2017 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
16K06179
|
|---|
| Research Institution | Gifu University |
|---|
Principal Investigator |
山田 貴孝 岐阜大学, 工学部, 教授 (00273318)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | ロボット / 多指ハンド / 把握系の安定性 / 接触状態の同定 / 組立作業 / 柔軟物の作業 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
把持の安定性は，把持の剛性行列を求め，その固有値と固有ベクトルを用いて評価することができる．把持位置を表すパラメタを用いて，剛性行列を偏微分することで，把持位置パラメタの変動と剛性行列の変動との関係を明らかにした．把持の安定性が向上する方向に，把持位置を自動調整するアルゴリズムを提案した．数値例を用いて提案手法の有効性を確認した．実際にRGBカメラ，ロボットハンド，ロボットアームを用いた実験では，物体形状を画像から取得し，把持パラメタとして計算に必要な対象物表面の法線ベクトルを算出した．提案手法を用いて最適把持位置を自動生成し，実験で有効性を確認した．
ノイズを含む6軸力から，接触点位置と接触力の両方を推定した．接触の種類を点接触と仮定し，モーメント成分のノイズと力成分のノイズの両方を考慮した，最小化問題を用いた．接触点位置の候補を力の作用線として推定した．さらに，接触力を解析的に導出した．接触点位置と接触力は，評価関数に含まれる重み係数のみに依存し，その特性を明らかにした．
掌に小型RGB-Dカメラを装着し，指先に6軸力センサを搭載した4指12自由度ハンドを使用して工具を把持し，ボルトを締め付ける作業を研究した．また，その前段階である治具設置方法の改善を研究した．治具設置方法の改善では治具の位置修正動作に関して時間の短縮を行うことができた．また，実機を用いてボルト締め付けの実験を行い，ボルトを窪みの奥まで締め付ける事に成功した．しかし，確実ではなく，ボルト頭と工具の位置が合わないことにより失敗することがあった．
ロボットによる作業の柔軟性を高めるため，柔軟物である転写紙を陶器へ貼り付ける作業の基礎研究を行った．転写を行うための装置を設計し，未完成ではあるが製作した．転写を実行するために陶器の姿勢の取得も行った．画像処理では陶器の姿勢情報を取得できた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
精神的・肉体的負担の多い作業の回避，生産性および品質の向上のため，ロボットによる自動化が求められている．把持・操り作業や組立作業では様々な形状の対象物（部品，素材）を扱うことが求められている．人間の手に似た多関節型の多指ロボットハンドは，それらを解決する潜在的能力を有している．その機能を高めるための方策として，把持の安定性を解析し，適切な把持を設計することは不可欠の課題である．剛体だけでなく，柔軟物を器用に扱うことも求められる．
二次元平面内の対象物について，把持の安定性を向上させることを目的に，把持位置を自動で調整する手法を考案した．この手法は摩擦係数を満たす指先力を導出していること，指先が対象物の表面を転がる場合だけでなく，滑る場合にも対応できること，全ての固有値を向上させることで様々な方向の外乱に対して高い安定性が得られること，従来の全探索による手法に比較して大幅に計算時間を短縮していることが特徴である．数値例の場合だけでなく，ロボットアーム，多指ハンド，RGBカメラを用いた実験でもその有効性を確認している．
掌に小型RGB-Dカメラを装着し，指先に6軸力センサを搭載した4指12自由度ハンドを開発した．モジュールで構成されるため，修理・交換が容易であること，安価な装置を用いているため，比較的導入が容易であることが特徴である．このハンドを用いて，治具の組立作業，ボルトの締め付け作業を実現した．RGB-Dカメラの深度情報を利用して，作業の効率化を実現した．
現実のハンドリング作業では，治具のような剛体を扱うだけでなく，転写紙のような柔軟体を扱うことも求められる．転写を行うための装置を設計し，未完成ではあるが製作した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
提案した把持位置調整アルゴリズムでは，指先の可動範囲が限定されず自由に動くことを仮定にしていた．現実には，指先の可動範囲は指リンクの構造に依存して限定される．このことを考慮して指先位置の調整をすることが求められる．
2次元平面内の形状を取得するためRGBカメラを用いた．実際に扱う対象物は3次元であるため，RGB-Dカメラを用いて三次元の点群を取得し，3次元対象物の最適把持を自動生成することが求められる．この効率的な手法を構築することが求められる．
対象物を包み込んで把持することで安定性が向上すると考えられる．包み込み把持の安定性解析に関する従来法では，接触点が滑る場合に限定されていた．接触点が転がる場合についても，解析することが求められる．
|
| Causes of Carryover |
本研究課題の実用化を目指して，平成２９年度は次のことを行った．（１）指先位置のパラメタの変動と剛性行列の変動の関係を導出し，効率的に把持位置を調整するアルゴリズムを考案した．数値例および実験により，有効性を確認した．次年度は，3次元把持への拡張が必要である．（２）ノイズを含む6軸力から，接触点位置と接触力を解析的に導出する手法を考案した．次年度は，数値例や実験による有効性の検証が必要である．（３）組立作業の一つとして，多指ハンドと工具を用いて，ボルトの締め付け作業を実現した．小型・安価なRGB-Dカメラを用いることで，導入が容易なシステムを構築した．次年度は，より複雑な作業を実現することを目指す．（４）柔軟物のハンドリング作業として転写紙を陶器に貼り付ける作業を研究した．安価なシステムでシステムの一部を構築した．システム全体の構築が必要である．
|
Research Products
(6 results)
-
-
-
-
-
-
[Book] 機械の研究2017
Author(s)
山田貴孝，毛利哲也，三村宣治，山本秀彦
Total Pages
10
Publisher
養賢堂
ISBN
ISSN 0368-5713
