2014 Fiscal Year Annual Research Report
人間型ロボットハンドの手全体の力覚提示によるマスター・スレーブシステムの研究
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26249063
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
川崎 晴久 岐阜大学, 工学部, 教授 (40224761)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
毛利 哲也 岐阜大学, 工学部, 准教授 (40418728)
上木 諭 豊田工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (50467213)
遠藤 孝浩 岐阜大学, 工学部, 助教 (70432185)
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| Project Period (FY) |
2014-06-27 – 2017-03-31
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| Keywords | ユーザインターフェース / 機械力学・制御 / システム工学 / バーチャルリアリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人間は、指先のみならず指腹部や掌を含む手全体での力感覚に基づいて精緻で器用な手作業を行う。人間の代替を期待される人間型ハンドロボット（HHR）は、自律的な手作業ができる技術レベルになく、手全体の力感覚が必要な手作業には、人間の手技をロボットに伝えるマスター・スレーブが実際的で有効と期待できる。しかし、人間の手全体への力覚提示デバイスや手全体の力感覚によるマスター・スレーブの研究開発例はない。そこで、自然な操作感覚でHHRを操作できるようにするため、手の力覚受容特性や心理学等の人間科学を基礎としたマスター・スレーブシステムを研究する。本研究の成果は、ヒューマノイドロボットへの作業教示、医療分野での遠隔触診、原子力・海底・宇宙等の極限環境でのロボット遠隔操作など、幅広い応用へ展開できる。
平成２６年度は、手全体での力感覚により自然な感覚で操作できるマスター・スレーブシステムの確立を目的に、１） 複合型ハンドハプティックインターフェイスの構成法：掌の力覚デバイスの開発とハプティックインターフェイスの高精度化、２） 人間型ロボットハンドの構成法：高出力ハンドの開発、３） 手全体の力感覚によるマスター・スレーブ制御：マスター・スレーブ法の開発、４） 安全・確実な操作を支援するマスター・スレーブシステムの構成法：外部環境との誤認防止法の開発と緊張状態とリラックス状態の判別評価、の４項目を研究し、当初計画の研究成果を得た。
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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
１）指腹部力覚提示デバイスを小型化に向け改良試作し、人間の指腹部での力覚受容特性を評価した。
２）スレーブ側に利用する人間型ロボットハンドを装着可能な移動台車付き双腕ロボットを試作し、分布型触覚センサによる圧力中心位置，接触力の計測システムを構築した。
３）多指ハプティックインターフェイスと操作者との高信頼度な干渉回避に向け、偏光フィルムを用いた複数赤外線測距センサによる手首間距離の計測、最適なセンサ配置法の提案とその導出、および手首間距離を用いた干渉回避制御を実現した。これにより、マスター・スレーブ制御のための高信頼性マスター制御を実現した。
４）心電センサ、脈波センサ、呼吸波センサ、及び脳波計による計測システム，Kinect距離センサによる外部環境の計測データとロボットの形状モデルを用いた外部環境とロボット間の距離検出システムを開発した。
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| Strategy for Future Research Activity |
人間の指先や指腹部に力を総合的に提示したときの力覚の受容特性は解明し、ハンドインターフェイスの構成法に資する。また、指腹部に装着可能な接触時の圧力中心と分布を計測可能な触覚センサと人間型ロボットハンドを用いて、物体の把持力、接触点の滑りを検出して高精度な遠隔操作の基礎技術を研究する。また、スレーブロボットと操作者の手のサイズ関するスケーリングを考慮した制御法を研究が若干遅れているため、技術補佐員を雇用し、研究を加速する。さらに、操作ミス検出システムを構築し、精度評価を行うと共に精度向上のための改良を行う。
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Research Products
(13 results)
