柔らかく変形しやすい物体のマニピュレーション過程の解析に関する研究

• Project/Area Number: 08750315
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 若松 栄史 大阪大学, 工学部, 助手 (60273603)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1996: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: マニピュレーション / 柔軟物 / 変形

Research Abstract

本研究は、柔らかく変形しやすい物体のマニピュレーション過程について解析を行い、物体を安全に操って作業を遂行させるためのマニピュレーション戦略を導出することを目的としている。このためには主として(1)物体の変形形状の解析、(2)マニピュレーション過程のモデル化、(3)マニピュレーション過程の評価手法の確立が必要となるが、このうち(1)と(3)に対して成果を得ることができた。
まず、変形しやすい物体の変形解析としては、既に変形形状の推定に関して成果をあげている線状物体の解析手法を応用して、薄板状物体の変形形状を導出することを可能とした。また、薄板状物体の変形形状計測実験を行い、この手法が変形形状の推定に妥当であることを確認した。更に、マニピュレーション作業の高速化を考慮した場合、物体の変形における動的効果を無視することはできないため、線状部品を例にとって、運動エネルギー等、動的変形に関する定式化を行った。この定式化に基づき、物体の動的変形形状を数値的に導出した。この動的変形解析についても検証実験を行い妥当性を得ることができた。
一方、変形しやすい物体のマニピュレーション作業における評価指標としては、従来のforce closureの概念を拡張した、bounded force closureという概念を提案し、これより導かれる最大許容外力およびモーメントによって、ハンドが位置制御される場合の把持の安定性を定量的に評価できることを示すことができた。