2021 Fiscal Year Annual Research Report
ユニバーサルデザイン製品設計支援のためのデジタルハンドによる把持姿勢生成
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20J20651
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
高橋 怜子 横浜国立大学, 理工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 把持生成 / デジタルハンド / 把持評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，多様な手機能を再現可能なデジタルハンドモデルを作成し，そのハンドを用いた任意の製品モデルに対する把持姿勢を生成することで，多様な手による製品使用性の仮想評価を実現し，ユニバーサルデザイン製品の設計を支援することを目指している．
今年度は，(1) 提案した把持姿勢生成アルゴリズムの改善，(2) 生成された把持姿勢の評価手法の検討 の二点に注力して研究を進めた．
(1) これまでに開発した把持生成アルゴリズムは，姿勢生成が可能となる入力条件範囲が非常に狭く，現実には把持可能な条件であっても把持姿勢が生成できない例が数多く残存していた．このため，任意の把持対象物に対して，想定されるあらゆる持ちかたによる把持姿勢を生成するという当初の目的は達成されておらず，製品使用性評価システムの基盤とするには不十分なアルゴリズムとなっていた．そこで，把持データベースに含まれる姿勢については全て把持生成が可能となるよう，アルゴリズムの改善を試みた．姿勢生成を実際に様々な条件で実行しながら，不具合の洗い出しとその改善を行った．把持姿勢生成が可能な条件を広げ，製品使用性評価システムへの応用可能性を高めることに成功した．これは本研究の目指す「製品使用性評価システムの提案」に向けた重要な一歩である．
(2) 製品使用性評価に関する従来研究を整理し，本研究における主な評価項目を決定した．特徴としては，筋骨格モデルを導入することで，より人間らしい評価を目指した点が挙げられる．また，これらの評価値について，把持の目的に応じた許容値を調査・設定することで，仮想的な製品使用性評価を行うという方針を示した．
これらの成果については，国内会議での発表1件および論文誌への掲載1件で公表を行った．また，国際会議での発表が1件採択されている．
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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
当初の研究計画では把持実験を通し，様々な手機能状態を任意に再現可能なユニバーサルデジタルハンドを作成する予定であった．しかしコロナ禍の影響などを踏まえ，昨年度の段階で文献に基づく手機能状態制限の再現に方針を変更したため，引き続き当初の研究計画とは異なる方針を取っている．
本年度は，製品評価システムに実際に利用できることを目標に，把持生成アルゴリズムの更なる実用性の向上を行った．様々な手機能特徴を有するハンドモデルにおいて，様々な持ちかたで任意の製品の把持姿勢を生成することは，本研究の根幹となる技術であり，大きな進展であったと言える．
また，当初の研究計画では生成姿勢の評価による製品使用性評価の実現までは研究対象に含めていなかった．しかし製品評価システムのモデルを提案しなければ本研究の有用性を示すことはできないと考え，把持姿勢の評価についても具体的に方針を定めた．
このため，年次計画とは大幅な変更があったものの，研究全体として見れば概ね計画と同等の進捗を得られたものと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
把持生成アルゴリズムの改善を更に進め，製品評価システムに利用できるアルゴリズムを実現する．また，本システムで扱うことのできる手機能制限手のモデルを増やすことも試みる．
なお，前述のとおり当初の研究計画では，生成姿勢の評価による製品使用性評価の実現までは本研究の研究対象に含めていなかった．しかし製品評価システムのモデルを提案しなければ，本研究の社会的意義を真に示すことは難しいと考え，方針を変更した．そこで今後は，生成姿勢の数値的評価およびそれに基づく製品使用性の仮想評価アルゴリズムの実装を特に重視し，我々の提案する「製品評価システム」の全体像を示すことができるよう研究を推進する．人間にとっての「持ちやすさ」を数値的に評価することには難しさがあるが，製品の使用目的を手と物体の接触状態から推測することで，この課題を解決することを目指す．
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