実世界ハプティクスの最新技術

実世界ハプティクス協同研究委員会編

目

次

1.

まえがき

3

2.

実世界ハプティクスの理論と展望

55.

遠隔操作のための実世界ハプティクス

27

5.1 テレハプティクスのための時間遅れ系の制御

275.2 通信外乱オブザーバを適用した
3.

実世界ハプティクスの高度化技術

7

3.1 センサレス力制御と電流制御系の統一設計法

31

5.3 テレハプティクスのための通信技術

35

73.2 ダイオードクランプリニア増幅器を用いた
高品位電流制御による力制御

バイラテラル遠隔操作システム

6.
11

実世界ハプティクスによる人間支援・
産業応用

39

6.1 動作の手づたえ教示を支援する
4.

実世界ハプティクスの多自由度化・

実世界ハプティクス

フレキシブル化

15

4.1 多指ハプティックインタラクション

15

4.2 二関節同時駆動ロボットアームの制御

196.2 実世界ハプティクスの上肢リハビリテーション支援応用

4.3 油圧アクチュエータを用いた
多自由度バイラテラル制御

42

6.3 ハプティクスと外科手術

46

6.4 ハプティック機能を有する自動化機械

50

23
7.

Sample : DO NOT PRINT

39

あとがき54

実世界ハプティクス協同研究委員会委員
委 員 長大 石潔( 長 岡 技 術 科 学 大 学 )下野誠 通( 横 浜 国 立 大 学 )副委員長

内 村裕( 芝 浦 工 業 大 学 )竹内一 生(東京自働機械製作所)幹桂

誠 一 郎( 慶 應 義 塾 大 学 )田中

由 浩( 名 古 屋 工 業 大 学 )藤本康 孝( 横 浜 国 立 大 学 )辻俊 明(埼玉大学)

幹事補佐

遠藤孝 浩()名取

賢 二(千葉大学)

委青木良 輔( 日 本 電 信 電 話 )野崎貴 裕( 横 浜 国 立 大 学 )浅野洋 介( 木 更 津 工 業 高 専 )橋本誠 司(伊藤和 晃( 豊 田 工 業 高 専 )宮崎敏 昌( 長 岡 技 術 科 学 大 学 )大西公 平( 慶 應 義 塾 大 学 )村上俊 之( 慶 應 義 塾 大 学 )大 場譲( 仙 台 高 等 専 門 学 校 )元井直 樹(神戸大学)

河合俊 和( 大 阪 工 業 大 学 )矢代大 祐(三重大学)

久保亮 吾( 慶 應 義 塾 大 学 )山之内亘( 沼 津 工 業 高 専 )Sample : DO NOT PRINT事員

岐埼

阜

玉大大学学

委員

群馬大学)

境 野翔()

横倉勇 希( 長 岡 技 術 科 学 大 学 )島 田明( 芝 浦 工 業 大 学 )吉澤信 幸( 日 本 工 業 大 学 )電気学会技術報告 第1377号 31. ·͕͖͑
1.1 എ‫ܠ‬‫ײޒ‬৘ใͷ͏ͪௌ֮৘ใʢԻ੠ʣ΍ࢹ֮৘ใʢը૾ɼө૾ʣ͸ి࿩΍ϥδΦɼςϨϏͱ͍ͬͨൃ໌ʹΑΓۭؒΛӽ͑ͯ௨৴ɼ

1.2.1 ҕһձ(1) ୈ 1 ճ ҕһձ೔࣌ɿ2012 ೥ 8 ݄ 20 ೔ (݄)৔ॴɿԣ඿ࠃཱେֶ‫ج‬ௐߨԋɿʮ࣮ੈքϋϓςΟΫεʯʢେ੢ҕһʣ์ૹ͢Δ͜ͱ͕Մೳʹͳ͓ͬͯΓɼࠓ೔ͷώϡʔϚϯίϛϡχέʔγϣϯʹͳͯ͘͸ͳΒͳ͍ଘࡏͱͳ͍ͬͯΔɻ৮֮৘ใ͸(2) ୈ 2 ճ ҕһձࢹௌ֮ͷϚϧνϝσΟΞ৘ใʹଓ͘ୈ̏ϝσΟΞͱͯͦ͠ͷ࣮

೔࣌ɿ2012 ೥ 11 ݄ 9 ೔ (ۚ)‫ظ͕ݱ‬଴͞Εɼଟ͘ͷ‫ڀݚ‬։ൃ͕ߦΘΕ͍ͯΔ΋ͷͷɼͦͷଟ৔ॴɿ‫ܚ‬ጯٛक़େֶ ৽઒࡚Ωϟϯύε͕͘όʔνϟϧϦΞϦςΟͷԆ௕ٕज़ʹͱͲ·͍ͬͯΔɻ͜Εߨԋɿʮʮ௒਎ମʯ֫ಘͷͨΊͷ࣮ੈքϋϓςΟΫεʯʢ‫ܡ‬͸৮֮৘ใ͕࡞༻൓࡞༻ͷ๏ଇʹࢧ഑͞ΕΔ૒ํ޲ੑΛ༗͢Δ‫ࣄװ‬ʣ‫֮ײ‬৘ใͰ͋ΔͨΊɼͦͷ࠶‫͍͓ͯʹݱ‬஗Ε͕‫͞ڐ‬Εͳ͍͔ΒͰ͋ΔͨΊʹଞͳΒͳ͍ɻۙ೥ɼ৮֮৘ใͷਓ޻࠶‫ݱ‬ΛऔΓѻ͏ֶ໰ྖҬͰ͋ΔϋϓςΟΫεʢ৮ֶ֮ʣ෼໺ʹ͓͍ͯɼ࣮ੈքϋϓςΟΫεͷ‫ج‬ຊ‫ݪ‬ཧ͕ղ໌͞ΕɼϚελʵεϨʔϒγεςϜ࢖༻ʹΑΔӶහͳ৮֮࠶‫ݱ‬ͷ࣮‫͕ݱ‬Մೳʹͳ͍ͬͯΔɻ͜ͷ࣮ੈքϋϓςΟΫεٕज़͸ɼ࢈‫ۀ‬քʹֵ͓͍ͯ৽Λ΋ͨΒ͢͜ͱ͕‫ظ‬଴͞ΕΔ͹͔ΓͰͳ͘ɼϑϨΩγϒϧͰύʔιφϧͳਓؒࢧԉʹ͓͍ͯ΋ॏཁͳٕज़ͱͳΔɻ࣮ੈքϋϓςΟΫεͷ͞ΒͳΔߴ౓Խʹ͸ɼ(3) ୈ 3 ճ ҕһձ೔࣌ɿ2013 ೥ 1 ݄ 22 ೔ (Ր)৔ॴɿ௕Ԭٕज़Պֶେֶɼ·ͪͳ͔Ωϟϯύε௕Ԭߨԋ 1ɿFPGA Λ༻͍ͨߴ଎αϯϓϦϯάͷόΠϥςϥϧ
੍‫ޚ‬ʢେੴҕһ௕ʣߨԋ 2ɿG ‫૿ڃ‬෯‫ث‬Λ༻͍ͨߴ඼Ґిྲ੍ྀ‫ʹܥޚ‬ΑΔόΠϥςϥϧ੍‫ޚ‬ʢԣ૔ҕһʣ(4) ୈ 4 ճ ҕһձΞΫνϡΤʔλɼηϯαɼిྗม‫׵‬ɼϞʔγϣϯίϯτϩʔϧɼ೔࣌ɿ2013 ೥ 3 ݄ 8 ೔ (ۚ)௨৴ɾωοτϫʔΫγεςϜ౳ͷ૯߹σβΠϯํ๏࿦Λ໌Β͔৔ॴɿઍ༿େֶʹ͢Δ͜ͱ͕ඞཁͰ͋ΔɻҎ্ͷΑ͏ͳঢ়‫ؑʹگ‬Έɼి‫ֶؾ‬ձ࢈‫ܭۀ‬ଌ੍‫ٕޚ‬ज़ҕһձͷԼʹɼ2012 ೥ 8 ݄͔Β 2014 ೥ 7 ݄·Ͱʮ࣮ੈքϋϓςΟΫε‫ڠ‬ಉ‫ڀݚ‬ҕһձʯΛઃஔ͠ɼ2 ೥ؒʹ࿱Γؔ࿈ٕज़ͷௐࠪɾ‫ݕ‬౼Λߦͬͨɻ2013 ೥ 1 ݄͔Β͸৽ͨʹൃ଍ͨ͠ϝΧτϩχΫε੍‫ٕޚ‬ज़ҕһձࡿԼͷ‫ڠ‬ಉ‫ڀݚ‬ҕһձͱͯ͠‫׆‬ಈΛߦͬͨɻ(5) ୈ 5 ճ ҕһձ೔࣌ɿ2013 ೥ 6 ݄ 21 ೔ (ۚ)৔ॴɿࣳӜ޻‫ۀ‬େֶ ๛ऱΩϟϯύε
ߨԋ 1ɿʮςϨϋϓςΟΫεͷͨΊͷ࣌ؒ஗Ε‫ܥ‬ͷ੍‫ޚ‬ʯʢ಺ଜҕһʣʮԽֶϩϘοτͷઃ‫ܭ‬ʯʢલాਅ‫ޗ‬ઌੜʢࣳӜ޻‫ۀ‬
ߨԋ 2ɿ
େֶʣʣ

1.2 ҕһձ‫׆‬ಈใࠂ(6) ୈ 6 ճ ҕһձຊ‫ڠ‬ಉ‫ڀݚ‬ҕһձ͸ 2 ೥ͷ‫׆‬ಈ‫ؒظ‬ͷதͰɼ12 ճͷҕһձ೔࣌ɿ2013 ೥ 8 ݄ 31 ೔ (౔)Λ͸͡Ίɼ2 ճͷ‫ڀݚ‬ձɼฏ੒ 26 ೥ి‫ֶؾ‬ձશࠃେձʹ͓͚Δ৔ॴɿϗςϧχϡʔλφΧγϯϙδ΢ϜΛͦΕͧΕ։࠵ͨ͠ɻಛʹ‫ڀݚ‬ձʹ͓͍ͯ͸ɼ2ʮ࣮ੈքϋϓςΟΫεͷ্ࢶϦϋϏϦςʔγϣϯߨԋ 1ɿճͷ࣮ࢪͰͷ΂ 34 ݅ͷ࿦จΛऔΓవΊɼ‫ࢍڠ‬ӡӦΛ࣮ࢪͯ͠ࢧԉԠ༻ʯʢԼ໺ҕһʣ͖ͨɻͦͷ΄͔ʹ΋ຊҕһձϝϯόʔͷଟ਺͕ࠃࡍձٞ΍ֶज़ʮ༉ѹΞΫνϡΤʔλΛ༻͍ͨόΠϥςϥϧ੍‫ޚ‬ʯߨԋ 2ɿߨԋձ౳ʹ͓͚ΔΦʔΨφΠζυηογϣϯͷఏҊɼӡӦ΁ͷʢ‫ڥ‬໺ҕһʣࢀը౳ɼຊ‫ڀݚ‬෼໺ʹ͓͚Δࠃࡍతͳ‫ڀݚ‬ௐࠪ‫׆‬ಈʹେ͖͘‫د‬༩͖ͯͨ͠ɻ͜͏ͨ͠‫׆ͳൃ׆‬ಈΛ‫ͯܦ‬ɼҎԼͷ 4 ఺ͷௐࠪɾ‫ڀݚ‬Λߦͬͨɻ(1) ߴਫ਼౓ɾ޿ଳҬͳ৮֮நग़ɾ࠶‫ݱ‬ΛՄೳʹ͢ΔͨΊͷ࣮ੈքϋϓςΟΫεͷ૯߹σβΠϯٕज़(2) ࣮ੈքϋϓςΟΫεͷଟࣗ༝౓ԽɾϑϨΩγϒϧԽʹෆՄܽͳΞΫνϡΤʔγϣϯɼ੍‫ٕ૷࣮ܥޚ‬ज़(7) ୈ 7 ճ ҕһձ೔࣌ɿ2013 ೥ 11 ݄ 22 ೔ (ۚ)৔ॴɿΞΦʔϨ௕Ԭ(8) ୈ 8 ճ ҕһձ೔࣌ɿ2013 ೥ 12 ݄ 25 ೔ (ਫ)৔ॴɿ‫ذ‬ෞେֶʮ௕͞஌֮ʹ͓͚Δൽෘ‫ݾࣗͱ֮ײ‬ड༰‫֮ײ‬ͷ໾ߨԋ 1ɿׂʯʢࣉా࿨‫ݑ‬ઌੜʢ‫ذ‬ෞେֶʣʣ

(3) ԕִૢ࡞ʹ͓͚Δ৮֮ϑΟʔυόοΫΛߦ͏ͨΊͷ৽͠ʮଟࢦϋϓςΟοΫΠϯλϥΫγϣϯʯʢԕ౻ҕһʣߨԋ 2ɿ͍௨৴ํࣜͳΒͼʹ஗Ԇิঈ੍‫ޚ‬(9) ୈ 9 ճ ҕһձ(4) ҩྍɾ෱ࢱ෼໺Λ͸͡Ίͱ͢Δਓؒࢧԉ෼໺΁ͷల։ɼ࢈‫ۀ‬Ԡ༻ٕज़Sample : DO NOT PRINT

೔࣌ɿ2014 ೥ 3 ݄ 10 ೔ (݄)৔ॴɿࣳӜ޻‫ۀ‬େֶ ࣳӜΩϟϯύε