2022 Fiscal Year Annual Research Report
In-hand manipulation with universal jamming gripper
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21H03524
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| Research Institution | Kobe City College of Technology |
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Principal Investigator |
清水 俊彦 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30725825)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池本 周平 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (00588353)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ユニバーサルグリッパ / インハンドマニピュレーション / 微小粉体 / 導電粉体 / 低透気性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ピックアンドプレースは対象物を把持し，所定の位置・姿勢に置くロボットの基本作業であり，導入コストの観点からシンプルな構造で多品種の対象物を把持できるグリッパが重点的に開発されている．しかし，所定の位置・姿勢に置くためには，対象物に応じたグリッパが必要となり，複数のグリッパの導入が必要となっていた．一方，人は道具を手中で巧みに操り，多様な対象物の位置・姿勢を制御している．すなわち，シンプルな構造で手にした道具を手中で操作できるグリッパがあれば，前述の問題を解決できると考えられる．そこで，ユニバーサルグリッパによるインハンドマニピュレーションを実現する．対象物の位置・姿勢を，外力による粉体のひずみの計測により推定し，微小粉体の低透気性に基づく圧力分布と充填量の制御により操作する．プリミティブな形状の対象物から，箸やハサミといった道具の計測・操作をモデル化することで，超多品種商品のピックアンドプレースを実現する．
本年度は微小粉体を用いたインハンドマニピュレーションの実施，および粉体のセンシングについて取り組んだ．微小粉体には低透気性があることを確認し，その差圧について複数のモデルを用いて検証を行った．また低透気性に着目した8自由度を有するユニバーサルグリッパを開発し，把持対象物に関するインハンドマニピュレーションを実施した．粉体のセンシングについては，Sinogramを用いた空間分解能の向上を行った．既存手法では4点の計測が可能であったところを，16点まで解像度の向上を実現した．
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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
本研究では，ユニバーサルグリッパ（以降UG）によるインハンドマニピュレーション（以降，IMとする）を実現すべく，対象物の位置・姿勢を，外力による粉体のひずみの計測により推定し，微小粉体の低透気性に基づく圧力分布の制御により操作することを試みる．筆者らの研究グループは，導電性粉体による触覚センシングを報告し，擬似的触覚機能を持たせることが可能であることを示してきた．本年では微小粉体の圧力分布制御によるIMの概念を示し，開発したグリッパによる実験状況について報告し，把持対象物の上向き操作について実現できることを示した．
またセンシングについて，電極のソース及びシンクの切り替えを可能とする触覚機能を有する UG を提案した．本稿では，提案する UG による圧力分布の計測結果を評価した． その結果，導電粉体による電気抵抗の変化を計測し，Sinogramを用いて圧力分布を生成できることが確認された． 圧力範囲は圧力分布により推定することが可能であると考えられる結果を得た．また先行研究で問題となっていた空間分解能の向上も実現できたことから，IMにおける触覚フィードバックの実現性を示唆する結果が得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では多品種商品のピックアンドプレースを実現すべく，ユニバーサルグリッパによるインハンドマニピュレーションに取り組み，把持対象物の上向き操作について実現できることを示した．今後は微小粉体の粒径による効果を明らかにする予定である． またセンシングとの連携による，物体操作の実現に向けて，新たなグリッパを開発を進める予定である．
具体的には以下のように進める． 微小粉体を有する新型グリッパを開発する． 本グリッパの膜は複数の柔軟リブを備え，柔軟リブには針状電極と，負圧と正圧の両方を生成でき，粉体の空気輸送も可能な吸排気口を持つ端子が備わっている. このグリッパを用いて，粉体の圧力分布を制御した場合における位置・姿勢・接触圧をモデル化する.各端子よりインパルス状に正圧を加え，圧力分布および接触圧に及ぼす影響を調査 する.加えて，正圧による膜変形を把持対象物の中に設置したカメラ，および外部に設置したカメラにより計測する. 粉体の移動により把持点が変化することを，把持対象物に設置された圧力センサと圧力分布から確認する. 圧力分布，充填量および体積抵抗率の関係を広くサンプリングし，特徴的な挙動が確認された場合， 重点的に把持実験を繰り返し，データを取得する.
上記の位置・姿勢・接触圧モデルが得られた場合，把持した対象物の位置・姿勢を推定し， 所望の位置・姿勢に操作することが可能となる.この段階で，プリミティブな形状の対象物 は，運動学の体系に従い，モデルに基づき，インハンドマニピュレーションを実現できる.
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Research Products
(10 results)
