非線形システムにおけるセーフマニュアル制御系の設計と挙動解析

非线性系统安全手动控制系统设计与行为分析

• 批准号: 18760328
• 负责人: 岩瀬 将美
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tokyo Denki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760328/
• 关键词: Safe Manual Control; Human Adaptive; 筋電位; 協調制御; 吸引領域; 不安定システム; 自転車; 不安定系; 入力飽和; 安定解析; 倒立振子

科学技術の発展とともに様々なシステムの自動化が目指されているが、自動車、航空機、プラント操業などの現実社会で稼動するシステムに対して、完全に自動で起こりうる全ての事象に対応することは難しく、また状況に応じて高度な判断が要求される場合があるため、人間による手動制御が必要不可欠である。しかし、不安定なシステムの安定化・高効率化・高性能化には自動制御が欠かせない技術であり、数多くの実システムでは手動制御と自動制御が混在している。このような手動制御と自動制御が混在するシステムでは、それぞれの制御が相反する場合がある。手動制御と自動制御の折衝・協調・融合を考慮したSafe-Manual Control(以下、SMCと略す)の必要性・重要性を極めて強く示唆している。本申請研究では、高度SMC制御系の開発を目指し、理論的研究の発展とその応用に努めた。まず、操作者の操作能力の熟達程度に応じて、手動制御と自動制御の影響度合を自動的に変化させた、Human Adaptiveな要素を含んだSMC制御系の提案を行った。これを、操作者の筋電位を入力インターフェースとし、発生した筋電位によって機械を操作するシステムへ応用した。筋電位は随意に動かすことはできるがその微細な調整は非常に困難である。そこで、自動制御をそこに介在させ、特に、うまく筋電位を制御できない初心者に、系の安定性を保持しつつ、かつ操作に熟達させるという役割を同時にこなすSMC制御系を実現することができた。また、身近なシステムとして二輪車にSMC制御を適用し、二輪車に乗れない初心者にも安全かつ随意に制御できる自動二輪車システムの開発を行った。

The development of science and technology and the automation of systems have become increasingly important. In modern society, such as autonomous vehicles, aircraft, and transportation industries, systems can be used to fully automate all such events. However, it is difficult and requires a high degree of judgment based on the status of the system. Manual control is indispensable in the human world. The stability, efficiency and performance of unstable systems are mixed with manual control and automatic control. This is the case when manual control and automatic control are mixed. Manual Control, Automatic Control, and Integration Consider the Necessity and Importance of Safe-Manual Control(SMC) The present invention provides a research method for the development of high SMC control system, and a theoretical research method for the development of SMC control system. The operator's proficiency level, manual control, automatic control, macro control, automatic control, Human Adaptive elements, and SMC control system proposals are discussed. The operator's muscle potential is applied to the machine. It is very difficult to adjust the tendon potential at will. The system stability is maintained, the operation is completed, and the SMC control system is completed. The development of SMC control for two-wheeled vehicles is applicable to the development of two-wheeled vehicles.

项目成果

メカトロニクス概論

机电一体化简介

• 发表时间: 2007
• 作者: 古田勝久編著(石川;岩瀬;大園;大畠;国吉;鈴木;中村;畠山;花崎;原島;桧垣;横山:分担執筆)
• 通讯作者: 横山:分担執筆)

Human Dexterity Analysis in Stabilizing Operation of Single Pendulum

单摆稳定操作的人体灵活性分析

• 发表时间: 2007
• 作者: M. Iwase;T. Tajiri;K. Unno and S. Hatakeyama
• 通讯作者: K. Unno and S. Hatakeyama

Safe Manual Control of Pendulums - A Human Adaptive Mechatronics Perspective -

摆锤的安全手动控制 - 人类自适应机电一体化视角 -

• 发表时间: 2006
• 期刊: International Journal of Assistive Robotics and Macaronis 7・1
• 作者: K.J.Astrom;M.Iwase;K.Furuta;J.Akesson
• 通讯作者: J.Akesson

Stabilization of a Unicycle Using a Hamiltonian-based Controller

使用基于哈密顿量的控制器稳定独轮车

• 发表时间: 2007
• 作者: N. Kobayashi;M. Kinoshita;M. Iwase and S. Hatakeyama
• 通讯作者: M. Iwase and S. Hatakeyama

An Assistant System for Riding a Unicycle

独轮车骑行辅助系统

• 发表时间: 2008
• 期刊: International Journal of Assistive Robotics and Mechatronics Vol.8, No.1
• 作者: M. Iwase;Y. Kanai;M. Kinoshita;S. Hatakeyama;Y. Kashimura;I. Hanazaki;T. Yokoyama;H. Higaki and K. Fujisawa
• 通讯作者: H. Higaki and K. Fujisawa