の証明を行うと共に,視覚や触覚との融合における信号処理技術の開発も行っていく.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 筋骨格システムの筋内力ポテンシャルに対する筋骨格間の干渉による筋の形状変形が及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      越智裕章,木野仁,田原健二,松谷祐希
    • 学会等名
      SI2016
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15 – 2016-12-17
  • [学会発表] 筋骨格アームによる筋内力のつり合いを利用した手先軌道追従制御2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤正昂,田原健二,木野仁
    • 学会等名
      SI2016
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15 – 2016-12-17
  • [学会発表] 仮想物体位置情報の更新による外力に対してロバストな把持制御手法2016

    • 著者名/発表者名
      Choi Seunghyun.田原健二
    • 学会等名
      SI2016
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15 – 2016-12-17
  • [学会発表] 外界センサ情報と仮想物体情報の組合せによる未知物体の把持・操作手法の実験的検証2016

    • 著者名/発表者名
      大藤康平,河村晃宏,辻徳生,田原健二
    • 学会等名
      SI2016
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15 – 2016-12-17
  • [学会発表] Variable Combination of Feed-forward and Feedback Manners for Set-Point Control of a Musculoskeletal Arm Considering the Maximum Exertable Muscular Force2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Tahara, Yuki Matsutani, Daisuke Nakagawa, Masataka Sato, Hitoshi Kino
    • 学会等名
      IECON2016
    • 発表場所
      Florence, Italy
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-27
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋骨格システムにおける筋内力位置制御のロバ スト性評価2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤正昂,田原健二,木野仁
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-14
  • [学会発表] 筋内力を利用した位置制御手法の提案と実験的検証2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤正昂,田原健二,木野仁
    • 学会等名
      ROBOMECH2016
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-11
  • [学会発表] リンク上に可変剛性機構を有する腱駆動ロボットの剛性評価2016

    • 著者名/発表者名
      松谷祐希,田原健二,木野仁,越智裕章
    • 学会等名
      ROBOMECH2016
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-06-08 – 2016-06-11

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公開日: 2018-01-16  

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