把握技能における指の協調関係と機能の解明

2012 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, 主任研究員 (90455436)
• Keywords: ロボットハンド / 把持 / 操作 / 指先力 / 指先運動 / 操作データ可視化

Research Abstract

昨年度に構築した把持・操作計測システムを用いて、人の手指による把持・操作データを計測し、そのデータを可視化するシステムを構築した。把持・操作データの可視化は choreonoid 上に実装し、各指先に作用する指先力の時系列データと、グラフィクスでの指の運動とその軌跡・力ベクトルを、それぞれ同期をさせて、タイムバーを操作しながら表示できるようにした。
人の手指による一連の把持・操作を機能単位のプリミティブ動作に分割するためには、まずプリミティブ動作のコードブックを作成する必要がある。そのため指の機能を「把持」「操作」「センシング」に大別し、把持に関するプリミティブ動作として support, press, grasp を、操作に関するプリミティブ動作としてdrag, raise, roll, twistを定義した。更にgraspに関してはCutkoskyの把持分類にのっとりprecision graspを対象に細分化した。この中で、Cutkoskyによる把持分類のdisk, sphere, tripod, thumb-3finger, thumb-2finger, thumb-index finger と、比較のために二つのプリミティブ動作の協調から成るpivotについて実演データの計測を行った。仮想指を導入するとdisk, sphere, tripodは三本指把持の circular precisionに、thumb-3finger, thumb-2finger, thumb-index fingerは二本指把持のprismatic precisionに分類される。そこで、把持内力の情報を用いて把持データを circular precision, prismatic precision, pivotにクラスタリングすることを検討した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は、昨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た。実演データの取得に関してはCutkoskyの把持分類による様々把持形態のprecision graspのデータを多数計測した。また、把持・操作の実演データ可視化システムについては、おおむね構築できた。しかしながら、可視化システムの構築に予想以上の時間がかかったため実演データの解析に十分な時間をさくことができなかった。

Strategy for Future Research Activity

これまでに構築してきた把持・操作計測システムを用いて、把持・操作に関する実演データを取得し、それを可視化することでプリミティブ動作を特徴付けるパラメータの抽出を行う。また、抽出されたデータを統計的に処理をしてプリミティブ動作のコードブックを作成し、一連の把持作業を構成するプリミティブ動作と指の協調関係についての解析を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

指の運動計測は、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）の三次元位置を複数台のカメラによる三次元パターンマッチングにより行っている。これまでの把持・操作データの計測では、オクルージョンや照明の影響により一部のカラーボールが認識できず、運動計測に支障をきたすことがあった。また、運動計測用計算機の処理速度やメモリ不足により、計測時間が制限された。そこで次年度の研究費は、指運動計測用カメラの追加、照明装置の導入、運動計測用計算機の更新等に使用する予定である。