ゴム人工筋マニピュレータの制御性能向上と人間共棲型作業への応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650307
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 則次 俊郎 岡山大学, 工学部, 教授 (70043726)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高岩 昌弘 岡山大学, 工学部, 助手 (60243490)
• Keywords: ロボット / ゴム人工筋 / 空気圧サーボ / 人間共棲型ロボット / リハビリテーション / 電気粘性流体 / 機械インピーダンス / 適応同定

Research Abstract

ゴム人工筋マニピュレータは本質的に柔軟なため,安全性などの立場から人間共棲型作業に適する.反面,減衰性能が不十分であり精密な運動制御は容易でない.本研究では,まず,電気粘性(ER)流体を用いた減衰力可変ダンパ(ERダンパ)を試作し,これをマニピュレータの間接部に装着した.これを用いて,空気圧サーボによるアクティブ制御とERダンパを用いた減衰力制御を併用することによって,より滑らかな運動制御が実現できることが確認された.
これと並行して,ゴム人工筋マニピュレータをリハビリテーション支援ロボットとして,人間の腕の機能回復訓練に応用する研究を実施した.すでに提案している機械インピーダンス制御を用いた機能回復訓練運動モードの統一的実現法の有効性を実験を通して確認した.また,自律的なリハビリテーション支援ロボットの実現を目的として,被訓練者の腕の状態を同定する方法を提案した.これは,人間の腕を2リンクアームとみなし,その特性を2次の機械インピーダンスモデルで表現するものである.腕の状態は,機械インピーダンスモデルの慣性質量,粘性および剛性の各パラメータの値によって表現できると考える.ゴム人工筋マニピュレータによる機能回復訓練と同時に,これらのパラメータを適応同定アルゴリズムにより同定する.これにより,訓練動作と並行して被訓練者の腕の状態を知ることができ,より自律的な機能回復訓練ロボットを実現するための手段として期待される.
今後は,同定パラメータを機能回復訓練運動にどのように反映させるかの問題を解決する必要があり,訓練動作と同定動作を統合するための,人間・ロボット協調統合システムの構築に関する研究が必要である.

Research Products

• [Publications] T.Noritsugu etc.: "Application of Rubber Artificial Muscle Manipulator as a Rehabilitation Robot" Proceeding of 5th IEEE International Workshop on Robot and Human Communication. 112-117 (1996)
• [Publications] 則次俊郎: "ゴム人工筋を用いたリハビリテーション支援ロボット" 油圧と空気圧. 28・1. 29-34 (1997)