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カリー屋店員の水サーブ動作におけるマニピュレーション制御
【背景と目的】
別にカリー屋に限った話ではないのだが……飲食店におけるウェイター／ウェイトレスは、ゲスト（客）の机に水や料理をサーブする業務を担当する。カリー屋においては特に、水の補給は重要なタスクである。
その際、机に対して勢い良く食器を置くと、大きな音が発生しゲストに不快感を与えてしまったり、水がこぼれてしまったりする。しかし食器を置く動作があまりにゆっくりであると時間的効率が低下する。
そこで本研究では、水サーブ動作における腕のマニピュレーション制御の最適パラメータを解析的に導出し、大きな音が発生させることなく最短時間で机に食器を置く動作制御則を実現する。また、そのパラメータを人体に効率よくインプットする手法も考察する。
【実現方法】
1. 腕の動きのモデル化
まず、人体の腕の運動学モデルを立てる。人体の肩から手首までの自由度は7自由度であるが、ここでは円筒状のグラスをサーブする動作を考え、簡単のためグラスの鉛直軸での回転は無視することとする（つまり「飲み口」はどこでもよい）。したがって、橈骨と尺骨が成す面に対して垂直な手首運動は考えず、6自由度と見なす。まぁこの説明は図が無いと分かりにくいので、いつか気が向いたら図を用いて説明する。
次に、各関節の運動学を定義する。座標変換とかヤコビアンとか、マニピュレーションの話である。これはせいぜい学部レベルの話だが、私にとってはかなりむずかしいので、いつか気が向いたら続きを書く。
2. 設計制約
まず、食器が机に接触する際の速度 v を、大きな音が立たない程度に抑える必要がある。この速度に関しては、机に対して鉛直方向の成分 vsinθ のみが利く。
次に、その制約を満たした上で、出来る限り高速―時間 t 以内にサーブ動作を完了しなければならない。それならば食器が机に接触する直前まで最高速度で食器を動かし、衝突直前で急激に速度を落とせば良いように思えるが、それでは大きな加速度が発生し、グラスから水がこぼれてしまう恐れがある。よって、水がこぼれない程度に加速度 a を抑える必要がある。これが最優先事項と言ってよい。
加速度に関しては水平方向も鉛直方向も危なそうだが、鉛直方向について考えるには流体力学的アプローチが必要な感じがし、非常にむずかしそうである。よって今は、水面の傾きなどから簡単にモデル化できそうな、水平方向の加速度 acosθ についてのみ考える。しかしこれも厳密な説明は図などを要し面倒なので、いつか気が向いたら行う。
3. 最適制御パラメータの導出
腕モデルと設計制約さえ決まれば自明である。要は関節の各速度と角加速度の組み合わせ臨界を決めればよい。
4. 人体への制御則教示
サーブ対象のグラスに3次元加速度センサを取り付け、理想的な運動との偏差に比例した高圧電流を流すとかどうだろうか。これぞまさに教師信号である。
いつかもう少し真面目な答えを思いつくかもしれない。人間への動作教示というテーマは、ロボット工学の発達に伴い徐々に現実味を帯びてくるのではないだろうか。
いつかもう少し真面目な答えを思いつくかもしれない。人間への動作教示というテーマは、ロボット工学の発達に伴い徐々に現実味を帯びてくるのではないだろうか。
【考察】
こんなことを考えても何の意味もない。
【次回予告】
「カリー屋におけるQoS向上のためのタスク管理方式」
次回と言ってもいつになるか分からないが、カリー屋の業務をトラフィック理論の見地から分析する。入客フローを確率モデルや微分方程式で表現・解析したり、タスクを分類して並列実行方式を議論したりと、壮大な計画があるがどうせ最後までやらずに終わる。この次もサービスサービス。
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2009/07/11 (Sat.) Trackback() Comment(0) カレー
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