Copyright (c) 2008,2009,System and Control Lab.Toyohashi University of Tech.All rights reserved.
   
     
   
     
 
       
   
【報告】2011年1月31日 仙台高専との遠隔制御講義・実験を実施しました
【報告】2011年1月17日 木更津高専との遠隔制御講義・実験を実施しました
【報告】2011年11月24日 石川高専との遠隔制御講義・実験を実施しました
【報告】2011年11月12日 小山高専との遠隔制御講義・実験を実施しました
【報告】2011年10月8日,9日,10日 豊田高専オープンキャンパスにおいて遠隔制御実験を実施しました
【報告】2011年9月27日 舞鶴高専との遠隔制御講義・実験を実施しました
【報告】2011年9月10日 岐阜高専との遠隔制御講義・実験を実施しました
【報告】2010年1月27日 熊本高専熊本キャンパスとの遠隔制御講義・実験を実施しました.
【報告】2010年1月13日 仙台高専広瀬キャンパスとの遠隔制御講義・実験を実施しました.
【報告】2009年12月15日 石川高専との遠隔制御講義・実験を実施しました.
【報告】2009年11月27日 小山高専との遠隔制御講義・実験を実施しました.
【報告】2009年11月11日 木更津高専との遠隔制御講義・実験を実施しました.
【報告】2009年10月19日 舞鶴高専との遠隔制御講義・実験を実施しました.
【報告】2009年9月4日 岐阜高専との遠隔制御講義・実験を実施しました.
【報告】2009年2月18日 第9回 インターネット活用教育実践コンクール
     本プロジェクトの2007年度実績が実践奨励賞を受賞しました.
 
 
   
 
 
 インターネットの普及と高速化に伴い,遠隔地間で情報や環境,さらには感覚情報や経験を共有し,様々な応用を実現できる状況になりつつあります.これらメリットは,一般の情報伝送メディアとインターネットとの大きな違いであり,その応用の一つとして,高度な遠隔教育の実現も考えられます.
 すでに,ロボット工学分野においては,危険な現場の保守や未踏地探索,高度医療技術提供の実現などにインターネットを介した遠隔制御が応用されていて,それらの一部は実証実験を経て,学術研究領域と実用化検討領域を形成しています.
 しかし,これらの研究・実験の実施においては,通信事業者の技術支援はもとより,機械工学・ロボット工学・電気電子・情報・医療などの各専門家の共同参画による,知識と人材の支援が必要です.加えて,遠隔制御の実施には,遠距離2地点(またはそれ以上の)研究施設・設備の確保が不可欠です.そのため,研究実施者は限られてしまい,基礎実験実施の敷居が低いとはいえません.一方,工学教育の見地からは,先端的な研究や技術に直接触れて体験する実習は,技術分野への興味・関心を高めるよいきっかけとなります.これらのことから,先端技術を導入した実験環境を広く普及させることは研究・教育の両面で重要な課題の一つであると考えます.
 そこで,本研究プロジェクトでは,豊橋技術科学大学を中心とした高専との連携プロジェクト体制を構築し,
1)高専における遠隔制御実験基盤の構築
2)高専学生を対象とした遠隔制御体験型実習の内容検討と実施
の2点を目的として,基礎システムの構築と基礎実験,ならびに遠隔制御体験型実習の試行を行っています.
 本プロジェクトは2007年度より国内5高専との連携研究プロジェクトとして活動を開始し,ネットワーク環境の調査および実験実施プロセスの構築を行いました.2008年度には国内9高専へと連携組織を拡大し,このうち制御工学・情報通信工学等の専門科目との連携による体験実習プログラムの構築を行っています.
 また,2008年度には,学術情報ネットワーク(SINET)の新サービス試行モニターとして函館高専−豊橋技科大間における通信優先制御の適用を受け,特に音声や映像の通信品質改善に関する実験も行なっています.
 
プロジェクトを支える遠隔実験装置群
     
 
2自由度マスタ/スレーブロボットは,各関節に電磁ブレーキを装備したマスタアームと,各関節にサーボモータを搭載したスレーブアームにより構成されます.スレーブアーム先端に取り付けた力覚センサにより力覚情報を検出し,マスタアームへ力覚フィードバックを行います.マスタアームでは,電磁ブレーキを駆動することでアーム操作に対する反力を操作者に提示します.またマスタアームは,機構的な受動性を有するシステムを構成しており,制御系の安定性も保証しています.

1自由度パドルシステムは,パドル駆動軸にモータ・エンコーダを装備し,操作指令とともに能動的な力覚提示が可能です.操作反力は,レバーに貼り付けたひずみゲージで検出し,駆動軸のモータ出力により提示します.また同一の装置を4基保有しており,例えば上下と左右の独立制御指令やレバー間での操作力競合などが実現できます.

     
   
天井クレーンシステムは,工場内搬送系として広く利用されている天井走行式クレーンシステムを模擬しており,搬送物の平面搬送動作に加え,上下方向の巻き上げ下げ操作も可能です.遠隔制御実験においては,各動作方向の速度指令を受けて動作するとともに,荷物の振れ角および上下方向の荷重検出センサ値を,フィードバック情報として利用可能です.
 
                 
各拠点高専と豊橋技科大間で実施した体験実習
 
                 
遠隔制御による迷路通過タスクは,設置した迷路を,2自由度マスタ/スレーブシステムのスレーブアーム先端の力覚センサ部が通過可能となっており,迷路壁面へセンサ部が接触するとマスタアームを操作する際の反力が増加する構造になっています.

               
 
操作用パドル
     
遠隔クレーン操作では,天井クレーンの遠隔制御による荷物搬送タスクを設けました.荷物搬送タスクでは,パドルを2台操作者(高専)側に設置し,天井クレーンを操作対象として,天井クレーン装置を側面からWeb カメラで撮影し,荷物の左右搬送方向と上下方向の2次元クレーンとみなしています.また,パドルには,力覚情報として荷物の揺れ,重さがフィードバックされます.

 
   
 
遠隔触覚体験では,遠隔地間で物体硬さを触知覚により判別するタスクを設定しました.本体験では,パドルを高専・豊橋技科大に各1台,設置しました.実験装置間には位置−力帰還型バイラテラル制御系を実装し,相互の動作および操作負荷力を伝達しあうシステムとなっています.そして豊橋技科大側においては,弾性の異なる3種類の対象物体を用意し,パドルの押し込み力による物体判別を体験できます.

                     
   
           
遠隔ドリル切削では,遠隔地間でドリルを用いて合板に穴を開けるタスクを設定しました.本体験では,パドルを高専・豊橋技科大に各1台設置し,遠隔触覚体験同様に相互の動作および操作負荷力を伝達しあうシステムとなっています.高専側パドルにはドリル回転スイッチ,豊橋技科大側パドルにはドリルを接続しています.そして,カメラ映像に加え,切削開始時や貫通時には操作抵抗が変化し,それらを感じながら合板を切削することができます.

 
 
プロジェクト実施以前の試行実績
平成17年度 岐阜工業高等専門学校 電子制御工学科「ロボット応用」
  ・ジョイスティックによる遠隔クレーン操作 体験参加者10名
平成18年度 岐阜工業高等専門学校 電子制御工学科「ロボット応用」
  ・2自由度アームロボットを用いた迷路通過 体験参加者10名
プロジェクト初年度の実績<全受講者を対象とし,体験実習を中心に実施>
平成19年度 岐阜工業高等専門学校 電子制御工学科「ロボット応用」
  ・2自由度アームロボットを用いた迷路通過 体験参加者30名
  小山工業高等専門学校 電子制御工学科「応用制御工学」
  ・2パドルシステムによる遠隔クレーン操作 体験参加者36名
  熊本電波工業高等専門学校 情報通信工学科「情報通信工学実験」
  ・2パドルシステムによる遠隔クレーン操作 体験参加者38名
  石川工業高等専門学校 電気工学科「自動制御」
  ・1パドルシステムによる遠隔触覚体験 体験参加者44名
プロジェクト2年度の実績<体験者を限定し,遠隔制御との関連性に関する講義を中心に実施>
平成20年度 岐阜工業高等専門学校 電子制御工学科「ロボット応用」 受講者35名(うち体験者20名)
  ・2パドルシステムによる遠隔クレーン操作
  舞鶴工業高等専門学校 電子制御工学科「制御工学1」 受講者42名(うち体験者20名)
  ・2パドルシステムによる遠隔クレーン操作
  木更津工業高等専門学校 電子制御工学科「情報工学」 受講者34名(うち体験者20名)
  ・2パドルシステムによる遠隔クレーン操作
  小山工業高等専門学校 電子制御工学科「応用制御工学」 受講者35名(うち体験者20名)
  ・2パドルシステムによる遠隔クレーン操作
  石川工業高等専門学校 電気工学科「制御工学I」 受講者45名(うち体験者20名)
  ・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
  熊本電波工業高等専門学校 情報通信工学科「情報通信工学実験」 受講者34名(うち体験者20名)
  ・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
  仙台電波工業高等専門学校 電子制御工学科「制御理論」 受講者34名(うち体験者20名)
  ・2パドルシステムによる遠隔クレーン操作
プロジェクト関連実験<本プロジェクトシステムを用いた実験実施>
平成20年度 CEATEC JAPAN 2008 はこだてITモール(一般による体験デモ) 体験者157名(アンケート回収数)
  ・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
  函館工業高等専門学校 SINET新サービス試行モニター実験
  ・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作 体験者30名
プロジェクト3年度の実績<体験者を限定し,遠隔制御との関連性に関する講義を中心に実施>
平成21年度 岐阜工業高等専門学校 電子制御工学科「ロボット応用」 体験者20名
  ・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
  舞鶴工業高等専門学校 電子制御工学科「制御工学1」 体験者20名
  ・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
  木更津工業高等専門学校 電子制御工学科「情報工学」 体験者20名
  ・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
  小山工業高等専門学校 電子制御工学科「応用制御工学」 体験者20名
  ・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
  石川工業高等専門学校 電気工学科「制御工学I」 体験者20名
  ・2パドルシステムによる遠隔クレーン操作
  仙台電波工業高等専門学校 広瀬キャンパス
電子制御工学科「制御理論」
体験者20名
  ・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
  熊本電波工業高等専門学校 熊本キャンパス
情報通信工学科「情報通信工学実験」
体験者20名
・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
プロジェクト年度の実績<体験者を限定し,遠隔制御との関連性に関する講義を中心に実施>
平成22年度 岐阜工業高等専門学校 電子制御工学科「ロボット応用」 体験者20名
・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
舞鶴工業高等専門学校 電子制御工学科「制御工学2」 体験者20名
・2パドルシステムによる遠隔クレーン操作
豊田工業高等専門学校 オープンキャンパス機械工学セッション 体験者169名
・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
小山工業高等専門学校 電子制御工学科「応用制御工学」 体験者20名
・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
石川工業高等専門学校 電気工学科「制御工学I」 体験者40名
・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
木更津工業高等専門学校 電子制御工学科「情報工学」 体験者40名
・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
  仙台高等専門学校 情報ネットワーク工学科「制御理論」 体験者40名
・1パドルシステムによる遠隔ドリル操作
 
   
   
 
 
三好孝典 豊橋技術科学大学工学部機械工学系 (平成17年度〜 )
今村 孝 豊橋技術科学大学工学部機械工学系 (平成17年度〜 )
岡部正幸 豊橋技術科学大学情報メディア基盤センター (平成19年度〜 )
北川秀夫 岐阜工業高等専門学校電子制御工学科 (平成17年度〜 )
市村智康 小山工業高等専門学校電子制御工学科 (平成19年度〜 )
西山英治 熊本高等専門学校情報通信エレクトロニクス工学科 (平成19年度〜 )
河合康典 石川工業高等専門学校電気工学科 (平成19年度〜 )
小山慎哉 函館工業高等専門学校情報工学科 (平成19年度〜 )
川田昌克 舞鶴工業高等専門学校電子制御工学科 (平成20年度〜 )
沢口義人 木更津工業高等専門学校電子制御工学科 (平成20年度〜 )
大場 譲 仙台高等専門学校情報ネットワーク工学科 (平成20年度〜 )
兼重明宏 豊田工業高等専門学校機械工学科 (平成20年度〜 )
学生スタッフ 豊橋技術科学大学
  久保和也,弓場豊大,高森和博
  柴田悠次,美間康平,松崎貴大
  糸数建太,細野公蔵,赤松陽介
 
 
岐阜工業高等専門学校
小山工業高等専門学校
熊本高等専門学校
石川工業高等専門学校
函館工業高等専門学校
舞鶴工業高等専門学校
木更津工業高等専門学校
仙台高等専門学校
豊田工業高等専門学校
遠隔リハビリテーションロボット
ロボットハンドの双方向遠隔制御 サイバーマニピュレータ
 
     
 
今村 孝