把握技能における指の協調関係と機能の解明

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23500250
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 永田 和之 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 主任研究員 (10357634)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山野辺 夏樹 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 研究員 (90455436)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2014-03-31
• Keywords: ロボットハンド / 把持 / 物体操作 / 指先力計測 / 指先運動 / 三次元運動動作計測

Research Abstract

本研究の目的は、人の手指による把持・操作を力学的・運動学的に計測することで、指の協調関係と機能を明らかにし、その知見をロボットハンドによる把持・操作の作業戦略に適用することである。初年度である本年度は、指先力と指の運動を同時に計測する把持・操作計測システムの構築を行った。　指先力の計測は、これまでに開発した指装着型６軸力覚センサを用いて行う。本指装着型６軸力覚センサの外形は、実験で使用するロボットハンドの指先と同じ形状・材質であるため、指と物体との接触はロボットハンドと物理的に同一条件となり、ロボットハンドの制御に有効なデータが直接得られるという特徴がある。指装着型６軸力覚センサは全部で４つ（親指、人差し指、中指、薬指）あり、本年度は、これまでに開発した力覚計測システムを、Ubuntsu10.04をOSとする計算機に移植し、1[msec]毎にデータをサンプリングしてファイルに書き出せるように整備した。　指の運動計測は、新たに三次元運動動作計測装置を導入し、指装着型６軸力覚センサの三か所に取り付けたマーカー（カラーボール）の三次元位置を4台のカメラによる三次元パターンマッチングで計測することにより行う。運動計測システムはWindows 7 をOSとする計算機に実装し、90[fps]で画像データが取得できる。　指先力と指の運動データの計測は、力覚計測システムから運動計測システムに同期信号を送ることで同時にスタートし、30秒間のデータが記録できる。次年度以降、これらのシステムを用いて様々な把持・操作のデータを取得し解析を進めていく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度予定していた把持・操作計測システムはおおむね構築できた。

Strategy for Future Research Activity

本年度に構築した把持・操作計測システムを用い、実演データの取得と可視化に重点を置いて研究を進める。まず、把持・操作の実演データを多数取得することでカメラ配置の最適化を図る。次に、暗黙知と言われる把持・操作の力学的・運動学的データを可視化することで、把持・操作の解析・モデル化とその検証を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

本年度に購入した三次元運動動作計測装置が、当初予定した価格より廉価に購入できたため、次年度使用額が生じた。次年度使用額は翌年度研究費と合わせて、カメラ配置の最適化に基づき指運動計測用カメラの追加、カメラ固定フレームの製作等に使用する予定である。