2017 Fiscal Year Research-status Report
ネットワーク遠隔サービスロボットの安全性・安定性向上のための接触予見制御の研究
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16K06427
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
内村 裕 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (00416710)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 接触予見 / モデル予測制御 / ネットワーク制御 / 時間遅れ / 遠隔施工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
接触を伴う遠隔操作において通信遅延が生じると、システムの安定性・安全性が大きく損なわれる恐れがある。具体的には、ロボットが対象物に接近し接触した後も、接触したことが通信遅延によって操作者に伝わらず、未だ接触していないと誤認して更に力を付加してしまい、対象物が脆弱な場合は破損の危険性につながる。
そこで今年度は、通信による時間遅れを有するシステムにおいて、通信による時間遅れを有するシステムにおいて、遠隔側の制御対象の誤動作の回避を考慮したモデル予測制御によって、遠隔側の障害物に接触した際に意図しない動作に陥ることを防ぐと同時に、操作側のモデルの状態の修正を行う制御手法の構築に取り組んだ。同手法の適用先として想定したのは、大きな通信遅延における遠隔地の重機での掘削作業などである。
遠隔地の重機が掘削する地中にコンクリートなどの障害物が存在する場合、重機のバケット部分が障害物に接触する可能性がある。このとき時間遅れによって、バケット部分の接触情報が操作者に伝達し、障害物を回避する指令が遠隔地の重機に反映されるまで、重機には掘削作業を継続する指令が与えられている。その結果、障害物からの反力により重機に転倒モーメントが作用するような不測の動作を招く危険性がある。従来研究は未知の物体への接触を考慮していないことやモデル誤差の影響により、システムの性能劣化などの問題があったが、本研究の成果を応用することで、危険を回避可能である。
また、提案した制御系の有効性を検証すべく、数値シミュレーションおよび実験を行った。この結果、提案手法では、時間遅れを有する系においても、対象物への接触時の反力を軽減しながら接触動作を実現できることを確認した。
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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
接触予見のための根幹となる方策として、モデル予測制御における拘束条件を遠隔側の接触状態における反力を含め、オンタイムで解（制御値）を算出する手法を考案したこと。また、同手法の有効性をシミュレーションおよび実験によって確認できたことは、計画全体のなかでも着実な前進であるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、考案した制御手法を実環境に適用するための実験準備及び実装を行う。具体的には、操作者に提示する遠隔側の未来予測状態を拡張現実によって提示することで、操作支援を行うシステムを構築する。同時に、変動遅延に対する対応を含む制御系について検討を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
（理由）
物品費で購入予定であった装置のうち一部が，想定より安価に購入できたため。
（使用計画）
次年度に使用する物品の購入費用として使用予定。
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