Interaction Model between Trainer and Trainee for Skill Transfer System

技能转移系统培训师和学员之间的交互模型

• 批准号: 22H01455
• 负责人: 五十嵐 洋
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tokyo Denki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01455/
• 关键词: 人間機械系; 機械学習; 技術伝承; 相互作用オブザーバ; 技能伝承; 人間モデル; 相互作用; 教示者支援

本研究課題は，教示者を支援できる技能伝承システムの実現を目指している．このようなシステムを実現するためには，教示者と学習者の相互作用を考慮した人間モデルの設計が鍵となる．また，技能伝承システムを実現するためのバイラテラル制御を用いた協調作業インタフェースが求められる．本年度は主に人間モデルの検討と作業インタフェース開発に注力した．相互作用を考慮した人間モデルについて，ニューラルネットワークを用いて相手の操作（外部入力）の影響に伴う変化を考察した．いくつかの実験を通して，この外部入力に対する応答は，個人差が大きく，さらに熟達とともにその応答特性が変化することが明らかとなった．そこで，外部入力も含むモデル化する新しいニューラルネットワークの構成を検討し，基礎検証を行っている．さらに，事前にモデル化した操作モデルと，現在の操作入力とを比較することで，操作支援への依存性，主体感の推定について実験検証を行い，人間モデルを基準とする相互作用の定量評価の可能性を示唆した．操作インターフェースは主に，リニアアクチュエータを用いた水平2自由度インタフェースと，ワイヤ駆動形インタフェースの開発を行った．水平2自由度インタフェースは，モデル追従制御により，任意のインピーダンスでの駆動を可能とした．ここで，反力推定オブザーバを採用することで，力センサを用いないシステムを実現した．また，ワイヤ駆動インタフェースは，従来のシステムにリニアアクチュエータを追加することで可動範囲を拡張することに成功した．さらに，操作性について統計的な評価を行った．

该研究项目旨在实现一个可以支持教师的技能转移系统。为了实现这样的系统，关键是设计一个考虑到教师和学习者之间互动的人体模型。此外，需要使用双边控制的协作工作界面来实现技能转移系统。今年，我们主要关注人体模型的研究和工作界面的开发。对于考虑交互的人体模型，我们使用神经网络来检查对方操作（外部输入）的影响所引起的变化。通过多次实验，我们发现，人与人之间对外部输入的反应差异很大，而且反应特征会随着技能的不同而变化。因此，我们正在考虑配置一个新的神经网络，对外部输入进行建模，并进行基本验证。此外，通过比较预先建模的运营模型和当前的运营输入，我们实验验证了对运营支持的依赖和代理感的估计，并定量评估了基于人体模型的交互的可能性。对于操作界面，我们主要开发了使用线性执行器和线驱动界面的水平二自由度界面。水平二自由度接口允许通过模型跟随控制以任意阻抗进行驱动。通过采用反作用力估计观测器，我们实现了不使用力传感器的系统。此外，线驱动接口通过在传统系统中添加线性致动器，成功地扩大了运动范围。此外，我们还对可操作性进行了统计评估。