論文集抄録

〈Vol.47　No.4(2011年4月)〉

タイトル一覧

［論　　文］

• ■ 自由度が制限された多指ハンドロボットにおける対象物運動と内力の選択と制御
• ■ 観測範囲に制限のあるセンサ同士の統合によるロボットの行動生成法
• ■ CO2排出量を考慮した分散EMSの多期間問題への拡張
• ■ ヒューマノイドのための階層化イメージセンシングシステム-注目領域分割とフレーム評価による床処理領域の絞り込み-

［ショート・ペーパー］

• ■ AD/DA変換におけるプレフィルタとポストフィルタの二段階設計

［論　　文］

■ 自由度が制限された多指ハンドロボットにおける対象物運動と内力の選択と制御

和歌山大学・長瀬　賢二，京都製作所・藤田　健次

　本研究では，単純に関節の数が少ない，もしくは，関節が他の関節に連動して動くなどにより，ハンドロボットの関節の自由度が対象物運動と内力のすべてを制御するのに不十分な状況において，制御変数と対象物運動，内力が明確に対応した制御系設計法について考えた．制御系の設計においては，対象物運動と内力との関係が明らかにされている，関節の自由度に制限のない冗長なシステムを仮想的に考え，そのシステムに対し，上記関節の拘束を加えた定式化を行うことにより，関節角・対象物運動と内力に関する，新しいシステム表現（運動方程式，拘束条件）を導いた．導出されたシステム表現は，対象物運動と内力に関する運動変数を陽に含んでおり，制御変数の選択式を新たな拘束条件として導入することにより，制御変数を関節角・対象物運動，内力の関数として陽に指定することが出来る．また，上記制御変数の軌道追従は，上記システム表現に対し,単純な線形化補償器を設計することなどで容易に実現できる．提案手法は，制御変数を対象物運動と内力の関数として陽に指定できるため，物体の設置・運搬など，物体の把握・操りの制御へ直接適応することが可能である.手法の有効性は，関節の一部に従動関節を有するハンドロボットを用いたシミュレーションにより検証した．

■ 観測範囲に制限のあるセンサ同士の統合によるロボットの行動生成法

東京農工大学・栗田英介，
東京農工大学/理化学研究所RTC・小林祐一，日本大学・郷古　学

　未知環境で動くロボットの活動範囲を広げるためには複数のセンサを搭載することが有効であるが，一般にセンサには観測範囲の制限が存在し，観測可能な範囲が重ならない複数のセンサを利用してロボットの動作を生成することは簡単ではない．本論文では，センサ観測と世界座標系でのロボットの運動の関係が未知であるという前提のもと，観測範囲に制限のある複数のセンサの情報を利用して行動を生成する方法を提案する．提案法では，各センサに関する運動指令に対するセンサ観測値の変化（Jacobi行列）を推定し，これを拡散学習にもとづいて仮想的に外延することで，観測範囲外でのセンサの値を仮想的に推定できる．このように外延により得られた観測値と別のセンサの観測値との間の対応をとることで，観測可能範囲の重ならない複数のセンサの観測空間を統合し，行動を生成する．提案する行動生成法を2種類のロボット制御問題に適用し，有効性を検証した．手先に距離センサを搭載し，手先位置をカメラで計測できるマニピュレータによる床へのリーチング行動，カメラおよび腹側に距離センサを搭載した移動ロボットによる壁沿い走行位置へのリーチング行動，という2種類の行動生成問題において，カメラの視野範囲内から視野範囲外に出て，距離センサが望ましい値をとる状態まで動作生成を行うことが可能であることを確認した．

■ CO2排出量を考慮した分散EMSの多期間問題への拡張

大阪大学・室田 勇輝，宮本 俊幸，
三菱電機・森 一之，北村 聖一，山本 隆也

　地球環境保全に関し，温暖化の主因であるCO2排出量の規制が21世紀の最重要課題のひとつとなっている．この実現のためには，エネルギーの有効利用と供給の効率化が不可欠である．我々は，電力エネルギーおよび熱エネルギーが自由に売買できる区域(群)を想定し，群内の工場やビル等の企業体が，エネルギー売買を考慮しながらCO2排出量制約を満たす最適運転を行うための，分散エネルギーマネジメントシステム(分散EMS)を提案している．これまで我々は単一期間における分散EMSを提案している．本研究では，分散EMSの多期間問題への拡張について検討する．まず，多期間問題におけるエネルギー取引手法および企業体の意思決定手法を提案する．その後計算機実験により提案手法の有用性を示す．

■ ヒューマノイドのための階層化イメージセンシングシステム-注目領域分割とフレーム評価による床処理領域の絞り込み-

千葉工業大学・戸田健吾，富山　健

　ヒューマノイド歩行中の「ブレを含む画像列から処理対象を段階的に絞り込んでいく」ことを目的とする階層化イメージセンシングシステムを提案する．提案システムの特徴は，1)ブレを含む画像列中から，視野内のどこを見るのかを決定するために，画像上の大局的な情報から周囲とは異質な領域の抽出を行う「注目領域分割アルゴリズム」を導入すること，そして，2)カメラの運動速度と画像に含まれるエッジ量を利用してブレを評価し，著しく情報の劣化したフレームを排除する「フレーム評価」を導入することにある．さらに，これらの処理を，3)段階的に処理対象を絞り込んでいくフレームワークとして実装し，小型ヒューマノイドmorph2にて実証実験を行うことでその有効性を示した．

［ショート・ペーパー］

■ AD/DA変換におけるプレフィルタとポストフィルタの二段階設計

熊本大学・岡島　寛，松永　信智

　アナログ信号による伝送はノイズの影響を受けやすいことから，信号をディジタル化した後に再度アナログ信号として復元するAD/DA変換は重要な要素技術である．代表的なものとしてΔΣ変調器などが挙げられ，広く利用されている．ΔΣ変調を含むAD/DA変換においては，ΔΣ変調器を用いてディジタル化された信号が高周波ノイズを重畳することから，再変換時にローパスフィルタでノイズ除去を行う．このとき，ΔΣ変調器とローパスフィルタからなるAD/DA変換回路が持つべき性質としては，低量子化ノイズ特性と低歪性があり，この実現のために様々な設計法が提案されている．
　これに対し本研究では，ポストフィルタ（ローパスフィルタ）だけでなくΔΣ変調前の信号を整形するためのプレフィルタを含むAD/DA変換系を提案し，2つのフィルタの有効な設計法を示す．逆フィルタを用いて2つのフィルタ構造を限定することで低量子化ノイズ特性と低歪性の問題を分離して評価する方法を与える．さらに，その分離特性に基づいた2段階設計の方法を示し，数値例で有効性を検証する．