ロボットの力制御を統合的に扱う拡散パラメータ型マルチスケール・マルチラテラル制御

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06251
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 神永 拓 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (90571571)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 力制御 / 遠隔操作 / 油圧駆動系

研究実績の概要

業でも力を考慮した接触制御が求められるが，位置制御と力制御をどのように扱うのかはロボットの制御方法上の課題である．また，ロボットを遠隔に操作することを考えたとき、特に移動ロボットにおいてはロボット自体の安定性を保つための制御は操作者の意図と無関係に作用するため、これと操作力をどのように調停するかも課題となる。
本研究では，力制御を含む制御系を構成する上で、システムへの入力をエネルギの一種ととらえ、その相互作用を考えた設計を行うことを目的とする。そのために、遠隔操作で用いられる波変数、すなわち、高周波電気工学の分野で用いられるSパラメータのアナロジーを用いて相互作用力を記述する方法を研究した。
今年度はSパラメータの考えに基づいてコントローラを設計し、単純化したEHAのモデルに対して制御器のシミュレーションを行うことで、概念の検証を行った。また、ヒューマノイドへのコントローラの実装としてモーションキャプチャからロボットへの運動のリターゲティング・ロボットのバランス制御と人の遠隔操作のShared Autonomyの研究、ロボットの触覚情報の特徴抽出から人へのVibrotactile feedbackによる触覚伝送を行い、アバターロボットとしてアプリケーションの実装を行った。また、マルチラテラル制御において必須となる力検出に関して分布型センサによる力覚検出の研究を行った。
研究期間を通じては、EHAをはじめとした駆動系のSパラメータによるモデル化を行い、駆動系のネットワークとしてのモデル化を提案した。その上で、電磁モータを使うと力・速度と電圧・電流のアナロジーが逆転ことがわかり、電気システムと機械システムを統一的に扱うことが難しいことも判明した。そのほか、力制御に適した油圧駆動系の設計・開発を行った。

研究成果

• [国際共同研究] CNRS(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS
• [雑誌論文] Spatial Calibration of Humanoid Robot Flexible Tactile Skin for Human?Robot Interaction (2023)
  • 著者名/発表者名: Chefchaouni Moussaoui Selim、Cisneros-Limon Rafael、Kaminaga Hiroshi、Benallegue Mehdi、Nobeshima Taiki、Kanazawa Shusuke、Kanehiro Fumio
  • 雑誌名: Sensors 巻: 23 ページ: 4569～4569
  • DOI: 10.3390/s23094569
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Enhancement of Team JANUS’ cybernetic avatar system for exploration and skill transfer (2023)
  • 著者名/発表者名: R. Cisneros, A. Dallard, M. Benallegue, K. Kaneko, H. Kaminaga, P. Gergondet, A. Tanguy, C. Fournier, R.P. Singh, Y. Chen, S. Chefchaouni, G. Lorthioir, Y. Osawa, M. Tsuru, L. Sun, M. Morisawa, G. Caron, M. Ono, K. Shirasaka, S. Wada, H. Wada, F. Kanehiro, and A. Kheddar
  • 学会等名: IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2nd workshop toward robot avatars
  • 国際学会