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開放特許抄録集


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整理番号:0094 印刷用PDF
特許名称 触覚制御方法及び触覚制御装置
発明者
略歴/業績他 
研究室概要
大石 潔、 桂 誠一郎、 鈴山 駿行

利用分野

産業用ロボット、工作機械、自動車・医療技術、教育関連機器等、遠隔操作を利用する各種技術分野

発明の目的 複数台のロボットによる触覚情報の共有制御を実現可能にするために、マスタと同数のスレーブを用意したり、環境をモデル化することなく、複数台のロボットによる触覚情報の共有制御を実現すること、及び各マスタ間における触覚情報の分離制御を可能にすること等を目的とします。
概要 触覚伝達技術の一つであるバイラテラル制御であって、マスタとスレーブとの間で位置(姿勢)と力の状態を一致させるように制御することによって、マスタからスレーブへの位置制御と、スレーブからマスタへの力制御を同時に行ないます。
特徴・効果 この制御方法を応用すると、遠隔操作により作業時の加工反力や振動などの情報を操作者が感じ取ることができ、あたかも直接手で触れて作業しているかのように操作することによって、例えば遠隔地から爆発物を処理したり、遠隔地から手術を行ったりするなどの作業を極めて精巧に行うことが可能となります。
発明の詳細・
図面等

【特許請求の範囲】
複数台のマスタと、一台以上のスレーブとを備え、操作者によるそれぞれの前記マスタの操作に応じて動作するように、環境に接触する前記スレーブを制御する触覚制御方法において、第1外乱オブザーバにより前記マスタおよび前記スレーブに加わるそれぞれの外力を推定し、その推定値を前記マスタおよび前記スレーブの入力にそれぞれフィードバックすることで、加速度次元で当該マスタおよび当該スレーブを個々に制御するステップを備え、前記マスタおよび前記スレーブからの各位置応答を、実空間における第1加速度応答値としてそれぞれ取得し、その中で選択される2つの前記第1加速度応答値の差を各々算出して仮想空間に変換出力する差モード生成のステップと、前記仮想空間に設けられ、前記差モード生成のステップからの各出力に基づいて、前記マスタおよび前記スレーブの位置変位をそれぞれゼロにするために、加速度次元での位置指令値を各々生成する位置制御のステップと、前記仮想空間からの前記各位置指令値を、実空間における前記マスタおよび前記スレーブへの第1加速度参照値にそれぞれ変換して出力するステップと、を行ないながら、第2外乱オブザーバにより前記マスタおよび前記スレーブの各反力を推定し、実空間におけるそれぞれの力応答を第2加速度応答値として出力するステップと、前記各第2加速度応答値を加算して前記仮想空間に出力する和モード生成のステップと、前記仮想空間に設けられ、前記和モード生成のステップからの出力に基づいて、前記マスタおよび前記スレーブが作用・反作用の法則を満たすような力応答に見合う第2加速度参照値を、当該マスタおよび当該スレーブにそれぞれ出力する力制御のステップと、を行なうことを特徴とする触覚制御方法。

【詳細】
図は、本触覚制御装置の説明図で、マスタ1,2とスレーブ5からなる3台のロボットにより構成された直線運動用のリニアアクチュエータで、直線方向に摺動するリニアモータ94の可動部93それぞれの位置をリニアエンコーダ95で検出します。
動作は、最初に第2マスタ2を動かして、スレーブ5を対象物3に接触させます。次に第1マスタ1の入力を加え、第1マスタ1と第2マスタ2により対象物3に接するスレーブ5を動作させます。
このように、第1マスタ1の動きが第2マスタ2に伝達されることから、例えば遠隔地で複数台のシステム間のアクチュエータの動きを人工的に再現する触覚共有制御が可能となります。

触覚制御装置の動作概要図
触覚制御装置の動作概要図
ライセンス情報
  • 特許登録番号:第4876246号
  • 登録日:H23年12月9日(2011年)
  • 権利満了日:H38年3月3日(2026年)
  • 実施許諾:可
  • 権利譲渡:否
事業化情報
  • 実施実績:無し
  • 許諾実績:無し
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