| 研究課題/領域番号 |
16K06200
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
辻田 勝吉 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (20252603)
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| 研究分担者 |
岸本 直子 摂南大学, 理工学部, 准教授 (60450714)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 結合力学系 / 宇宙構造物 / 人-機械システム / 共創システム |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、動的変化を伴う結合力学系に対して、システムのマクロな機能発現のための秩序形成原理の構築と、多様体理論に基づくミクロなエージェント間の相互作用の不変項および特異変数の抽出による共創システム設計原理の構築を目指している。そして「動的変化を伴う結合力学系」として、次の例題を設定した。一つは機械－機械システムの例として大型宇宙展開構造物の地上試験用重力補償システムによる展開挙動解析であり、他方は人－機械システムの例として人の起立・屈曲・着座の際の機械による運動支援システムにおけるシステムの挙動解析である。
昨年度までに、宇宙機の伸展型構造物の有する複雑なダイナミクスの解析結果から、不変項を抽出し、その不変項まわりの制御入力に対する干渉項と非干渉項それぞれに対して、独立な制御則を提案し、良好な性能を有する地上試験装置の開発を行った。一方、人の階段昇降などのキャプチャデータから、不安定モードの抽出に成功し、制御感度の違いを利用した運動支援装置の設計指針を得た。
今年度は、これらの成果を基に、次のような成果を得た。
各結合力学系としての機械－機械システムおよび人－機械システムにおける要求機能としての非干渉系支援機能および干渉系ミニマムインタラクションによるスキルフルな支援機能における不変項の抽出と特異変数に対する力学構造解析を行った。まず、(1)多主体力学系の特異変数の抽出と情報圧縮原理を導くことができた。(2)次に、複数台の群ロボットを用いた下方支持システムと力システムを用いて地上試験の検証を行うため、実際の伸展構造物の協調支持制御系を構築し、実証実験を行った。(3)そして、人の起立・屈曲・着座の際の運動支援装置の試作機を製作し、抽出された特異変数を制御変数とした制御モデルを構築した。
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| 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
昨年度までに、宇宙機の伸展型構造物の有する複雑なダイナミクスの解析結果から、不変項を抽出し、その不変項まわりの制御入力に対する干渉項と非干渉項それぞれに対して、独立な制御則を提案し、良好な性能を有する地上試験装置の開発を行った。一方、人の階段昇降などのキャプチャデータから、不安定モードの抽出に成功し、制御感度の違いを利用した運動支援装置の設計指針を得た。
今年度は、これらの成果を基に、次のような成果を得た。
各結合力学系としての機械－機械システムおよび人－機械システムにおける要求機能としての非干渉系支援機能および干渉系ミニマムインタラクションによるスキルフルな支援機能における不変項の抽出と特異変数に対する力学構造解析を行った。まず、(1)多主体力学系の特異変数の抽出と情報圧縮原理を導くことができた。(2)次に、複数台の群ロボットを用いた下方支持システムと力システムを用いて地上試験の検証を行うため、実際の伸展構造物の協調支持制御系を構築し、実証実験を行った。(3)そして、人の起立・屈曲・着座の際の運動支援装置の試作機を製作し、抽出された特異変数を制御変数とした制御モデルを構築した。
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| 今後の研究の推進方策 |
二つの例題で導かれたシステムの力学構造の同相性と、実現された制御系の制御戦略を比較し、統合を完了する。そして力学的非干渉系の持つ多自由度自律ダイナミクスによる機能発現メカニズムと、力学的非干渉系における制御系のタスク汎化性能および最適性を統一的に評価、検証する。そのプロセスを通して、新たな結合力学系の例題の可能性も検証する予定である。
期待される結果として、両者共通の協調制御系設計原理を導くことができる。さらに、この設計原理は、ある非線形クラスの動的変化を伴う力学系の協調制御において、人－機械システム、機械－機械システムの区別なく多様なシステムに汎化できる制御系設計アルゴリズムとして一般化できる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
これまでの研究で宇宙機や人の動作における動的システムの不変項抽出および協調制御系の開発を行い、その成果を複数の国際会議、雑誌等で発表した。さらに、精緻なシステム計測による動力学モデルの導出過程において、新たに不変項に関するダイナミクスの存在が明らかになってきた。これは大きな成果であり、今後、本研究課題の枠組みで、より精緻に研究を続けることが必須であると判断し、購入品を、より精度の高い装置に計画を変更したためである。
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