Human assist control for safe personal mobilities

自動車や船舶などの事故が大きな社会問題となる現代において，問題発生時の自動的な安全停止などリスク最小化移行技術が重要技術となってきている．本研究は，零化バリア関数を用いた，入力制約，外乱，システムのパラメータ誤差を考慮した広範囲の社会実装に耐えうる安全アシスト制御理論の構築を行い，電動車いす等に制御則を実装することにより実機実験により制御理論の有効性を示すことが目的である．理論的な研究成果として，時変厳密零化制御バリア関数を定義し、安全アシスト制御を提案した．また，移動体やロボットなど，制御対象の形状を考慮した制御バリア関数設計法として，積分設計法を提案した．また，漸近安定性のアシストが一般的にはほぼできないことがわかり，一方で実用安定性のアシストは容易であることが分かった．理論と実験の融合的な研究成果として，バックステッピングを用いた厳密零化制御バリア関数を提案し，電動車いすの壁面への衝突回避問題に適用し，実機実験により有効性を確認した．入力状態制約安全性厳密零化制御バリア関数(ISCSf-SZCBF)を提案し、電動車いすの衝突回避問題に適用し，実機実験により有効性を確認した．実験的な研究成果として，車両型移動ロボットの壁面への衝突回避問題に対し，障害物との相対的な位置関係の基づくものよりも，一度局所絶対座標系を構成し，その上で衝突回避を行ったほうが，計測誤差の影響が抑えられることがわかった．ヒューマノイドロボットの対象物への接触問題において，制御バリア関数を用いた衝撃を与えない衝突回避制御法に関して実機実験により有効性を確認した．移動体の操作者に対し，安全性の可視化を行うために，ARを用いて，ヒューマンアシスト制御が介入しない入力範囲を画像として操作者に提示するシステムを開発し，移動体の種類を問わない安全アシストシステムを提供できる可能性を示した．

自動車や船舶などの事故が大きな社会問題となる現代において，問題発生時の自動的な安全停止などリスク最小化移行技術が重要技術となってきている．本研究は，零化バリア関数を用いた，入力制約，外乱，システムのパラメータ誤差を考慮した広範囲の社会実装に耐えうる安全アシスト制御理論の構築を行い，電動車いす等に制御則を実装することにより実機実験により制御理論の有効性を示すことが目的である．理論的な研究成果として，時変厳密零化制御バリア関数を定義し、安全アシスト制御を提案した．また，移動体やロボットなど，制御対象の形状を考慮した制御バリア関数設計法として，積分設計法を提案した．また，漸近安定性のアシストが一般的にはほぼできないことがわかり，一方で実用安定性のアシストは容易であることが分かった．理論と実験の融合的な研究成果として，バックステッピングを用いた厳密零化制御バリア関数を提案し，電動車いすの壁面への衝突回避問題に適用し，実機実験により有効性を確認した．入力状態制約安全性厳密零化制御バリア関数(ISCSf-SZCBF)を提案し、電動車いすの衝突回避問題に適用し，実機実験により有効性を確認した．実験的な研究成果として，車両型移動ロボットの壁面への衝突回避問題に対し，障害物との相対的な位置関係の基づくものよりも，一度局所絶対座標系を構成し，その上で衝突回避を行ったほうが，計測誤差の影響が抑えられることがわかった．ヒューマノイドロボットの対象物への接触問題において，制御バリア関数を用いた衝撃を与えない衝突回避制御法に関して実機実験により有効性を確認した．移動体の操作者に対し，安全性の可視化を行うために，ARを用いて，ヒューマンアシスト制御が介入しない入力範囲を画像として操作者に提示するシステムを開発し，移動体の種類を問わない安全アシストシステムを提供できる可能性を示した．