複合知覚情報伝達のための双方向性実時間システムの構築

本研究は、ネットワークを介し触覚・視覚・聴覚を通信するシステム(複合知覚通信システム)の確立を目的としている。本システムは、低侵襲性内視鏡下外科手術の支援技術として有用であるばかりでなく、次世代コミュニケーション技術として発展していくことが予想される。しかしながら、システムの性能を著しく劣化させるマスタ・スレーブ間の通信制約(通信遅延・送信周期・通信帯域)の補償法が確立されていない。そこで本年度は下記の3つの課題に取り組んだ。1.遅延補償のためのDelay-Model-Free Predictor (DMFP)を提案した。DMFPは設計に遅延モデルを必要とせず、かつ制御対象のモデル化誤差によって生じる定常偏差が0という従来手法にない利点を有する。DMFPを触覚通信システムに適用することで知覚可能な力覚帯域を向上させることに成功した。2.通信帯域制限が厳しいネットワーク条件下では触覚データの圧縮が必要になる。そこで、圧縮による制御性能の劣化を低減化する動的量子化器を設計した。本手法を用いることで、位置・速度・加速度次元の情報を1byteに圧縮して伝送した場合にも高精度な加速度制御が可能になることを実験的に示した。加速度制御は触覚通信の要素技術であるため、触覚通信システムの性能向上が期待される。3.複合知覚通信では、視覚データがルータやアクセスポイントなどの集線装置に大きな負荷を与える結果、集線装置内で大遅延やパケットロスが発生し、システムが不安定化することがある。そこで本研究では、マスタ・スレーブ間で双方向に伝送される触覚データを用いてネットワーク上のトラフィック状況を推定し、視覚データの伝送レートを調整する端末間フロー制御器を提案した。

本研究は、ネットワークを介し触覚・視覚・聴覚を通信するシステム(複合知覚通信システム)の確立を目的としている。本システムは、低侵襲性内視鏡下外科手術の支援技術として有用であるばかりでなく、次世代コミュニケーション技術として発展していくことが予想される。しかしながら、システムの性能を著しく劣化させるマスタ・スレーブ間の通信制約(通信遅延・送信周期・通信帯域)の補償法が確立されていない。そこで本年度は下記の3つの課題に取り組んだ。1.遅延補償のためのDelay-Model-Free Predictor (DMFP)を提案した。DMFPは設計に遅延モデルを必要とせず、かつ制御対象のモデル化誤差によって生じる定常偏差が0という従来手法にない利点を有する。DMFPを触覚通信システムに適用することで知覚可能な力覚帯域を向上させることに成功した。2.通信帯域制限が厳しいネットワーク条件下では触覚データの圧縮が必要になる。そこで、圧縮による制御性能の劣化を低減化する動的量子化器を設計した。本手法を用いることで、位置・速度・加速度次元の情報を1byteに圧縮して伝送した場合にも高精度な加速度制御が可能になることを実験的に示した。加速度制御は触覚通信の要素技術であるため、触覚通信システムの性能向上が期待される。3.複合知覚通信では、視覚データがルータやアクセスポイントなどの集線装置に大きな負荷を与える結果、集線装置内で大遅延やパケットロスが発生し、システムが不安定化することがある。そこで本研究では、マスタ・スレーブ間で双方向に伝送される触覚データを用いてネットワーク上のトラフィック状況を推定し、視覚データの伝送レートを調整する端末間フロー制御器を提案した。