【研究領域課題番号】20H00616 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ヒューマンインターフェイス / ヒューマンインタフェース / インタフェース / 制御 / AI / 知的制御 / 最適化 / 協調

【研究成果の概要】

本研究は以下の３つの技術分野に分けて取り組んだ。(A)各軸方向の反力のモデル化、(B)AIを用いた各入力識別、(C)利き手/非利き手の協調制御の構築
「(A) 各軸方向の反力のモデル化」については、これまでの開発したインタフェースは、各軸方向に入力した分だけロボットの速度量を調整するシステムであり、操作者は各軸方向の入力量を知覚しにくいという問題点が存在している。これを解決するためには、操作者がどのように荷重を作用させインタフェースを操作するかを的確に把握することが重要である。このため、回転反力推定の実験と並進反力推定の実験を実施した。さらに、新たなインタフェースに適用可能なモデル開発を実施した。「(B) AIを用いた各入力識別」については、人間が機械を操作する場合において、機械の構造を必ずしも把握していない。このため、制御機構と人間の動作において、方向に関する干渉が発生する。この干渉を解消するために機械学習による解決を考えている。準備段階で実施していたドローンを用いた実験データにより検討を重ね、追加実験を実施した後に、機械学習用のデータを取得した。「(C)利き手/非利き手の協調制御の構築」では、ロボットによる作業のうち、複雑かつ大規模なものを想定している。すなわち、操作に関して、両手、両足などを用いて、ロボット全体を操作するような状況を想定する。まずは、両手として、利き手・非利き手の連動を想定して研究を実施するが、複数のインタフェースを用いた実験環境の構築を進めた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】36,920千円 (直接経費: 28,400千円、間接経費: 8,520千円)

【研究分野】農業機械

【研究領域課題番号】01440015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

自動制御 / 人工知能 / 生物生産 / 耕うん / 播種 / 除草 / かんがい / 組織培養 / 機械・装置 / 制御 / 超音波 / 圃場作業 / 細織培養 / 細胞培養 / 植物体 / AI

【研究成果の概要】

本研究では、耕うん、播種・間引・除草、かんがい、組織培養の諸作業について、それそれ新しい視点に基づく因子をとりあげ、それらを他の因子と組み合わせ、人工知能ないしそれに準じる手法によって機械を制御したり、設計したりすることを試みた。
耕うんシステムに関する研究としては、きわめて多くの因子を考慮しなけれがならないミニマムティレッジとりあげ、これに多用されているスプリングタインの特性を明らかにするとともに、各種タインの圃場作業性能を調べ、これらを基にして、人工知能によるミニマムティレッジ機械設計計画法を追求し、そのためのエキスパートシステムを構築した。
播種・間引・除草については、播種機設計のための大豆種子を例にとり、その3次元形状画像解析によって、これまでとりあげられなかった形状要素を定式化し、精密播種に役立つ基礎データを得た。また葉形の画像解析による作物・雑草の識別法の研究を行い、条件によって68-95%の確率で雑草を識別することが可能で、除草の完全自動化の基礎とすることができた。
かんがいの自動化では、これまで肝心の作物の水分状態に関する因子がとり入れられていなっかたので、植物の体内水分状態の計測・制御に関する研究を進めて、自己回帰モデルによる最適制御を試みた。すなわち最適レギュレータによる動的制御を行い、人力側の状態変数に対して出力側の重み関数を1:10の範囲で変化させると良い制御結果が得られた。
植物組織培養装置に関しては、画像処理のアルゴリズムの研究を通じて1mm以下の微少なプロトコームの自動移植ロボットシステムを開発した。形状記憶合金アクチュエータを利用したソフトハンドリンググリッパを試作し、プロトコームを一つずつ新鮮な培地上に7mm間隔の格子上に着床させる制御を行い、一個当り約8秒で作業を行うことができた。

【研究種目】一般研究(A)

【研究期間】1989 - 1992

【配分額】25,800千円 (直接経費: 25,800千円)