指先に三軸触覚センサを塔載した多指ハンドの開発に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650288
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 大岡 昌博 名古屋大学, 情報科学研究科, 助教授 (50233044)
• Keywords: ロボットメカトロニクス / センサ / 多指ハンド / 触覚 / 三軸 / 安定把持 / 物体認識

Research Abstract

ロボットにヒト並みの器用なハンドリングや物体認識を実現することを目的として,研究代表者らが開発を進めてきた光導波形三軸触覚センサを指先に組み入れた多本指ハンドを新しく開発する.本年度では,より汎用性の高い多指ハンドを開発する目的から,先端が半球状の新しい三軸触覚センサの開発を進めた.また,計測範囲の広いセンサ素子を開発する目的から,センサ素子の改良および得られた触覚画像の処理方法についても,昨年度に引き続いて実施した.本年度の成果を以下に要約する.
(1)連続平面走査において,円柱状触子が過度に傾く現象を検討した.その結果,連続平面走査では静的負荷実験時とは円柱状触子の変形モードが異なることを明らかにし,円柱状触子の曲げ変形を考慮して、連続平面走査時の垂直力とせん断力を同定できる式を定式化した.
(2)精密研磨紙を連続平面走査する実験では,粒径に比例してせん断力が大きくなり,その値から粒径を推定できることを示した.
(3)精密研磨紙上の走査速度を変化させる実験では,速度に比例してせん断力が減少した.一方,切削理論ではせん断力は研磨面の速度に反比例するとされており,この結果はそれと一致している.
(4)段差を計測する実験では,段差の大きさに比例して段差の存在位置でせん断力が階段状に変化する現象が認められ,この変化の大きさに基づいて段差の大きさを計測できることを示した.
(5)より汎用性の高い多指ハンドを開発する目的から,先端が半円球状の新しい三軸触覚センサを設計製作するとともに,ドーム状アクリル板に分布する光のスポットから三軸力を逆同定する数式を定式化した.
(6)開発した半円球状触覚センサの検出精度を検証するため,荷重負荷試験機により触子に既知荷重を加える実験を行った.その結果,輝度値から作用力を同定する場合には,感度は触子が位置する緯度に依存するが補正可能であることがわかった.

Research Products

• [Publications] 川原壮, 大岡昌博, 三矢保永: "光導波形三軸触覚センサの感度高精度化に関する研究"日本機械学会2003年度年次大会講演論文集(No.03-1). Vol.VII. 207-208 (2003)
• [Publications] 大岡昌博, 川村拓也, 板橋達也, 宮岡徹, 三矢保永: "ヒトの表面粗さ認識機構を模倣した触覚認識システム"日本機会学会論文集(C編). 69巻・682号. 1719-1725 (2003)