2019 Fiscal Year Research-status Report
In-hand manipulation using high-speed robot hand equipped with proximity sensor
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18K18129
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小山 佳祐 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (20817415)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 近接覚センサ / 高速ロボット / インハンドマニピュレーション / 回転操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に高速・高精度近接覚センサを開発し，これをハンド指先に装着することで把持物体の姿勢をリアルタイムで正確に検出することが可能となった．そして，把持した薄板部品の瞬間的な姿勢変化を検出することで，挿入位置のさぐり動作を実現した．ただし，このセンサは専用の高速アンプ回路を用いるためセンササイズが分厚くなり，この結果として指先の厚みが増加し，回転操作を利用した組立が困難になる場面が発生した．また別の問題として，アナログ回路の非線形なオフセット電圧の発生により特別なキャリブレーション方法が必要となり，複数センサを用意することが難しい問題があった．
そこで，高速アンプ回路の一部をデジタル化することでサイズダウンし，かつ非線形なオフセット電圧を低減する手法を提案した．提案手法では同期検波とローパスフィルタ計算をデジタルフィルタ化することで小型化し，さらに同期検波にデッドタイム（信号の過渡応答波形の発生時に一時的にゲインをゼロとする処理）を導入することで高精度に計算を行う手法である．
また，指リンク部分に搭載する際に必要となるセンサアレイ化（分布型距離センサ）を構成するための素子配置を提案した．
なお，昨年10月に大学を異動した関係でロボットシステムの再構築が必要となり，この作業を行った．具体的には以前に利用していた高速ロボットハンドの利用が困難となったため，この替わりに小型・低摩擦アクチュエータを用いたマグリンケージハンドを使用し，これを従来と同様にリアルタイム制御可能なシステムを構築した．今後はこのシステムに薄型版の高速・高精度近接覚センサを導入し，ハンドによる回転操作の実験を実施する予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年１０月に大学を異動したことで実験システムの再構築が必要となった．この際に従来使用していた高速ロボットハンドを継続して使用することが困難になったため，別のロボットハンド（マグリンケージハンド）のシステムを新たに構築した．また，センサの厚みが問題となり回転操作が困難となる場面が生じたため，センサ薄型化のための手法の検討を行った．具体的には，高速アンプ回路の一部デジタル化である．更に，今後必要になる可能性があるセンサアレイのための手法を提案した．以上述べた新しいハンドシステムの構築，センサの薄型化のための手法，今後必要になるであろうセンサアレイ化の手法の取り組みに時間を要したため，ロボットシステム実機での回転操作を実施することが困難であった．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は厚み方向にサイズが小さいセンサをハンド指先に実装する．そして，把持した物体をアクティブに回転操作することや，これを用いることで，より汎用的な薄板部品の挿入動作の実現を目指す．従来はセンサの厚みの問題により幾何学的に部品挿入が困難になる場面があり，また高速ハンドの関節の摩擦が大きいことによりインピーダンス制御が困難になる場面があった．これらの問題のうち，センサの厚みの問題は薄型化のための提案手法で解決が可能である．また，関節の摩擦の問題は摩擦が極端に小さいアクチュエータを用いているマグリンケージハンドの採用により解決する可能性がある．可能であれば，近接覚フィードバックと関節のインピーダンス制御を併用することで，物体を柔らかく把持しつつ，把持物体の姿勢をリアルタイムにフィードバックする挿入戦略を提案したい．
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