接触状態の遷移伴定および動力学を考慮したロボットの接触状態の同定

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760171
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 山田 貴孝 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00273318)
• Keywords: ロボット / 接触状態の同定 / アクティブセンシング / 人間の力学的技量 / 力覚情報 / 位置・速度情報 / 接触の種類

Research Abstract

極限環境用ロボットや医療・福祉用ロボットが研究されているが,人間のもつ手先の器用さ(人間の持つ技量)を実現することが不可欠である.人間は,組立作業において生じる把持物体と外部環境との未知の接触状態を手先の感覚から推定し,作業を器用に遂行している.このような人間の技量をロボットで実現するには,まず接触状態の検出・制御が必要である.
研究代表者は,ロボットに装備した力覚および位置・速度センサ情報を基に,接触点位置や接触力だけでなく接触の種類をも同定する手法を提案してきた.そして,接触状態の遷移判定および動力学の考慮を目的に研究し,平成15年度は以下の成果を得た.
1.接触点で生じる角速度が接触の種類に応じて異なることに着目し,接触の種類を手先の位置・速度情報のみから判別する手法を考案した.本手法は,従来の力覚情報のみに比べ,接触力は同定できないが,同定問題が線形方程式に帰着されること,アクティブセンシングの回数が少なくて済むなどの利点を有している,(IROS2003)
2.人間の手先の柔軟性に着目し,接触の種類を変えることなく対象物に変位や力を発生させ,接触状態を検出する手法を考案した.本手法の鍵は,ハンドとアームの間に柔軟部を設定し,バネとしてモデル化したことである.手首部のセンサに生じる変位と力の関係を明らかにした.アームの手先変位と計測力との関係を剛性行列として導出し,接触の種類を判別した.(RSJ2003)
3.人間の指先表面の柔らかさに着目し,ロボットハンドの指先表面に人間のような柔らかさを設定することで,2次元2本指ハンドの指先と把持物体との接触状態を関節角度・トルクセンサのみで検出する手法を考案した.必要なセンシング回数および関節数を明らかにした.本手法は,指先表面分布型触覚センサを用いる直接的手法に比べ,コストを低く抑えることができる.(名古屋工業大学卒業論文)

Research Products

• [Publications] T.Mouri, T.Yamada, A.Iwai, N.Mimura, Y.Funahashi: "Identification of Contact Conditions from Position and Velocity Information"Proceedings of 2003 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Vol.1. 523-528 (2003)
• [Publications] 山田貴孝, 毛利哲也, 川瀬康裕, 三村宣治, 舟橋康行: "ロボットの接触状態の同定 副題:コンプライアンスを用いた場合の変位と計測力"第21回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3E23-1-3E23-4
• [Publications] 山田貴孝, 大場利紀, 三村宣治, 舟橋康行: "転がり接触を考慮した2次元2物体把握系の安定性解析"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会 2004. (発表予定). (2004)