2023 Fiscal Year Annual Research Report
近接覚センサに基づく非接触の触探索動作による高精度物体形状認識手法の開発
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21K12072
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
鈴木 陽介 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (20582331)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 近接覚センサ / ロボットハンド / 形状認識 / マニピュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、多指ロボットハンドの指先表面上に被覆実装可能な近接覚センサを設計・開発し、人の生活空間に多く存在する未知物体に対する高精度な3次元形状モデル構築を可能とすることである。
課題①近接覚センサの設計開発に関して、3指多自由度ロボットハンドをプラットフォームとして、その指先形状を直径40mm程度の球形状に決定し、その曲面上に様々なセンサ機能を持たせるための設計を行った。既存の設計に比べて、広範囲を一様にセンシングするための発光・受光素子配置の設計を行った。また、対象物体の反射率が未知の場合に対処するための反射光強度（RLI）方式およびTime-of-Flight（ToF）方式を統合したセンサ設計を行った。最終年度では、様々なロボットプラットフォームへの展開を可能とするためのモジュール型センサの設計開発を行った。ここでは近接覚センサ部、透明カバー部、追加センサ部およびベース部を用途や利用環境に応じて選択可能とした。
課題②3次元形状取得に関して、反射光強度を用いた分布距離推定に基づく点群生成のための、局所曲率推定と点群生成の繰り返し計算による高精度化を行った。具体的には、種々の曲率既知の反射面に対するセンサ出力と距離の関係をモデル化し、一度生成された点群から求められる局所曲率を新たな前提として点群を再計算することを繰り返すものである。また、本手法をさらに発展させ、センサ出力の分布比率から近似的に曲率を推定する手法を実装し、その曲率推定値を物体把持時の力学的安定性の予測に用いる手法を導入した。
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