2015 Fiscal Year Annual Research Report
テレコピーロボットを用いた遠隔地間における運動と力覚の複製
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15H03937
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
三好 孝典 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10345952)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今村 孝 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10422809)
上 泰 明石工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (20413809)
真下 智昭 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 准教授 (20600654)
石橋 豊 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40252308)
小山 慎哉 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 准教授 (50435385)
上木 諭 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50467213)
寺嶋 一彦 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60159043)
兼重 明宏 豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70224615)
青木 悠祐 沼津工業高等専門学校, 電子制御工学科, 講師 (70584259)
北川 秀夫 岐阜工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (80224955)
三枝 亮 豊橋技術科学大学, 人間・ロボット共生リサーチセンター, 准教授 (80386606)
大場 譲 仙台高等専門学校, 知能エレクトロニクス工学科, 助教 (80455104)
河合 康典 石川工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90413765)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マルチラテラル遠隔制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マスターである人間の運動や力覚を遠隔地において忠実に再現するロボットをテレコピーロボットと定義する．インターネットなどの通信遅延を有する環境において，マスターとテレコピーロボット群（それらのマスターは遠隔地に存在する）の間に生じる運動と力の相互作用を遠隔地間で複製し，人間・ロボット混在の力学的集団コミュニケーションを実現することを本研究の目標とする．具体的には，遠隔地AにおいてマスターA（人間）が存在し，そのコピーAが遠隔地Bに存在している状態，かつ遠隔地BにはマスターB（人間）が存在し，そのコピーBが遠隔地Aに存在している状態において，マスターAとコピーBの間に生じる運動・力と，マスターBとコピーAの間で生じる運動・力を安定的に一致させることが本研究の目的である．すなわち，運動と力が一致する世界を遠隔地間で複製しようという試みである．
初年度となる本年度は，１．双腕テレコピーロボットの製作コピーロボットの腕部を2本製作した．これは2つのDCサーボモータでアーム先端のX,Y座標を制御する2自由度パラレルリンクで，アーム先端で最大10[N]以上を確保しつつ，微細な力制御を実現するものである．さらに，２．コピーロボットの足となる全方向移動台車の仕様設計も行った．
また，コピーロボットをマスターに追従させるために，３．磁気位置情報取得システムポヒマスからマスターの位置情報を取得するプログラムも作成した．さらに，本システムをインターネットの通信遅延環境で安定に機能させるIQC安定化制御理論に基づいた安定化コントローラの妥当性についても検証を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定の台車部分の製作は仕様設計に留まっているが，それ以外のハードウェアの構築，ソフトウェアの作成，制御アルゴリズムの検討はは当初予定の通りであるため，上記の様に判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下の方針で研究を進めていく．
１．双腕テレコピーロボットの製作：初年度に製作した両腕ロボットを基に，もう2本の腕部を作成する．モータはDCモータとし，アーム先端（黒部）のX,Y座標を制御する2自由度パラレルリンクの構成である．アーム先端で最大10[N]以上を確保しつつ，微細な力制御を実現できるコントローラと組み合わせる．２．全方向移動台車の製作：初年度に製作できなかった速度制御可能な全方向移動台車（土佐電子社製TDST048-350のカスタム品)を製作する．本台車はマスターの運動に即座に追従して様々な方向に移動する機能を有する．３．コピーロボットの位置情報抽出プログラムの作成：１．のコピーロボットの位置を認識するために，画像から検出するためのプログラム作成を行う．４．力制御プログラムの作成と実験：１から３の基本的なハードウェア，プログラムが完了した段階で，コピーロボットの検出する操作力が指示された操作力に一致するよう，コピーロボットの腕位置を制御する力制御プログラムを作成し，検証実験を行う．５．力・位置制御の動作確認：２の台車と４のシステムを組み合わせ，台車を駆動させながらコピーロボットが所定の位置に位置決めされ，かつ所定の力を発揮できることを実験により確認する．６．２体２のコロニー間での制御モデルと安定化理論の構築：初年度に実施したコロニー間での制御モデルと安定化理論の補完を行う．送られてきたマスターの位置情報にコピーが追従し，かつ相互に送り合う力情報を一致することを，通信遅延の環境下でも可能なことを実証する．
１から３のハードウェア，４から５のソフトウェア，さらに６の制御アルゴリズムと，各要素の開発は本年度で終了し，統合的な制御実験を平成29年度から実施する予定である．
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