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．

该研究主题旨在实现可以支持教师的技能转移系统。要实现这样的系统，关键是设计一个人类模型，以考虑教师和学习者之间的相互作用。此外，需要使用双边控制的协作工作接口才能实现技能转移系统。今年，我们主要专注于检查人类模型和开发工作界面。在考虑相互作用的人类模型中，我们检查了使用神经网络与对方操作（外部输入）的影响相关的变化。通过一些实验，已经揭示了对这种外部输入的响应因个人而异，并且响应特征随着掌握而变化。因此，我们检查了以外部输入为模型的新神经网络的结构，并进行了基本验证。此外，通过将预制的操作模型与当前的运营输入进行比较，实验验证了对操作支持的依赖性和主观性的估计，这表明基于人类模型对相互作用进行定量评估的可能性。主要的操作接口是使用线性执行器和电线驱动界面开发的。水平的两度自由接口可以通过模型跟踪控制在任何阻抗中驾驶。在这里，通过采用反作用力估计观察者，实现了不使用力传感器的系统。此外，通过将线性执行器添加到常规系统中，导线驱动界面已成功扩展了运动范围。此外，对操作容易进行了统计评估。