力と速度の相互統合伝達を伴うバイラテラル制御法の新展開

力与速度相互集成传递的双边控制方法新进展

• 批准号: 13J05244
• 负责人: 溝口 貴弘
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05244/
• 关键词: ハプティクス; 力率; バイラテラル制御; インピーダンス; モーションコントロール; アナロジー; 透明性; 力触覚通信; ジャイレータ; 通信遅延; 位相特性; 動作評価

本研究課題は力情報、速度情報から機械系におけるインピーダンスおよびアドミタンスの概念の定義、またその活用を目的としている。運動方程式に定義されているように、ものの運動は力と速度の２つの双対な変数によってなりたっている。これは回路系における電圧、電流の関係と類似しており、回路解析の手法がそのまま運動の解析に適応可能であることを示している。また、前年度の研究では力率という概念を用いることでこれらの情報を統一的に評価可能であることを示した。本年度の研究では特に、力率の概念の多自由度応用と導出理論の簡略化、およびバイラテラル制御系への応用について３つの研究成果を得た。1. 機械系における力率は多自由度化が可能であり、電気系の概念では存在しない軸間の干渉が発生する。本研究では軸間の干渉を実験により計測し、それが及ぼす影響をインピーダンスの大きさ、および位相の観点から検証した。一方、多自由度化においては短時間フーリエ変換の多軸処理による大きな計算負荷が課題となった。2. 1.で述べた通り、短時間フーリエ変換の多軸実装には再帰処理の多層化という技術的な課題が発生し、力率の導出には制御周期や計算時間に猶予をもたせて制御性能を下げざるを得ないという結果が得られた。本研究では短時間フーリエ変換を用いず、機械系での瞬間的な応答を直流信号であると近似することで圧倒的に短い時間で同精度の計算処理を可能とした。3. バイラテラル制御の評価指標としては透明性と呼ばれる概念が用いられているが、定常特性であるため実験的な比較には難点があった。本研究では実験値から伝達される力率情報の比較を行い、遠隔地の力触覚が適切に操作者に伝わっているかを評価した。また、本事業で得た成果を博士論文の一部として収録、慶應義塾大学に提出し、博士（工学）の学位を得た。優秀研究活動賞（博士）を受賞し研究活動が評価された。

This research topic は force information, speed information か ら mechanics department に お け る イ ン ピ ー ダ ン ス お よ び ア ド ミ タ ン ス の concept definition, ま の た そ の use を purpose と し て い る. The equations of motion に define されて されて るように るように, <s:1> the motion of <s:1> force と velocity <e:1> 2 る <s:1> pairs of な variables によってな たって る る る. こ れ は loop system に お け る 圧, current の masato is と similar し て お り, loop analytic の gimmick が そ の ま ま movement の resolution に optimum 応 may で あ る こ と を shown し て い る. Annual の ま た, former research で は force rate と い う concept を using い る こ と で こ れ ら の intelligence を unified に may review 価 で あ る こ と を shown し た. This year の research で は に, force, rate of multiple-degree-of-freedom 応 の concept の の と is used to derive the theory briefly, お よ び バ イ ラ テ ラ ル suppression system へ の 応 with に つ い て 3 つ の research を た. 1. In mechanical systems, the multi-degree-of-freedom of における force rate <e:1> is が possible to be であ, and in electrical systems, the concept of <s:1> で で exists <s:1>, and the interaxial <s:1> involvement が occurs する. This study で は axial の dry involved を be 験 に よ り measuring し, そ れ が and ぼ す influence を イ ン ピ ー ダ ン ス の big き さ, お よ び phase の 観 point か ら 検 card し た. The project of a single-party, multi-degree-of-freedom にお にお て て て short-time フ にお リエ リエ multi-axis processing による large <s:1> な computational load が. 2. 1. で above べ た り, short time フ ー リ エ variations in の multiaxial loading に be は again 帰 処 Richard の multiple stratification と い う technology な topic が 発 し, force rate の export に は や suppression cycle computing time に Jude to を も た せ て suppression performance under を げ ざ る を have な い と い う results ら が れ た. This study で は short フ ー リ エ variations in を with い ず engineering, mechanics で の momentary な 応 answer を dc signal で あ る と approximate す る こ と で 圧 fall short に い time で の calculation with precision 処 Richard を may と し た. 3. バ イ ラ テ ラ ル suppression 価 の evaluation index と し て は transparency と shout ば れ る concept が using い ら れ て い る が, steady characteristic で あ る た め be 験 な compare に は difficulties が あ っ た. This study で は be 験 numerical か ら 伝 da さ れ る force rate intelligence の far and line を い の touch force 覚 が appropriate に operator に 伝 わ っ て い る か を review 価 し た. ま た, this career で た results を doctoral dissertation の a と し て 収, keio university に し, doctoral degree (engineering) の を た. Outstanding Research Activity Award (Doctoral) を Awarded research Activity が evaluation 価された.

项目成果

Appropriate Controller Gain Design of Acceleration-based Bilateral Telec peration under Time Delay

时滞下基于加速度的双边遥测控制器适当增益设计

• 发表时间: 2013
• 作者: Atsushi Suzuki;Takahiro Mizog uchi;and Kouhei Ohnishi
• 通讯作者: and Kouhei Ohnishi

ハプティックロボットによる口腔外科・歯科手術支援技術

使用触觉机器人的口腔手术/牙科手术支持技术

• 发表时间: 2014
• 期刊: 日中医学
• 作者: 大西公平;兪浩洋;野崎貴裕;溝口貴弘
• 通讯作者: 溝口貴弘

力触覚通信～超成熟社会発展を後押しする新しい通信～

触觉通信——支持超成熟社会发展的新通信——

• 发表时间: 2015
• 期刊: 電子情報通信学会誌
• 作者: 大西公平;山口正泰;溝口貴弘
• 通讯作者: 溝口貴弘

Evaluation of Bilateral Control System based on Magnitude and Phase of Impedance

基于阻抗幅值和相位的双边控制系统评估

• 发表时间: 2015
• 作者: M. W. Seo;T. Sawamoto;T. Akahori;T. Iida;T. Takasawa;K. Yasutomi;S. Kawahito;加藤 大貴,ムルガナタン マノハラン,水田 博;Takahiro Mizoguchi and Kouhei Ohnishi
• 通讯作者: Takahiro Mizoguchi and Kouhei Ohnishi

Free Motion Mechanical Power Factor; Comparison Between Robots in Different Structure and Coordinate

自由运动机械功率因数；

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Nozaki;T. Mizoguchi;Y. Suzuki;D. Yashiro;and K. Ohnishi;Takahiro Mizoguchi and Kouhei Ohnishi;Takahiro Mizoguchi and Kouhei Ohnishi
• 通讯作者: Takahiro Mizoguchi and Kouhei Ohnishi