Human assist control for safe personal mobilities

用于安全个人移动的人工辅助控制

• 批准号: 22H01514
• 负责人: 中村 文一
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01514/
• 关键词: 制御理論; ヒューマンアシスト; パーソナルモビリティ; 非線形制御; 非線形制御理論; ヒューマンアシスト制御; 制御バリア関数; ロボット制御; 電動車いす

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．

Automatic vehicle and ship accidents are major social problems, modern technology, automatic safety stop when problems occur, minimization of migration technology is an important technology. This study aims at establishing a control theory for the safety of electric vehicles by considering the application of zero-loss control theory, force control theory, external disturbance control theory, and so on. The theoretical research results show that there is a time limit for the definition of zero-based control and a proposal for safety control. The shape of the object is considered by the integral design method. Asymptotic stability is easy to achieve. The research results of theoretical integration are proposed to solve the problem of wall collision avoidance in electric vehicles, and the effectiveness of the machine is confirmed. Force Status Restriction Safety Zero Control Failure Factor (ISCSf-SZCBF) is proposed to solve the problem of conflict avoidance in electric vehicles. In this paper, the results of research on collision avoidance problem of wall surface of vehicle-type mobile light are presented. The basic position relationship between obstacles and objects is discussed. The coordinate system of one-dimensional space is constructed. The influence of measurement error is measured. The problem of contact between objects and objects is confirmed by the impact of collision avoidance control method. For operators of mobile objects, safety visualization is performed, AR is used, and the possibility of providing safety information is displayed.