伝送遅れを伴うテレイグジスタンスにおける人工現実技術の可能性に関する研究

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テレオペレーションの究極の姿である「テレイグジスタンス」では、実環境下にあるロボットとそれを操縦するオペレータとのコミニュケーションが、視覚、力覚、聴覚などの五感情報に基づいて行なわれる。このコミニュケーションの伝送遅れはテレイグジスタンス性を劣化させ、最悪の場合にはオペレータ・ロボット系の暴走につながる。そこで、最近、関心を集めている人工現実(Virtual Reality:VR)技術を利用した予測呈示法を、テレイグジスタンスにおけるコミニュケーション伝送遅れの問題を解決する、有力な手段と位置づけることが本研究の出発点である。本研究では、コミニュケーションにおいて最も重要と考えられる力覚情報と視覚情報の伝送遅れに的を紋り、バイラレラル制御方式を基礎に、予測呈示法のための力覚制御方式を開発した。具体的には、2自由度ロバスト制御方式を利用し、マスタ・スレーブシステム全系の安定性を保証する把握対象物動特性の許容範囲を定量的に求める方法を提案した。当初予定した基礎実験では、実環境で作業するロボットとしては6自由度マニピュレータ(現有)、ロボットと環境と相互作用を検出ための装置としては6軸力覚センサ、オペレータへの力覚ディスプレイとしては6自由度ジョイスティックを想定した。しかし、6自由度ジョイスティックの開発に技術的な困難さが判明し、結局、マスタ・スレーブシステムとしては一対の1次元グリッパ(現有)および、一対の3自由度マニピュレータ(今年度試作)を用いた。この基礎実験より、上記の制御法の有効性が確認された。特に、前年度提案した規範モデルの推定を伴う適応制御方式と比較して、ロバスト安定性や制御性能のロバスト性に優れたマスタ・スレーブシステムが実現できた。ただし、大きな伝送遅れに対してはさらなる研究・開発が必要である。