研究紹介

System Integration Lab.が取り組んでいる研究を紹介します。
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注視点依存型車両操舵モデルに関する研究



 近年,自動運転が注目されているが,レーン検出技術と車間距離制御による自動操縦が高速道路で実用化間近である。本研究では,さらに高度な操縦を実現するために,人間の注視位置を実時間で検出することでより細かな運転状態をモデル化した注視点依存型車両操舵モデルについて2014年より研究を行っている。

*2016年ICCAS Outstanding Paper Awardを受賞


研究業績

  • Youki Shida, Hiroshi Okajima, Daisuke Matuno, Nobutomo Matsunaga, Evaluation of Steering Model with Real-time Measurement of Gazing Distance by using Driving Simulator, Proc. of ICCAS2016, pp.39-44, 2016
  • 志田裕紀,岡島寛,松永信智, ドライビングシミュレータを用いた注視点依存型操舵モデルの推定,第34回計測自動制御学会九州支部学術講演会,101B2, pp.39-42, 2015
  • 志田裕紀,岡島寛,松永信智,注視点距離の変化を考慮したドライバの操舵モデル,第59回システム制御情報学会研究発表講演会,2015

次世代福祉車両STAViの走行制御に関する研究



 近年,乗車が容易な前乗型の電動車椅子STAViが共同研究先の(株)サンワハイテックより発売された。この前乗り型車椅子はベッドなどから乗車を考慮して前乗り方式となっており,福祉機器として様々な利点がある。

 前乗り式の車椅子の特徴は,前輪が駆動輪,後輪が自由キャスタであり,従来の電動車椅子に比べ高度な操作支援が要求される。そこで本研究では,より安全な電動車椅子を実現するための端緒として,前輪駆動型車椅子の動的モデルを用いた姿勢制御の方法,車いすの運用方法などについて検討する。

*2016年ICCAS Outstanding Paper Awardを受賞

*2011年ICCAS Outstanding Paper Awardを受賞


研究業績

  • 菅野達也,壇裕介,岡島寛,松永信智,モデル誤差抑制補償器による福祉用パーソナルビークルのロバストな屋内隊列走行システムの走行評価 日本機械学会論文集 DOI:10.1299/transjsme.15-00690,2016
  • 宮本洋孝,田中友樹,岡島寛,松永信智,PID制御を用いたモデル誤差抑制補償器によるスキッドステア型車両の操縦支援制御 電気学会論文誌,C,Vol.136,No.5,pp.642-649,2016
  • Hirotaka Miyamoto,Tomoki Tanaka, Hiroshi Okajima and Nobutomo Matsunaga, Experiment of Robust Driving Assistance Control for Skid Steer Welfare Vehicle using Model Error Compensator, 16th International Conference on Control, Automation and Systems(ICCAS 2016)Oct. 16-19, 2016 in HICO, Gyeongju(ICCAS Outstanding Paper Award受賞)
  • Tatsuya Sugano, Hiroshi Okajima, Satoshi Samura and Nobutomo Matsunaga, Narrow Space Driving of Welfare Vehicles using Robust Platoon Control with Adaptive Way Point Tracking, SICE Annual Conference 2016 Tsukuba, Japan, September 20-23, pp.1436-1441, 2016
  • Tatsuya Sugano, Hiroshi Okajima, Nobutomo Matsunaga, Robust and Precise Platoon Driving Control of Welfare Vehicles along Wheel Track by using Model Error Compensator, the 41st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON), pp.256-261, 2015
  • 岡島寛,松永信智,前輪駆動型電動車椅子に対する規範モデルに基づいた操縦性能改善,設計工学,第50巻,4号,pp.163-168,2015
  • Takahiro Miyamoto, Kazuki Nabekura, Hiroshi Okajima, Nobutomo Matsunaga, Steering Control of Piggyback Type Wheelchair using Avoidance intension Detected by Weight Shift International Conference on Advanced Mechatronic Systems, Kumamoto, pp.330-335, 2014
  • Tatsuya Sugano, Yusuke Dan, Hiroshi Okajima, Nobutomo Matsunaga, Zhencheng Hu, Platoon Driving Experiment of Electric Wheelchair in Narrow Space by using Model Error Compensator, International Conference on Advanced Mechatronic System, Kumamoto, pp.324-329, 2014
  • Yusuke Dan, Tatsuya Sugano, Hiroshi Okajima,Nobutomo Matsunaga, Zhencheng Hu, Indoor Platoon Driving of Electric Whellchair with Model Error Compensator along Wheel Track of Preceding Vehicle International Symposium on Advanced Control of Industrial Processes (ADCONIP) 2014, pp.219-224,2014
  • Aydin Tarik Zengin, Yutaro Maruno,Hiroshi Okajima, Nobutomo Matunaga, Direct Yaw Moment Control of Front Drive Type Electric Wheelchair with Free-casters,Journal of Control, Measurement, and System Integration 6(6), 2013
  • Yutaro Maruno,Yusuke Dan, Aydin Tarik Zengin, Hiroshi Okajima, Nobutomo Matsunaga, Maneuverability Analysis of Front Drive Type Personal Vehicle STAVi using Modeling Error Compensation System, 7th IFAC Symposium on Advanced in Automative Control, 2013_9
  • Aydin Tarik Zengin, Yutaro Maruno, Hiroshi Okajima, Nobutomo Matunaga,Improvement in Straight-ahead Stability of Front Drive Type Electric Wheelchair using Yaw-rate Control,The 2012 International Conference on Advanced Vehicle Technologies and Integration (VTI 2012) 2012
  • Yutaro Maruno,,Aydin Tarik Zengin, ,Hiroshi Okajima, Nobutomo Matunaga, Driving Experiment of Front Drive Type Electric Wheelchair using Yaw-rate Control, The SICE Annual Conference 2012,WeA11-01 pp.1408--1413 2012
  • Aydin Tarik Zengin, Yutaro Maruno, Hiroshi Okajima, Nobutomo Matunaga, Slope Driving Experiment of Front Drive Type Electric Wheelchair with Casters using Yaw-rate Compensation, Proc. of ICCAS International Conference 2012 pp.2008-2013, 2012
  • 丸野,岡島,松永,中村:平坦路走行モデルを規範とする前輪駆動型電動車椅子の姿勢制御,2011年電気学会計測制御研究会, IIC-11-004,千葉
  • Y. Maruno,H.Okajima,A. Tarik Z. and N.Matunaga, Direct Yaw Moment Control of Front Drive Type Electric Wheelchair with Free-casters,Proc. of ICCAS International Conference 2011,Seoul,2011 (ICCAS Outstanding Paper Award受賞)

痛みのモデリングと制御応用



 人間とロボットの共存においては、ロボットと人間の物理的な干渉において生ずる主観的な感覚を考慮する必要がある。その最も代表的な感覚は「痛み」であろう。このような主観的な痛みを機械に理解させる試みは、高度な学習システムの実現や安全システムの構築において新たな指標となりえると考えられる。

 本研究の目的は、機械に人間の痛みを模擬した機構を実装することにより、機械の擬人化を行い安全・安心な機械系を実現することにある。そこで、痛みの中でも人間とロボットの衝突や接触により発生する表面痛に対して2質点系でモデル化を行う。得られたモデルを用い、ゲートコントロール説に基づいて痛みと触信号のチャンネル制御機能をニューラルネットを用いて構成する。さらに、得られた表面痛モデルのロボット制御への応用を行なっている。

*2008年 AISM2008 Best Paper Award


研究業績

  • 松永,川路:表面痛のモデリングとロボット回避運動への応用,計測自動制御学会論文誌,Vol.43,No.7,pp.599-605,2007
  • 松永,赤山,川路:皮膚の積層構造に基づく機械刺激による二次痛の発生モデル,電気学会論文誌,Vol. 129-C,No.2,pp.320-327,2009
  • N.Matsuaga,Aydin T. Z.,Okajima and S. Kawaji : Emulation of Fast and Slow Pain using Multi-layered Sensor modeled on the Layered Structure of Human Skin,Journal of Robotics Vol.23,No.1,pp.173-179,2011
  • Aydin T.Z.,H. Okajima,N. MATSUNAGA,On Vibration Feedback Method for Pain Emuration and its Feedback to Human,Proc. of ICCAS International Conference 2011,Seoul,2011

肘関節の拘縮を予防する2自由度CPMデバイスの開発




研究業績

  • Nobutomo Matsunaga, Shota Miyaguchi, Hiroshi Okajima, and Shigeyasu Kawaji,Impedance Control of Two d.o.f. CPM Device for Elbow Joint,Journal of Robotics and Mechatronics,Vol.26, No.4, 2014
  • S.Miyaguchi et al., “Trajectory Generation of CPM Device for Upper Limbs Considering Constraint Caused by Joint Disorder”,J. of Robotics and Mechatronics, Vol.22, No.2, pp. 239-246, 2010
  • S.Miyaguchi et al., “Impedance Control of Two d.o.f. CPM Device for Elbow Joint,” Mechatronic Systems, Applications, A. Miella et al. (Eds.), In tech, pp. 213-226, 2010.
  • S. Miyaguchi et al., “Control Scheme of Two d.o.f. CPM Device to Suppress the Extension of Ligament of the Elbow,” Biomedical Signal Processing and Control, doi:10.1016/j.bspc.2009.02.007, 2009.
  • N. Matsunaga, S. Miyaguchi, K. Nojiri, S. Kawaji, Impedance control of CPM device with flex-/extension and pro-/supination for upper limbs, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. C 73 (9), pp.2583-2590, 2007.
  • S. Miyaguchi, N. Matsunaga, K. Nojiri, S. Kawaji, Impedance control of pro-/supination based on the skeleton model of upper limbs, in: Int. Conf. on Control, Automation and Systems, pp.968-973, 2007 ほか

非干渉化制御(熱プロセス)



 近年,包装機や成形機・半導体などの熱処理プロセスにおいて,熱処理の高品質化が強く要請されており,個々の点における温度制御のみならず面における温度の均一化が重要課題となっている。特に過渡状態における熱処理の不均一性は,製品の品質に大きく影響する。この問題の根源的克服は分布系において熱干渉にいかに対処するかにある。

 当研究室では,複数点間の温度傾斜を直接的に制御することで,各点の温度干渉を低減化する「傾斜温度制御法」を提案し、様々な産業機器への応用を行っている。

* 2003年計測自動制御学会技術賞を受賞

研究業績

  • 一政豪,岡島寛,松永信智:非最小位相系に対するモデル誤差抑制補償器の設計,計測自動制御学会論文誌,Vol. 51,No. 11,pp.794-801, 2011
  • 松永信智,仲野征彦,岡島寛,川路茂保:VRFTを用いた二次元熱板に対するフィードバック型非干渉化制御器の調整;電気学会論文集D部門,Vol. 130,No. 10,2010
  • 松永信智,南野郁夫,川路茂保,熱系のフィードバック構造型モデルに基づく均一温度制御系の設計,電気学会論文誌C,Vol.127-C, No.12 pp.2126-2132 2007
  • 松永信智、南野郁夫、川路茂保,熱系のフィードバック型モデルと非干渉制御への応用,電気学会論文誌C,Vol.127-C, No.3, pp.373-379 2007
  • 松永,仲野,岡島,川路:VRFTを用いた二次元熱板に対するフィードバック型非干渉化制御器の調整,電気学会論文誌D編,Vol.130,No.10,pp.1175-1181,2010
  • 一政豪,岡島寛,松永信智;非最小位相系に対するモデル誤差抑制補償器の設計,計測自動制御学会論文誌,Vol.51,No.11 pp.794-801,2015
  • 佐々野浩二,岡島寛,松永信智:非整数次PID制御系のメモリ制約下での実装手法の検討と熱板温度制御系による実機検証;システム制御情報学会論文誌,Vol. 23,No. 11,pp.257-264,2010

次世代自動車の制御実験



 電気自動車などの発達により,近年,冗長自由度を有する車両が多く開発されている。
 当研究室では,直接ヨーモーメント制御(DYC)やステア・バイ・ワイヤー(SBW)の設計理論の構築および実験機を用いた検証を行っている。


研究業績

  • 任,松永,川路:受動性に基づくバイラテラル制御を用いた電気自動車のステアバイワイヤ制御,日本機械学会論文集,074巻748号C編,pp.92-99,2008
  • 岡島,松永,川路:ニュートラルステア特性実現のための直接ヨーモーメント制御,計測自動制御学会論文集,Vol.45, No.3,pp. 153-159,2009
  • N. Matsunaga, Im J., S. Kawaji:Control of Steer-by-Wire Vehicles using Bilateral Control Designed by Passivity Approach,Journal of System Design and Dynamics, Vol.4 No.1,pp.50-60,2010

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