ツール伝達関数の安定性に基づく人間－機械協調作業系の制御系に関する一考察

摘要

本研究では制御された動力機械を人間が物理的に直接操作し，対象物に搬送や加工などを行なうシステム：人間一機械協調作業系の，操作性を重視した制御系設計について検討する．人間一機械協調作業系の簡単な例として，ロボットマニゼユレータを直接操作して加工作業を行なう場合をFig.1に示す．この例のように，一般に人間一機械協調作業系の制御系は，複数の観測量に基づいて構成されるので複数の設計自由度を持つ．そのため，制御系のどのような伝達関数に注目すべきか検討する必要がある．特に，昨今重要視されている人間中心の設計のためには操作者から見た操作性が本質的であり，それには，動力機械と作業対象を合わせた，操作者にとっての実質的な操作対象（本論文ではこれを等価操作対象と呼ぶ）の動特性，すなわち，操作力から操作点の運動までの伝達関数（操作伝達関数）がまず第一に重要と考えられる．この伝達関数は人間一機械協調作業系の従来研究で注目すべき特性として取り上げられているだけでなく，テレマニピュレーションシステムやマスタースレーブシステムにおいても，作業対象特性を忠実に操作者に伝える透過性に次ぐ設計仕様として注目されている．マクローマイクロバイラテラルシステムに対してカヤ運動のスケーリング別にダイナミクスを持たせることによって操作伝達関数を整形している例もある．このように操作伝達関数は従来の研究でも重要視されている．しかし，操作伝達関数に応じて操作者が適応的に自身の動特性を整形する性質（動特性自己整形特性）や操作者にとっての操作性との関連はあまり検討されていない．