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2020 年度 実施状況報告書

感覚間の相互作用に基づく高度な災害対応ロボットの研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K04454
研究機関神戸大学

研究代表者

元井 直樹  神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (10611270)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードモーションコントロール / 制御工学 / 電機器工学 / ロボティクス / 遠隔操作
研究実績の概要

2020年度においては、群制御用の小型移動ロボットの設計・試作を実施した。小型移動ロボットは計算機・バッテリー・測距センサを搭載し、独立駆動二輪型として設計・試作を行った。また、ロボット間における通信システムの実装と、室内における実証実験のための視覚センサを用いた自己位置推定システムを構築した。試作システムを用いてこれまでの研究で確立した小型移動ロボットによる群制御動作のための運動制御理論を実装し、実機実証を行った。
視覚情報と力覚情報の感覚間相互作用に基づく直感的な遠隔制御技術の確立に向けては、前年と同様に物品の把持・操りタスクに直目し、複数の被験者の協力のもと操作性と視覚・力覚情報の相互作用の解析を目指した。被験者に教示する感覚情報について視覚情報と力覚情報の取捨選択のもと、複数の運動制御手法を構築し、操作性について実機を用いて検証した。また、実験を通じて動作における主となる感覚情報と補助的な情報との関係性について検討を行った。
遠隔・自律融合に基づく群制御技術においては、災害現場における迅急な情報収集のための自律制御にも基づく運動制御理論の構築を進めた。災害現場における行方不明者の捜索動作を想定した場合、領域全体を効率的に探索する広域探索とある特定の個所を集中的に探索する狭域探索が必要となる。この広域・狭域探索において運動制御手法の切り替えを必要としない統一的な運動制御手法を確立し、探索効率を向上した。

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

現在までに、群制御用の小型移動ロボットの設計・試作を完了し、小型移動ロボットにおける群制御を実証した。また、視覚・力覚の相互作用に関する解析においても複数の実験を通じて操作性との関係を示している。さらに、自律制御による探索アルゴリズムの高度化も行った。
以上より、本研究課題は当初の計画に対して、おおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

上述の通り、本研究は当初計画通りに進展していると考えることができる。そのため次年度においても計画通り研究を進める予定である。具体的には、視覚・力覚の感覚間相互作用を考慮した運動制御技術の実証を試作システムを用いて実施する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの感染拡大に伴なう国際会議のオンライン化に伴い、旅費が不要となった。そのため一部予算使用計画を変更し、オンラインでの国際会議への参加回数を増やし、最新の研究開発技術の情報収集および成果発表を活発に行った。なお、研究は計画通り進展している。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of Exoskeleton Haptic Device using Powder Brake and Constant Torque Spring2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Shoki、Motoi Naoki
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Industry Applications

      巻: 140 ページ: 651~661

    • DOI

      10.1541/ieejias.140.651

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remote Control Method With Force Assist Based on Time to Collision for Mobile Robot2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Ryo、Motoi Naoki
    • 雑誌名

      IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society

      巻: 1 ページ: 157~165

    • DOI

      10.1109/OJIES.2020.3013249

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hybrid Control of Trajectory Planning for Desired Trajectory and Collision Avoidance Based on Optimization Problem for a Wheeled Mobile Robot2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Masato、Motoi Naoki
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 9 ページ: 331~340

    • DOI

      10.1541/ieejjia.9.331

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Local Path Planning Method Based on Virtual Manipulators and Dynamic Window Approach for a Wheeled Mobile Robot2021

    • 著者名/発表者名
      Masato Kobayashi, Naoki Motoi. Motoi
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integrations
    • 国際学会
  • [学会発表] Human Tracking Control by Using Model Predictive Control with Human Trajectory Model for Mobile Robot2021

    • 著者名/発表者名
      Hironobu Takatani, Masato Kobayashi, Naoki Motoi
    • 学会等名
      IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control and Optimization
    • 国際学会
  • [学会発表] 移動ロボット群のための仮想フェロモンを伴う粒子群最適化を用いた探索アルゴリズムに関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      稲原 大翔, 元井 直樹
    • 学会等名
      電気学会産業計測制御・メカトロニクス研究会
  • [学会発表] 受動力フィードバックを用いた外骨格型ハプティックデバイスの開発2020

    • 著者名/発表者名
      中村 昇暉, 元井 直樹
    • 学会等名
      ロボット学会学術講演会
  • [学会発表] VR空間における視覚・力覚を用いたトレーニング手法に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      山口 瞭, 元井 直樹
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
  • [学会発表] モデル予測制御と人モデルを用いた移動ロボットによる人追従制御に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      高谷 拓伸, 元井 直樹
    • 学会等名
      電気学会産業計測制御研究会
  • [備考] 神戸大学 元井研究室

    • URL

      http://www.research.kobe-u.ac.jp/gmsc-motlab/

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公開日: 2021-12-27  

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