ロボットマニピュレータのアームの弾性を考慮したテレオペレーションシステム

本研究の目的は,テレオペレーションの代表的な方式の一つであるマスタスレーブシステムにおいて,スレーブアームに柔軟性が存在するようなフレキシブル・マスタスレーブマニピュレータ(FMSM)の制御方策の提案と,実機での検証実験にある.本年度は,以下の4点について実施した.1.従来法の一つである力帰還型バイラテラル制御方法に,外界センサ信号としてスレーブ側の歪み情報を取り入れ,この信号の分離に基づく振動制御法を提案することで,スレーブアームの振動抑制制御と先端位置制御の両方が実現できることを示した.提案手法の有効性は,製作した実験システムを用いて確認された.2.マスタスレーブシステムはオペレータとマニピュレータの協調・共存システムであるので,オペレータの特性も含めながら操作性能を評価する必要がある.そこで,従来の評価方法を用いて,スレーブアームの柔軟性が操作性能の劣化を引き起こすことを定量的に明らかにした.また,オペレータの上肢の筋電図を筋肉負担の評価指標として導入した新たな評価方法を提案し,これに基づいた提案制御方策の有効性を検証した.3.マスタとスレーブが遠距離にある場合を想定し,インターネット通信によるマスタスレーブ遠隔操作システムを構築した.通信時間遅れが存在する場合に対しても,制御ループの不安定現象の回避の点から,提案制御方策の有効性を検証した.4.スレーブアームの弾性が引き起こす制御ループの不安定化を解決するために,スレーブ側コントローラの自律化が考えられる.このような観点から,環境面との非接触状態から接触状態への一連の接触動作のための制御方策,ならびに,スレーブアームの曲げだけでなくねじれに対する振動抑制制御を有するロバストな制御方策を提案した.これらの有効性は,検証実験を行うことで確認された.

本研究の目的は,テレオペレーションの代表的な方式の一つであるマスタスレーブシステムにおいて,スレーブアームに柔軟性が存在するようなフレキシブル・マスタスレーブマニピュレータ(FMSM)の制御方策の提案と,実機での検証実験にある.本年度は,以下の4点について実施した.1.従来法の一つである力帰還型バイラテラル制御方法に,外界センサ信号としてスレーブ側の歪み情報を取り入れ,この信号の分離に基づく振動制御法を提案することで,スレーブアームの振動抑制制御と先端位置制御の両方が実現できることを示した.提案手法の有効性は,製作した実験システムを用いて確認された.2.マスタスレーブシステムはオペレータとマニピュレータの協調・共存システムであるので,オペレータの特性も含めながら操作性能を評価する必要がある.そこで,従来の評価方法を用いて,スレーブアームの柔軟性が操作性能の劣化を引き起こすことを定量的に明らかにした.また,オペレータの上肢の筋電図を筋肉負担の評価指標として導入した新たな評価方法を提案し,これに基づいた提案制御方策の有効性を検証した.3.マスタとスレーブが遠距離にある場合を想定し,インターネット通信によるマスタスレーブ遠隔操作システムを構築した.通信時間遅れが存在する場合に対しても,制御ループの不安定現象の回避の点から,提案制御方策の有効性を検証した.4.スレーブアームの弾性が引き起こす制御ループの不安定化を解決するために,スレーブ側コントローラの自律化が考えられる.このような観点から,環境面との非接触状態から接触状態への一連の接触動作のための制御方策,ならびに,スレーブアームの曲げだけでなくねじれに対する振動抑制制御を有するロバストな制御方策を提案した.これらの有効性は,検証実験を行うことで確認された.