2021 Fiscal Year Annual Research Report
ヒトのハンドシナジーを応用したハードワイヤード・シナジーロボットハンドの開発
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19K14941
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
東郷 俊太 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (30751523)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ロボットハンド / ハンドシナジー / 主成分分析 / ワイヤ牽引機構 / 干渉機構 / ソフトロボット / ソフトフィンガー / 人体模倣 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，ヒトの手指運動の基底であるハンドシナジーを，機構表現としてロボットハンド実機に搭載することで，少数のアクチュエータで多様な手指運動を実現するロボットハンドを開発することである．前年度におけるワイヤ牽引劣駆動ロボットハンドの開発経験から，劣駆動ハンドでは事前に想定していた物体との接触以外では，指が想定外に動き，安定した把持が困難であることがわかった．したがって，劣駆動形式でハンドシナジーを機構表現したとしても，安定した物体の把持は困難であることが示唆された．そこで今年度は，初年度より並行して進めてきたソフトフィンガーの研究をさらに発展させ，指先に物体を安定把持させる機構を取り入れること，およびワイヤ牽引をより高牽引力・小型化するための無限ワイヤ巻取り機構を開発した．ソフトフィンガーに関しては，人体の模倣が物体の把持性能をいかに向上させるかを明らかにした．具体的には，末節骨の非対称性および硬い爪と柔らかい指腹との相互作用が，精密把持能力を有意に向上させることがわかった．これらの結果は，人体の構造そのものが物体の把持を安定化させる機能的役割を持つことを示唆する．また，ワイヤを巻取り軸にドラムで押し付けることで摩擦力を発生させ，細径の巻取り軸でワイヤを牽引する，ドラム押しつけ型ワイヤ無限巻取り機構を開発した．特に，理論式と実機の挙動の比較を中心に研究を行った．従来，ロボットハンドなどの小型のロボットに細径ステンレスワイヤを巻き取る機構を適用することはできていたが，ロボットアームなどの大型のロボットや，高分子繊維ワイヤを巻き取ることは困難であった．研究の結果，ワイヤの巻取り経路と押し付けドラムの構造を工夫することにより，高分子繊維ワイヤを高い牽引力で巻き取れるようになり，大型のロボットへの適用も可能となった．
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