2020 Fiscal Year Research-status Report
ロボットハンドによる遠隔作業の高効率化のための手背代用型触覚提示デバイス
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19K04309
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 徳孝 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60574374)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 触覚提示デバイス / ロボットハンド / 遠隔操作 / 代用提示 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、情報収集だけでなく、作業もできる災害対応ロボットが求められている。本研究は作業を行うレスキューロボットのための遠隔操作システムに関する研究である。研究の最終目的はロボットハンドを有する災害対応ロボットのために、ロボットハンドの手掌の触覚情報を、ロボットハンドの操作を邪魔しないように、操作者の手背に代用提示するデバイスを試作し、遠隔作業の高効率化を図ることである。
2020年度は、2019年度に実験的に決定した要求仕様（吸引圧力、刺激面積、吸引部設置間隔）に対し、新たな条件（刺激が多点でのあるときとグローブを着用したとき）での被験者実験による検証を行った。
申請書の実施計画における2020年度の実施内容は、「サブゴール2：触覚提示デバイスの製作と代用可能性の検証」であった。そこで、当初の計画通り、決定した要求仕様を吸引刺激によって再現する試作機を作成した。その後、作成した試作機を用いて代用可能性の検証を行った。検証では、手を広げた状態で手掌を押す点と手背の吸引点の位置の一致性を調査する被験者実験を実施した。3名の被験者に対して実験を行った結果、3名とも約80%の正解率で首相と手背の刺激が一致しているかどうかを回答できた。
2021年度は、はじめに、より高い一致率が得られるようにデバイスの改良を行う。次に、ロボットハンドを作成し、提案するデバイスで制御できるようにする。最後に、本研究の最終目標である遠隔作業の高効率化が可能かどうか検証を行う。
なお、2020年度は、2019年度の成果に関して国内学会で1件の発表を行い、2020年度の前半に行った多点での検証とグローブ着用時の検証について国際会議で1件の発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実績の概要に示した通り、申請書に記載した2020年度の実施項目は、「サブゴール2：触覚提示デバイスの製作と代用可能性の検証」であった。2019年度に実施した「サブゴール1：手背での代用を可能とするための条件出し」において当初の想定とは異なる結果が得られたため、2020年度はサブゴール２の実施前に、多点を刺激したときの検証とグローブを着用したときの検証を実施した。その結果、2019年度に策定した要求仕様で問題ないことを確認し、さらに、人によっては薄いグローブよりも厚いグローブの方が良い結果となるといった興味深い結果も得られた。
その後、2020年度の実施項目である、決定した要求仕様を吸引刺激によって再現する試作機を作成し作成した試作機を用いて代用可能性の検証を行った。試作機の作成では、2019年度に決定した要求仕様を満たすように各種機器の選定を行い、実際に装置を組み上げて、基礎的な性能評価実験から要求仕様を満足していることを確認した。代用可能性の検証では、3名の被験者に対して、手を広げた状態で手掌の1点に対して接触刺激を与え、それと同時に手背の1点に対して吸引刺激を与えた。手掌と手背の刺激点が手の裏表で一致している場合と、一致していない場合をランダムに数パターンの刺激を与え、被験者には両者が一致しているか一致していないかを回答してもらった。この実験の結果、約80%の正解率を得ることができた。
学術的な成果としては、2019年度の成果について国内学会（日本ロボット学会学術講演会）で1件の発表を行い、2020年度の前半に行った多点での検証とグローブ着用時の検証について国際会議（International Conference on Artificial Life and Robotics）で1件の発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、当初の計画通り、「サブゴール3：サブゴール2で製作したデバイスを用いた高効率化の実証試験」を行う。「サブゴール2で理想的な触覚提示と遜色なく代用提示できることを証明した触覚提示デバイスを用いて、ロボットハンドによる遠隔作業を高効率化ができることを明らかにする」ことが申請書に記載した実施内容である。これに対して、2020年度の結果では、一致率80%と比較的高い数値ではあるものの「遜色なく代用できる」とは言い切れないので、はじめに2020年度に作成した装置の改良を行う。
その後、ロボットハンドを作成し、遠隔作業の高効率化の検証実験を行う。ロボットハンドと提案デバイスのシステム統合を行ったのち、被験者十数名に実際にロボットハンドを用いた遠隔作業を行ってもらう。想定する作業としては、ロボット競技会であるワールドロボットサミットで用いられる、災害対応ロボットの作業能力の標準的性能評価タスクであるL-Shaped Obstacleである。これはトンネル災害やプラント災害を想定し、折れ曲がったパイプ等の瓦礫を除去するタスクを抽象化したものである。引き抜くパイプが手掌内のどこに接触しているかの情報を操作者に提示することで、作業の高効率化が図れると想定している。
比較する手法は一般的な操作方法であるゲームパッド、操作者の手の形状をロボットハンドに一致させる遠隔操作手法（提案する触覚提示無し）、操作者の手の形状をロボットハンドに一致させる遠隔操作手法（提案する触覚提示有り、提案手法）の3種類である。提案手法のときのみに手掌の触覚情報が操作者に提示すると公平でないことから、提案手法以外の手法でも画面上に視覚的に触覚状態を提示する予定である。評価項目としては、タスク達成時間・成功率・主観評価（アンケート）を考えており、統計的に有意に高効率化ができていることを示す。
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Research Products
(2 results)
