2011 Fiscal Year Research-status Report
ロボット全身着ぐるみスーツのために多感覚を有する気泡分布外圧均衡皮膚構造の実現
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23650095
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
岡田 慧 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (70359652)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | ヒューマノイド / 全身触覚被覆外装 / 転倒接触行動 / 全身着ぐるみスーツ |
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| Research Abstract |
本研究の目的は人や外界と接したことが全身でわかり，倒れた際に自分も相手も傷つけないロボットの全身着ぐるみスーツの構成法に挑戦することである.具体的には感圧，姿勢，温度センサを埋め込んだ気泡を伸縮ネットを用いて全身に配置し，外力に応じてこれが適度に分散し均等な反力生じるようにすることで，全身保護と多感覚を有する皮膚構造の構成法を明らかにすることを目的とする． 本年度は柔軟性を持ち環境との接触状態を検出可能な触覚センサをヒューマノイドロボットの全身に分散配置することにより全身触覚を有する被覆外装の構成法を提案した. また触覚情報に基づきヒューマノイドロボットが環境との接触を認識するためのシステムを構成し，その有用性を人間との協調行動を含む実験により検証した． 被覆外装の構成として接触面の変形検出と外装の柔軟性を両立するために上面の三次元変形を検出する柔軟多軸触覚センサを使用し，行列状に配置し隣接面間隔を20mm以上とすることで，ほぼ人間の体表と同等の触二点弁別能を確保することが出来ることが分かった. また環境接触行動時に鋭敏な感度が必要な部位には柔らかいセンサを，大きな荷重がかかる部位には硬いセンサを配置し圧覚閾値と感度の調節を行っている. 接触面の接触状態を押し込み，せん断，捻りという三種類として定義し，接触点重心周りのモーメントに比例する値，接触面法線方向成分と変形方向ベクトルの平均を求め，接触状態を識別する接触状態検出器を実現した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画では本年度は等身大着ぐるみ外装製作と，分布触覚の組み込み，並びにゴム空気袋の作成で，等身大ヒューマノイドロボットを用いた動作生成を用いた検証実験に関しては平成24年度に実施する予定であったが，分布触覚を組み込んだ外装製作が順調に進んだため，等身大ヒューマノイドに装着し，押し込み，せん断，捻りの三種類の接触面の接触状態を判別するための情報処理機構を構築するところまで，研究を大いに進展させることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度は当初計画どおりセンサの多感覚化，外圧均衡分布機構を実現するための多感覚気泡の伸縮ネット保持機構の構築，等身大ヒューマノイドへの装着と転倒評価実験である． 伸縮ネット保持機構ではセンサをロボットの全身を覆った伸縮ネット袋内に充填し分布肉質を構成する.これにより，外力に応じてネット袋内の気泡が適度に移動することで圧力が分散し，均等に反力を構成するような外圧の均衡分布機構を実現する予定になっている．気泡によりロボットの動きが妨げられたり，ネット袋内で気泡が移動しすぎると，外皮と身体が直接接触したり，気泡が元の位置に復帰しないことが考えられるので，部分に応じたネット袋の強度や，ネット袋と気泡の接続法について試作を繰り返し検討する予定になっている．また,代替案として,気泡を円柱状としロボット表面と外皮を繋ぐ多柱構造や,気泡ではなくスポンジ球や柱を充填する方式を検討する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年度は気泡袋の内部圧力を計測するための装置を備品として購入し，これを用いて実際にロボットに取り付けた気泡袋内部の気圧を図るための感圧センサならびに，多感覚を実現するための加速度センサ，姿勢センサ，通信制御チップ，通信用ハーネス等の購入を計画している．さらに気泡に空気を入れる空気入れや気泡を体表に押さえつける伸縮ネットも購入する．また，研究成果の発表のための国内会議１回，国際会議１回への出張を計画計画している．
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