2021 Fiscal Year Annual Research 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 / 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 |
ロボットハンドで把持した物体の高速な回転操作の実現を目的とし，①省配線，小型，高精度な近接覚センサの開発と②センシングベースドな操作戦略の研究を実施した．本研究により，ほかの位置決め装置や，治具を使用せずに把持した対象物の姿勢変更が可能となり，多品種少量生産の製品組立ラインや物流倉庫内でのパッケージング作業機械の汎用性向上が期待できる．本研究の手法は，センサ素子自体には物理的に力が加わらないことから，センサ出力の再現性と耐久性に優れる特徴がある．
具体的な実施内容として，まず，ロボットからの電磁ノイズの影響を最小限とする近接覚センサ用の同期検波回路を提案した．これは，専用の増幅回路ICとFPGA上のデジタルフィルタの組み合わせによる同期検波処理である．デジタルフィルタ内にスイッチングノイズを強力に除去する例外処理を採用することで，従来よりも低ノイズな近接覚センサを開発した．
次に，プラスチック面や紙面などに対し，近接覚センサで正確な測距・測角を実現するための専用のキャリブレーションモデルを提案した．従来は拡散反射面（紙製物体）しか高精度に検出できなかったが，提案モデルを適用することで，鏡面反射特性を持つプラスチック面などの検出が可能となった．
開発した近接覚センサとキャリブレーションモデルを用いてプラスチック製の円柱物体の回転マニピュレーションを実現した．実験では，ゼリー飲料の円柱状キャップを把持した後に，把持面の法線方向の回転軸に沿って回転させ，持ち替える動作を達成した．
さらに，近接覚センサの計測値から，物体表面の拡散反射率と鏡面反射率を高速・高精度に推定する手法を提案した．これらの反射パラメータの変化を検出することで，将来的にはさらに，把持部分の見え方の変化を基準とする新たなインハンドマニピュレーションの実現が期待される．
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