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2010 Fiscal Year Annual Research Report

ロボットハンドにおける動的柔軟指先のモデル化と動的物体把持の実現

Research Project

Project/Area Number 20360117
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

田原 健二  九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 特任准教授 (80392033)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 有本 卓  立命館大学, 総合理工学研究機構, 教授 (00029399)
吉田 守夫  独立行政法人理化学研究所, 環境適応ロボットシステム研究チーム, 研究員 (20455372)
西田 豪  独立行政法人理化学研究所, 環境適応ロボットシステム研究チーム, 研究員 (80435669)
Keywords動的物体把持 / 柔軟指 / ポートハミルトン系 / 力/トルク平衡 / 3本指ロボット / リーマン距離 / 任意形状物体 / 外界センサーレス把持
Research Abstract

本年度においては,これまで我々が提案してきた物体把持手法では,把持対象が任意多面体である必要があったが,これらを拡張し,滑らかな輪郭線を指先と物体に持つ2次元把持モデルの数値シミュレーション法を提案した
特に,実測した離散点から滑らかな曲線を作り出し,その曲線を指先と物体の輪郭線とした場合の数値シミュレーションに成功した
また,実験機として3本指ロボットハンドを作成した
各指の構造として,逆可動性を重視するためにギヤ比の低いアクチュエータを使用し,トルクの伝達としてベルトドライブ機構を用いた.また,各指先に捻転自由度を備え,かつ,接触力を計測可能な6軸力センサを取り付けた
また,本試作機を用いて,2本指から3本指への持ち替え動作をシームレスに行う新しい制御手法を開発した
本制御則は,これまで我々が提案してきたBlind Manipulation手法を拡張し,動的な物体把持をセンサレスで実現するために設定する仮想物体中心を,これまでは3本指の各位置から決まる幾何中心位置としていたが,それを任意に設定することにより,力・トルク平衡条件を満たしながら,各指先から加えられる力のバランスを変えることで,3本指把持から2本指把持へのシームレスな持ち替え動作を実現した
さらに,指先捻転機構を用いることにより,2本指状態で把持物体の大きな姿勢変化を可能とした.これにより,持ち替え動作を最小限にしつつ,物体の姿勢操作がスムーズに実現可能となった

  • Research Products

    (13 results)

All 2011 2010 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 柔軟3指ハンドによる仮想フレームを用いた把持物体の外界センサレス位置・姿勢制御2011

    • Author(s)
      田原健二, 有本卓, 吉田守夫
    • Journal Title

      日本ロボット学会誌

      Volume: 29-1 Pages: 89-98

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-Scale Distributed Parameter Modeling of Ionic Polymer-Metal Composite Soft Actuator2011

    • Author(s)
      G.Nishida, et al.
    • Journal Title

      Control Engineering Practice

      Volume: (In Press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modeling and Control of 2D Grasping under Rolling Contact Constraints between Arbitrary Shapes : A Riemannian-Geometry Approach2010

    • Author(s)
      S.Arimoto, M.Yoshida
    • Journal Title

      Journal of Robotics

      Volume: 2010 Pages: ID:926579

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Riemannian-Geometric Approach for Intelligent Control and Fingertip Design of Multi-fingered Hands2010

    • Author(s)
      S.Arimoto, et al.
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 24-(8-9) Pages: 1345-1364

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iterative learning without reinforcement or reward for multi-joint movements : A revisit of Bernstein's DOF problem on dexterity2010

    • Author(s)
      S.Arimoto, M.Sekimoto, K.Tahara
    • Journal Title

      Journal of Robotics

      Volume: 2010 Pages: ID:217867

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Sensory feedback attitude control for a grasped object by a multi-fingered hand-arm system2010

    • Author(s)
      A.Kawamura, K.Tahara, R.Kurazume, T.Hasegawa
    • Organizer
      IEEE Int.Conf.Robot.Biomim.
    • Place of Presentation
      Tiangin, China
    • Year and Date
      20101200
  • [Presentation] Dexterous object manipulation by a human-like hand-arm system with unified controller2010

    • Author(s)
      A.Kawamura, K.Tahara, R.Kurazume, T.Hasegawa
    • Organizer
      The 1st Int.Conf.Applied Bionics and Biomechanics
    • Place of Presentation
      Venice, Italy
    • Year and Date
      20101000
  • [Presentation] Port-Based Modeling of Magnetohydrodynamics Equations for Tokamaks2010

    • Author(s)
      G.Nishida, et al.
    • Organizer
      IEEE Multi-Conf.Systems and Control
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Year and Date
      20100908-20100910
  • [Presentation] Variational Structure of Distributed Parameter Systems with Boundary Connections2010

    • Author(s)
      G.Nishida, et al.
    • Organizer
      8th IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems
    • Place of Presentation
      Bologna, Italy
    • Year and Date
      20100901-20100903
  • [Presentation] External sensorless dynamic object manipulation by a dual soft-fingered robotic hand with torsional fingertip motion2010

    • Author(s)
      K.Tahara, et al.
    • Organizer
      IEEE Int.Conf.Robot.Automat.
    • Place of Presentation
      Anchorage, AK
    • Year and Date
      20100500
  • [Presentation] Dynamic object manipulation using a virtual frame by a triple soft-fingered robotic hand2010

    • Author(s)
      K.Tahara, S.Arimoto, M.Yoshida
    • Organizer
      IEEE Int.Conf.Robot.Automat.
    • Place of Presentation
      Anchorage, AK
    • Year and Date
      20100303-20100308
  • [Book] Robot Vision2010

    • Author(s)
      S.Arimoto, M.Yoshida, M.Sekimoto
    • Total Pages
      614
    • Publisher
      Computational modeling, visualization, and control of 2-D and 3-D grasping under rolling contacts
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ssp.isee.kyushu-u.ac.jp/~tahara/

URL: 

Published: 2012-07-19  

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