JP5211580B2 - 触覚の解析方法および触覚の解析装置 - Google Patents
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下野 誠通,桂 誠一郎,大西 公平(T.Shimono,S.Katsura,K.Ohnishi)、「環境モデルに基づく実世界力覚情報再現のための双方向モーションコントロール(Bilateral Motion Control for Reproduction of Real World Force Sensation based on the Environmental Model)」、電気学会 産業応用部門誌(IEEJ Transactions on Industry Applications)、第126−D巻第8号(Vol.126-D,No.8)、pp.1059−1068、2006年8月(August,2006) 桂 誠一郎,松本 雄一,大西 公平(S.Katsura,Y.Matsumoto,K.Ohnishi)、「マルチラテラル制御による「作用・反作用の法則」の実現(Realization of "Law of Action and Reaction" by Multilateral Control)」、米国電気電子学会 産業電子工学論文誌(IEEE Transactions on Industrial Electronics)、第52巻第5号(Vol.52,No.5)、pp.1196−1205、2005年10月(October,2005) エイ.サバノヴィチ(A.Sabanovic)「パワーエレクトロニクスおよびモーション制御システムにおけるスライディングモード(Sliding Modes in Power Electronics and Motion Control Systems),米国電気電子学会 第29回産業電子工学学会年次会議論文(Proceedings of the 29th IEEE Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society)、IECON 2003年−ロアノーク(IECON’03-ROANOKE)、pp.997−1002、2003年11月(November,2003) 富塚 誠義(M.Tomizuka)「現代メカトロニックシステム工学における各センサ(Sensors in the Engineering of Modern MechatronicSystems)」、第三回メカトロニックシステムシンポジウム論文(Proceedings of the 3rd IFAC Symposium on MechatronicSystems)、メカトロニクス2004年−シドニー(MECHATRONICS’04-SYDNEY)、pp.19−24、2004年9月(September, 2004) 大石 潔,大西 公平,宮地 邦夫(K.Ohishi,K.Ohnishi,K.Miyachi)、「負荷トルク推定に基づくDCモータのトルク−速度調整(Torque-Speed Regulation of DC Motor Based on Load Torque Estimation)」、電気学会 パワーエレクトロ二クス国際会議論文(Proceedings of the IEEJ International Power Electronics Conference,パワーエレクトロ二クス国際会議−東京(IPEC-TOKYO),第2巻(Vol.2),pp.1209−1216,1983年3月(March,1983) 大西 公平,柴田 昌明,村上 俊之(K.Ohnishi,M.Shibata,T.Murakami)、「高性能メカトロニクス用モーション制御(Motion Control for Advanced Mechatronics)」、米国電気電子学会/米国機械学会メカトロニクス論文誌(IEEE/ASME Transactions on Mechatronics)、第1巻(Vol.1)、第1号(No.1)、pp.56−67、1996年3月(March,1996) 村上 俊之,郁 方銘,大西 公平(T.Murakami,F.Yu,K.Ohnishi)、「多自由度マニピュレータにおけるトルクセンサレス制御(Torque Sensorless Control in Multidegree-of-freedom Manipulator)」,米国電気電子学会 産業電子工学論文誌(IEEE Transactions on Industrial Electronics)、第40巻第2号(Vol.40,No.2)、pp.259−265、1993年4月(April,1993) エム.バートルッツォ,ジー.エス.ブージャ,イー.スタンパッチア(M.Bertoluzzo,G.S.Buja,E.Stampacchia)、「高帯域幅トルク外乱補償器の性能解析(Performance Analysis of a High-Bandwidth Torque Disturbance Compensator)」、米国電気電子学会/米国機械学会メカトロニクス論文誌(IEEE/ASME Transactions on Mechatronics)、第9巻(Vol.9)、第4号(No.4)、pp.653−660、2004年12月(December,2004) 水落 麻里子,辻 俊明,大西 公平(M.Mizuochi,T.Tsuji,K.Ohnishi)「加速度制御システムに対するマルチレートサンプリング方法(Multirate Sampling Method for Acceleration Control System)」、米国電気電子学会 産業電子工学論文誌(IEEE Transactions on Industrial Electronics、第54巻(Vol.54)、第3号(No.3)、pp.1462−1471、2007年6月(June,2007) 入江 航平,桂 誠一郎,大石 潔(K. Irie, S. Katsura, K. Ohishi)、「複数センサに基づいた外乱オブザーバによる高度モーションコントロール(Advanced Motion Control by Multi-Sensor based Disturbance Observer)、電気学会 電気電子工学論文誌(IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering)、第1巻(Vol.1)、第1号(No.1)、pp.112−115、2006年5月(May,2006)
3 処理手段
4 記憶手段
5 表示手段
6 モータ制御手段(制御手段、システム)
13 アクチュエータ
13A マスターシステム
13B スレーブシステム
15,15A,15B 外乱オブザーバ
24 抽出手段
25 判別手段(逆引き手段)
Claims (22)
- 環境との接触動作に応じて作動するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータは、1台以上のマスターシステムおよび2台以上のスレーブシステムをネットワークで接続してなり、前記環境との接触動作における作用力を前記マスターシステムで受けると、この作用力に伴う反作用力を、前記ネットワークを介して前記スレーブシステムで生成するようになっており、
ある時間にどのような反作用力が生じているのかを、前記環境との接触動作により生じた時系列な力の触覚情報として取得し、
前記取得した前記触覚情報を時間領域で解析処理して、前記触覚情報に含まれる時間と力との関係を、周波数と振幅との関係を示す周波数分析データに変換し、
この周波数分析データから前記環境の材質または品質を抽出することを特徴とする触覚の視覚的解析方法。 - 前記周波数分析データから、前記抽出した環境の材質または品質を視覚的に表現させることを特徴とする請求項1記載の触覚の解析方法。
- 前記アクチュエータから抽出した力によって、前記触覚情報を取得することを特徴とする請求項1または2記載の触覚の解析方法。
- 前記アクチュエータが制御手段により制御されているシステムから抽出した力によって、前記触覚情報を取得することを特徴とする請求項1または2記載の触覚の解析方法。
- 前記アクチュエータからの力が、位置センサ,速度センサ,加速度センサ,電流センサ,力センサ,トルクセンサ,または歪みゲージを用いて抽出されることを特徴とする請求項3または4記載の触覚の解析方法。
- 前記アクチュエータからの力が、外乱オブザーバにより抽出されることを特徴とする請求項3または4記載の触覚の解析方法。
- 前記周波数分析データと前記環境の材質または品質とを関連付けた関連付けデータを、当該環境の材質毎または品質毎に記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項1〜6の何れか一つに記載の触覚の解析方法。
- 前記解析処理が行なわれると、この比較対象となる周波数分析データと前記記憶手段から読み出される関連付けデータの周波数分析データとを比較し、前記比較対象となる周波数分析データに一致または類似する前記環境の材質または品質を、前記関連付けデータから特定することを特徴とする請求項7記載の触覚の解析方法。
- 前記取得した触覚情報をフーリエ変換またはウェーブレット変換またはコサイン変換により時間領域で解析処理することを特徴とする請求項1〜8の何れか一つに記載の触覚の解析方法。
- 前記周波数分析データを位置領域で解析処理し、
この位置領域の解析処理が、有限要素法により行なわれ、離散的な各位置の前記周波数分析データを連続して補間する機能を有することを特徴とする請求項1〜9の何れか一つに記載の触覚の解析方法。 - 前記記憶手段に記憶される関連付けデータから、前記周波数分析データを検索対象として前記環境の材質または品質を特定する逆引き機能を備えたことを特徴とする請求項7記載の触覚の解析方法。
- 環境との接触動作に応じて作動するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータは、1台以上のマスターシステムおよび2台以上のスレーブシステムをネットワークで接続してなり、前記環境との接触動作における作用力を前記マスターシステムで受けると、この作用力に伴う反作用力を、前記ネットワークを介して前記スレーブシステムで生成する構成を有し、
ある時間にどのような反作用力が生じているのかを、前記環境との接触動作により生じた時系列な力の触覚情報として取得する入力手段と、
前記取得した前記触覚情報を時間領域で解析処理して、前記触覚情報に含まれる時間と力との関係を、周波数と振幅との関係を示す周波数分析データに変換する処理手段と、
この周波数分析データから前記環境の材質または品質を抽出する抽出手段と、を備えたことを特徴とする触覚の解析装置。 - 前記処理手段は、前記周波数分析データから、前記抽出した環境の材質または品質を視覚的に表現させるものであることを特徴とする請求項12記載の触覚の解析装置。
- 前記アクチュエータから抽出した力によって、前記触覚情報を取得する構成としたことを特徴とする請求項12または13記載の触覚の解析装置。
- 前記アクチュエータが制御手段により制御されているシステムから抽出した力によって、前記触覚情報を取得する構成としたことを特徴とする請求項12または13記載の触覚の解析装置。
- 前記アクチュエータからの力を、位置センサ,速度センサ,加速度センサ,電流センサ,力センサ,トルクセンサ,または歪みゲージを用いて抽出する構成としたことを特徴とする請求項14または15記載の触覚の解析装置。
- 前記アクチュエータからの力を抽出する外乱オブザーバを備えたことを特徴とする請求項14または15記載の触覚の解析装置。
- 前記周波数分析データと前記環境の材質または品質とを関連付けた関連付けデータを、当該環境の材質毎または品質毎に記憶手段に記憶させる構成としたことを特徴とする請求項12〜17の何れか一つに触覚の解析装置。
- 前記解析処理が行なわれると、この比較対象となる周波数分析データと前記記憶手段から読み出される関連付けデータの周波数分析データとを比較し、前記比較対象となる周波数分析データに一致または類似する前記環境の材質または品質を、前記関連付けデータから特定する判別手段をさらに備えたことを特徴とする請求項18記載の触覚の解析装置。
- 前記処理手段は、前記取得した触覚情報をフーリエ変換またはウェーブレット変換またはコサイン変換により時間領域で解析処理するものであることを特徴とする請求項12〜19の何れか一つに記載の触覚の解析装置。
- 前記処理手段は、前記周波数分析データを位置領域で解析処理するものであり、
この位置領域の解析処理が、有限要素法により行なわれ、離散的な各位置の前記周波数分析データを連続して補間する機能を有することを特徴とする請求項12〜20の何れか一つに記載の触覚の解析装置。 - 前記記憶手段に記憶される関連付けデータから、前記周波数分析データを検索対象として前記環境の材質または品質を特定する逆引き手段を備えたことを特徴とする請求項18記載の触覚の解析装置。
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