異なる世界を結ぶ知能化操作システムの開発研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04044050
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 光石 衛 東京大学, 工学部, 助教授 (90183110)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SUH Nam マサチューセッツ工科大学, 工学部, 教授 ; KRAMER Bruce ジョージワシントン大学, 工学部, 教授 ; 畑村 洋太郎 東京大学, 工学部, 教授 (40010863) ; 長尾 高明 東京大学, 工学部, 教授 (80010685)
• Keywords: 異なる世界 / 臨場感伝送 / 3次元ジョイスティック / フォークディスプレイ / 多軸力情報-聴覚情報変換 / マイクロ・ハンドリング・システム / テレ・オペレーション / 人工現実感

Research Abstract

本年度は、主に次のことを行った:(i)3次元ジョイスティックの製作、(ii)多軸力情報-聴覚情報変換法の確立、(iii)微細操作加工システムの製作、(iv)国内での遠隔操作加工実現。本研究では、極微の世界や宇宙空間、あるいは、地球の裏側のように人間が通常備える感覚器官をもってしては直接知覚することができない環境を「異なる世界」と呼ぶ。
まず、3次元ジョイスティックは異なる世界で生じる現象を力覚情報として操作者に提示するための装置である。3次元ジョイスティックは、直動機構、アクチュエータ、エンコーダ、3軸力センサ、コントローラから成る。本研究ではスレーブに相当する工作機械およびマイクロ・ハンドリング部が3次元直交系であるため、マスタに相当する3次元ジョイスティックも3次元直交系とした。ジョイスティックの動作は速度制御型のモータ・ドライバーによりDCモータを駆動することによって行われる。操作者の手からの力を検出するために3軸の力センサを組み込んである。
電子顕微鏡や宇宙空間ではその作業環境が真空であるためマイクロフォンで収音することができない。このときシステムに組み込まれている多軸力センサの情報を聴覚情報に変換して操作者に提示すれば工具と対象物との接触状態がきわめてよく把握でき作業能率が向上する。このため多軸力情報-聴覚情報変換による操作者への情報提示を提案し、これを実現した。
大型コンピュータ用の積層基板の配線の修正やマイクロ・サージェリを行うため微細操作加工システムを製作した。これは、人間の右手と左手に相当する2組の系から構成されており、各系は粗動部、微動部、多軸力センサ、エンドエフェクタ部(工具)とから成り立っている。また、作業状態を人間に視覚情報として提示するために実体顕微鏡およびCCDカメラが設けられている。上記の多軸力情報-聴覚情報変換法を適用することにより、模擬マイクロ配線補修作業を効率よく実現可能となった。
さらに、晴海見本市会場と東京大学とをマイクロ波回線および、電話回線によって結び、マルチセンサ融合型工作機械を上記の3次元ジョイスティックで操作する実験を行い成功した。

Research Products

• [Publications] MITSUISHI,M,WARISAWA,S,HATAMURA,Y,NAGAO,T.and Kramer,B.: "A User-Friendly Manufacturing System for Hyper-Environments" Proceedings IEEE International Conference on Robotics and Automation. 25-31 (1992)
• [Publications] MITSUISHI,M.,NAGAO,T.,HATAMURA,Y.,Kramer,B.and WARISAWA,S.: "A Manufacturing System for the Global Age" The Eighth International IFIP WG5.3 Conference(PROLAMAT,92). 841-852 (1992)
• [Publications] HATAMURA,Y.,NAGAO,T.,MITSUISHI,M.,NAKAGAWA,G.,SUGISHITA,H.and Kramer,B.: "A Fundamental Structre for Intelligent Manufacturing and Its Application to a Machining Center" The Eighth International IFIP WG5.3 Conference(PROLAMAT,92). 131-143 (1992)
• [Publications] MITSUISHI,M.,WARISAWA,S.,HATAMURA,Y.,NAGAO,T.and Kramer,B.: "Trial of a Remote Reality-Based Manufacturing System in Japan Operated from the United States" 1992 Japan-USA Symposium on Flexible Automation. 1491-1498 (1992)
• [Publications] MITSUISHI,M.,NAGAO,T.,HATAMURA,Y.and WARISAWA,S.: "Real-time Machining State Detection Using Multi-axis Force Sensing" Annals of International Institution for Production Engineering Research (CIRP Annals.). 41. 505-508 (1992)
• [Publications] MITSUISHI,M.,WARISAWA,S.,HIGASHI,T.,KOBAYASHI,O.,HATAMURA,Y.,NAGAO,T. and Kramer,B.: "A Tele-Machining System Using Multi-Axis Force Data and Stereo Sound Information" Proceedings IEEE International Workshop on Robot and Human Communication. 227-234 (1992)
• [Publications] MITSUISHI,M.,WARISAWA,S.,HATAMURA,Y.,NAGAO,T.and Kramer,B.: "Human-Friendly Operating System for Hyper-Environments" Journal of Robotics and Mechatronics. 4-2. (1992)
• [Publications] MITSUISHI,M.,NAGAO,T.,HATAMURA,Y.,SATO,T.,and Kramer,B.: "Development of tele-operated micro-handling/machining system based on information transformation" Proceedings IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems,93(IROS,93). (1993)
• [Publications] 光石 衛,東豊 一郎,割澤 伸一: "テレ・マシニングにおける操作システムの研究" Human Interface,News and Report. 7-2. 289-294 (1992)
• [Publications] 光石 衛,小林 統,割澤 伸一: "聴覚情報を用いたテレ・マシニング・システム" Human Interface,News and Report. 7-2. 307-312 (1992)
• [Publications] 佐藤 知正,光石 衛: "マイクロハンドリング技術" Micro Machine-Journal of Micromachine Society-. 5-1. 69-72 (1992)
• [Publications] 光石 衛,割澤 伸一,東豊 一郎,小林 統,畑村 洋太郎,長尾 高明: "多軸力・立体音情報を用いたテレ・マシニング・システム" 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'92. B. 345-350 (1992)
• [Publications] 畑村 洋太郎,割澤 伸一,加藤 賢一,光石 衛,長尾 高明: "ファイルセイフテーブルの開発" 1992年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 797-798 (1992)
• [Publications] 光石 衛,播本 昌之,畑村 洋太郎,長尾 高明: "聴覚情報への変換による異世界間の情報伝達システム" 日本ロボット学会学術講演会予稿集. 439-442 (1992)
• [Publications] 佐藤 知正,市川 純理,光石 衛,畑村 洋太郎,: "微細作業ロボット操作のためのヒューマンインターフェイスシステム" ロボット学会学術講演会予稿集. 425-428 (1992)
• [Publications] 光石 衛,小林 和雄,畑村 洋太郎,佐藤 知正,長尾 高明: "多軸力情報-聴覚情報変換法に基づく遠隔臨場感微細操作加工システム" 日本機械学会第70期通常総会講演会. (1993)
• [Publications] 佐藤 知正,市川 純理,光石 衛,畑村 洋太郎: "視覚・力覚情報を手元に集中させた遠隔微細操縦システム" 日本機械学会第70期通常総会講演会. (1993)
• [Publications] 光石 衛,長尾 高明,畑村 洋太郎,割澤 伸一,播本 昌之,堀 俊夫,東豊 一郎,杉下 寛: "3次元ジョイスティックを用いた工作機械の臨場感遠隔操作システム" 1993年度精密工学会春季大会講演論文集. (1993)
• [Publications] 堀 俊夫,播本 昌之,割澤 伸一,光石 衛,長尾 高明: "実時間加工状態判定法に基づく遠隔加工におけるバイラテラル制御" 1993年度精密工学会春季大会講演論文集. (1993)
• [Publications] 光石 衛: "人工現実感技術を用いた異世界間の操作・加工システム" 日本ロボット学会誌. 10-7. 909-920 (1992)