2013 Fiscal Year Research-status Report
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25350698
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology |
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Principal Investigator |
深谷 直樹 東京都立産業技術高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80353259)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ロボットハンド / 義手 / ヒューマノイドロボット / 福祉機器 |
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| Research Abstract |
当該年度は当初目的の１）、２）に加え、３）を新たに行った。
１）ハンドの新規設計：人らしい外装を実装するため、新たに内骨格構造化を目的としたハンド機構の縮小化を行った。対象物と接触するための部位を削除し、ヒトの骨に近い形状に縮小化すると共に、サイズが変更されたことで生じたリンク長の変化を再度設計し、従来と同様の屈曲動作を参考に同様の移動セントロードを再現可能なリンク構造を設計・開発し、実際にアルミ合金にて5指構造を有する形状にて作成した。動作試験を行った結果、従来有する機能を大幅に損なうことなく把持できる構造となった。しかしながら、小型化したことにより、接合部の強度低下、把握力低下が見られた。この点については次年度の解決課題とである。
２）外装の検証：動作の阻害率が低くかつ自然な形状をなす外装について検証した。人らしい形状と見た目、ハンドの動きを阻害しない伸び率、長期間の運用に耐える耐久性の実現を兼ね備える材質として、予備実験で利用した超軟質ウレタン造形樹脂をベンチマークとして新たな材質の検証を行った。検証を行った結果、最も優れた特性を示した超軟質シリコンゲルによる外装を製作した。確認したところ、従来よりも外装の自然さの点では劣るものの、従来と比較して同等の耐擦過性、従来よりも優れた耐裂傷性、伸び率で400%以上を有する特性が見られたため、次年度はこの外装を用いていくつかの動作試験を実際に行う。
３）義手を目的としたフィードバック装置：義手等を開発する上で問題となるのは、把持情報を以下に装着者にフィードバックするかである。このため把持動作時に装着者に情報を与えるための手法として3指の接触状態を4段階で装着者の皮膚に圧力の形で伝達する把持感覚フィードバック装置の開発を行った。実験を行った結果、70%～81.8%の正答率で装着者は圧力を認識可能という結果を得た。
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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
申請書に申請した、当該年度の目的として掲げた、１）ハンドの新規設計 ２）外装の検証 の２項目について、当初の予定通り実施できたことから、ほぼ問題なく研究は進行していると判断した。
１）については、最も困難であると考えられていたハンドの小型化に伴う新規構造の再設計を行うことができた。またこの構造を実際に作成し把持動作を行ったところ、従来に近い機能を再現することができており、内骨格構造としてのリンク構造として適切な形状を開発できたものと判断した。
２）については、予備実験で用いた超軟質ウレタンゲルより優れた特性を有する、ヒトらしい形状を再現可能な材質について検証を行った結果、ほぼ要求を満たす材質による外装成形を実現することができた。特に問題となっていた、屈曲動作を阻害する伸び率が400%以上と大幅に改善されていることから、予備実験の材質よりも大幅な機能向上が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、当初の予定を踏まえ以下の２点を重点的に実施する。
１）ハンド機構の正式モデル決定：前年度の成果により設計した内骨格に加え、指先の爪機構、手掌部の接触構造など、申請者がこれまでのロボットハンド開発で得てきた様々なノウハウが投入された正式モデルを確立する。この際に前年度の課題となっていた把持力、接合部の強度不足の解消も合わせて行う。この修正を行ったのち、成人男性と同程度のサイズを有するロボットアームを用いて動作試験を行い、機構および動作の検証を実施する。
２）装着を前提とした制御系の構築：従来の動力義手が多く採用する筋電位などの生体情報による操作について検証を行う。この検証においては筋電位に特化せず、筋硬度など他の生体情報による操作を念頭に開発を実施する。また合わせてハンドが物体に接触した検知情報を使用者にフィードバックするシステムについても前年度に引き続き開発を行う。これらの作業により、使用者が最も利用しやすい制御系について検証する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究を進めた結果、人らしい外装を実現する上で不可欠なコスメティックグローブについて有望なシリコン系材質を発見することができた。この材質を用いた試作を早い段階で行うことは、計画当初当該年度準備予定であったロボットアームの準備及びこれを用いた研究協力者による評価試験よりも優先すべき事項と判断し、上記材質による皮膚構造の製作を依頼することにした。双方に必要な金額はほぼ同額では有ったが、皮膚材質による僅かに差額が生じた結果、残額を次年度に組み込み、当該ハンドによる評価試験に転用する。
残額についてはハンドの動作試験を安定的に実施するためのロボットアーム配備のための資金に充当する。具体的には成人男性と同程度のサイズを有し、かつ同程度の動作範囲を持つアームとし、この先に開発した人らしい外装を有するハンドを取り付けることで安定的な動作試験を繰り返し実施できる環境を配備するための物品費の一部として組み込む。
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