2012 Fiscal Year Annual Research Report
違和感のない操作が可能な全方向移動パワーアシスト制御システムの研究
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12J06543
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
上野 祐樹 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Keywords | パワーアシスト制御 / 全方向移動ロボット / キャスタ型駆動輪 |
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| Research Abstract |
本年度は,まず,全方向移動ロボットのパワーアシスト制御において違和感のない操作を実現するにあたり問題となっていた,移動機構が原因で車両旋回時に生じる挙動の問題について研究を行った.具体的には,キャスタ型の移動機構を用いた全方向移動ロボットにおいて,旋回時に車輪と路面間の摩擦などにより車体に上下振動が発生し,さらにモータ出力も上昇するということである.これに対し,車輪に生じる摩擦力について解析を行うことで,一般的に用いられている運動学モデルにより導出される車輪角度に問題があることが判明した.また解析の結果から,車輪角度を修正することで摩擦の影響を最小限に抑制可能であることがわかり,新たなモデルを導出した.また実験により,上下振動が発生しなくなることが確認でき,モータ出力も低減できていることが確認された.
次に,「違和感のない操作」について調査を行った.パワーアシスト制御の最適なパラメータは人により異なり,自動調節が可能なシステムが必要となる.そこでパラメータ調節の目標を明確にするめに,数名の被験者にて,事前に制御パラメータを操作しやすいように手動で調節してもらい,操作実験を行った.結果から,加減速時のロボットの軌道がジャーク最小軌道に従う傾向にあることが分かった.人が手をある点から異なる点へ移動させるとき,その軌道はジャーク最小軌道となることが従来研究からわかっている.従来研究は人が腕を動かす動作のみ解析されており,人が歩行した場合については述べられていなかった.今回の結果から,人の歩行が伴う場合にロボットの軌道が加減速時にジャーク最小軌道に沿うことが判明した.以上より,違和感のない操作の評価は,加減速時のロボットの軌道に着目して行えばよいことが分かった.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は主に,パワーアシスト制御よりも移動機構の問題点に重点を置いて研究を行った.移動機構の問題を優先した理由は,パワーアシスト制御を改善できたとしても,移動機構により車体挙動に乱れが発生すると操作性が悪いと判断されかねないためである.これにより予定に遅れが生じたものの,操作性の評価基準を明確化できたことである程度遅れを取り戻すことができた.
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で車輪機構の影響による操作性の悪化の問題が改善できたため,今後は,明確化した操作性の評価基準を用いた制御パラメータ自動調節及び学習システムの構築を目指す.研究計画では来年度までに,全方向へ対応可能なシステムの構築を行う予定であったが,まずは最も頻繁に使用する直進方向への操作に対してシステムの構築及び実装を行う.その後,直進時のシステムを横方向や旋回方向へ直接応用可能であるか検討を行い,必要に応じて改善策の検討を行う.
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