握力によるゲイン調整を用いた計算機操作補助付加型バイラテラルマスタスレイブ制御

本研究は、遠隔操作において、人間と計算機が合理的な操作分担のもとに協調して柔軟に作業を行うバイラテラル・マスタスレイブ型操作システムを構成することを目的とした。そのため、以下のシステムの開発を行った。1.作業情報に基づく計算機の操作補助をマスタアームを介して加え、人間と計算機の両制御モードを柔軟に結合したマスタスレイブ制御系を構築した。これにより、オペレータが自在に計算機操作に介入することが可能となった。2.計算機とオペレータの間で合理的な操作分担を行えるように、オペレータが操作時に握力により計算機操作の優先度の調整を行う方式を提案した。さらに、オペレータの特性と作業条件を考慮に入れた優先度ゲイン決定法を提案し操作性の向上をはかった。3.離散スライディングモードとバイラテラル制御を融合したマスタスレイブ制御系を構成した。これにより、制御系のパラメータ設定法が容易になり、スライディングモードの利点を生かしたマスタスレイブ制御が可能となった。4.マスタアームの力検出端をパソコンに接続し、実際に計算機とオペレータによるアームの操作実験を行い、これらのシステムの有効性を検証した。本システムによると、オペレータの熟練した融通性のある操作と計算機による簡単なコマンドでの自律性のある高精度な操作を同時に実現することが可能となる。また、オペレータの判断を計算機によるスレイブ操作に反映でき、作業情報が不完全な場合でもオペレータと計算機の間で合理的な操作分担をしながら作業を効率的に行うことが可能となる。従って、本システムは未知要素と既知要素の混在するような環境のもとでの作業に有効と考えられる。

本研究は、遠隔操作において、人間と計算機が合理的な操作分担のもとに協調して柔軟に作業を行うバイラテラル・マスタスレイブ型操作システムを構成することを目的とした。そのため、以下のシステムの開発を行った。1.作業情報に基づく計算機の操作補助をマスタアームを介して加え、人間と計算機の両制御モードを柔軟に結合したマスタスレイブ制御系を構築した。これにより、オペレータが自在に計算機操作に介入することが可能となった。2.計算機とオペレータの間で合理的な操作分担を行えるように、オペレータが操作時に握力により計算機操作の優先度の調整を行う方式を提案した。さらに、オペレータの特性と作業条件を考慮に入れた優先度ゲイン決定法を提案し操作性の向上をはかった。3.離散スライディングモードとバイラテラル制御を融合したマスタスレイブ制御系を構成した。これにより、制御系のパラメータ設定法が容易になり、スライディングモードの利点を生かしたマスタスレイブ制御が可能となった。4.マスタアームの力検出端をパソコンに接続し、実際に計算機とオペレータによるアームの操作実験を行い、これらのシステムの有効性を検証した。本システムによると、オペレータの熟練した融通性のある操作と計算機による簡単なコマンドでの自律性のある高精度な操作を同時に実現することが可能となる。また、オペレータの判断を計算機によるスレイブ操作に反映でき、作業情報が不完全な場合でもオペレータと計算機の間で合理的な操作分担をしながら作業を効率的に行うことが可能となる。従って、本システムは未知要素と既知要素の混在するような環境のもとでの作業に有効と考えられる。