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Dense 3-axis tactile sensing and AI to implement human-like manual skills in robots

研究課題

研究課題/領域番号 19H02116
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
研究機関早稲田大学

研究代表者

シュミッツ アレクサンダー  早稲田大学, 理工学術院, Visiting Researcher (30729455)

研究分担者 尾形 哲也  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00318768)
玉城 絵美  琉球大学, 工学部, 教授 (30515086)
Somlor Sophon  早稲田大学, 理工学術院総合研究所(理工学研究所), 次席研究員(研究院講師) (40791231)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワードRobotics / Tactile Sensing / Machine Learning / Tactile Sensors / Tactile sensors / Manual skills / Robots
研究開始時の研究の概要

Even the most advanced robots currently cannot robustly grasp and manipulate objects of unspecified shape, weight and stiffness. This proposal addresses these issues by developing advanced tactile sensors. Machine learning is used to replicate skills that previously could not be realized.

研究成果の概要

触覚センサーをさらに進化させました。368個の3軸触覚センサーがロボットハンドを覆います。さらに、ロボットハンドの掌側を厚い皮膚でほぼ完全に覆うことができるように、ロボットハンドをさらに進化させました。また、人間の手の触覚センサーをさらに進化させ、物体と接触する人間の皮膚を覆わずに、指先の接触力に加え、接触位置も測定できるようになりました。さらに、将来的にはロボットの関節などに使用できるよう、伸縮可能なセンサーを開発しました。

さらに、ロボットの手やグリッパーに埋め込んだ触覚センサーを触覚AIに利用しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Robots in the future are expected to work for and with humans. Tactile sensors are crucial for robots to perform human-like grasping and manipulation. Example applications would be the automation of warehouses, factories and agricultural activities.

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] A Robotic Grasping State Perception Framework with Multi-Phase Tactile Information and Ensemble Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Gang Yan, Alexander Schmitz, Satoshi Funabashi, Sophon Somlor, Tito Pradhono Tomo, Shigeki Sugano
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: PP 号: 3 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/lra.2022.3151260

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-Fingered In-Hand Manipulation With Various Object Properties Using Graph Convolutional Networks and Distributed Tactile Sensors2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Funabashi, Tomoki Isobe, Fei Hongyi, Atsumu Hiramoto, Alexander Schmitz, Shigeki Sugano, Tetsuya Ogata
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 7 号: 2 ページ: 2102-2109

    • DOI

      10.1109/lra.2022.3142417

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tactile Transfer Learning and Object Recognition With a Multifingered Hand Using Morphology Specific Convolutional Neural Networks2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Funabashi, Gang Yan, Fei Hongyi, Alexander Schmitz, Lorenzo Jamone, Tetsuya Ogata, and Shigeki Sugano
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems

      巻: PP 号: 6 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1109/tnnls.2022.3215723

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Detection of Slip from Vision and Touch2022

    • 著者名/発表者名
      Yan, G., Schmitz, A., Tomo, T. P., Somlor, S., Funabashi, S., Sugano, S.
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of Slip from Vision and Touch2022

    • 著者名/発表者名
      Yan, G., Schmitz, A., Tomo, T. P., Somlor, S., Funabashi, S., Sugano, S.
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2022)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Multi-Fingered Robot Hand with Remote Center of Motion Mechanisms for Covering Joints with Soft Skin2021

    • 著者名/発表者名
      Khullar, G., Schmitz, A., Hsu, C., Sathe, P., Funabashi, S., Sugano, S.
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] “Safe Skin” - A Low-Cost Capacitive Proximity-Force-Fusion Sensor For Safety in Robots2021

    • 著者名/発表者名
      Wang, Z., Gao, H., Schmitz, A., Somlor, S., Tomo, T.P., Sugano, S.
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SCT-CNN: A Spatio-Channel-Temporal Attention CNN for Grasp Stability Prediction2021

    • 著者名/発表者名
      Yan, G., Schmitz, A., Funabashi, S., Somlor, S., Tomo, T.P., Sugano, S.
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Implementation of a Remote Center of Motion Robot Finger with Tactile Sensors in the Joints2019

    • 著者名/発表者名
      Chincheng HSU, Alexander SCHMITZ, Gagan KHULLAR, Harris KRISTANTO, Zhen WANG, Prathamesh SATHE, Shigeki SUGANO
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of a 3-axis Human Fingertip Tactile Sensor with an Ortho-Planar Spring2019

    • 著者名/発表者名
      Harris Kristanto, Prathamesh Sathe, Chincheng Hsu, Alexander Schmitz, Tito Pradhono Tomo, Sophon Somlor, Shigeki Sugano
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic 3-Axis Soft and Sensitive Fingertip Sensors Integration for the iCub Humanoid Robot2019

    • 著者名/発表者名
      Alexis Carlos Holgado, Nicola Piga, Tito Pradhono Tomo, Giulia Vezzani, Alexander Schmitz, Lorenzo Natale, Shigeki Sugano
    • 学会等名
      IEEE-RAS 19th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Sequential clustering for tactile image compression to enable direct adaptive feedback2019

    • 著者名/発表者名
      Andreas Geier, Yan Gang, Tito Pradhono Tomo, Shun Ogasa, Sophon Somlor, Alexander Schmitz, and Shigeki Sugano
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Robot Finger with Remote Center of Motion Mechanism for Covering Joints with Thick Skin2019

    • 著者名/発表者名
      hincheng HSU, Alexander SCHMITZ, Kosuke KUSAYANAGI and Shigeki SUGANO
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Compliant Joint Mechanism for 3-axis Human Fingertip Tactile Sensor Based on Distributed Hall Effect Sensors2019

    • 著者名/発表者名
      Prathamesh Sathe, Harris Kristanto, Alexander Schmitz, Tito Tomo Pradhono, Sophon Somlor, Shigeki Sugano
    • 学会等名
      37th Annual Conference of the Robotics Society of Japan (RSJ 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 指固有のCNNを介する3軸触覚情報を利用した未学習物体の操り動作生成手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      磯部 智喜, 船橋 賢, 小笠 駿, 尾形 哲也, シュミッツ アレクサンダー, トモ ティト, 菅野 重樹
    • 学会等名
      37th Annual Conference of the Robotics Society of Japan (RSJ 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] タスクと触覚情報を用いた単一学習器による複数操り動作の実現2019

    • 著者名/発表者名
      小笠 駿, 船橋 賢, 磯部 智喜, 尾形 哲也, アレクサンダー シュミッツ, ティト トモ, 菅野 重樹
    • 学会等名
      37th Annual Conference of the Robotics Society of Japan (RSJ 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 指列動作に着目した神経回路モデルの段階的学習と多指ハンドの様々な物体の操り2019

    • 著者名/発表者名
      船橋 賢, 小笠 駿, ケン オー, アレクサンダー シュミッツ, 菅野 重樹
    • 学会等名
      37th Annual Conference of the Robotics Society of Japan (RSJ 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 多指ロボットハンドの触覚センサの位置・サイズを考慮したCNN構造の解析2019

    • 著者名/発表者名
      延 剛, 船橋 賢, アレクサンダー シュミッツ, 尾形 哲也, 菅野 重樹
    • 学会等名
      37th Annual Conference of the Robotics Society of Japan (RSJ 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 3D Tactile-Driven Two-Fingered In-Hand Manipulation with Finger-Specific CNN2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki ISOBE, Satoshi FUNABASHI, Shun OGASA, Tetsuya OGATA, Alexander SCHMITZ, Tito Pradhono TOMO, Shigeki SUGANO
    • 学会等名
      JSME annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Multi-In-Hand Manipulation for 3D Tactile Based Robot Hand Using CNNLSTM2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi FUNABASHI, Shun OGASA, Tomoki ISOBE, Tetsuya OGATA, Alexander SCHMITZ, Tito Pradhono TOMO, Shigeki SUGANO
    • 学会等名
      JSME annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Object Recognition with 3D Tactile Based Multi-Fingered Hand Using Morphology-Specific Convolutional Neural Networks2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi FUNABASHI, Yang Gan, Andreas Geier, Alexander SCHMITZ, 尾形 哲也, Shigeki SUGANO
    • 学会等名
      JSME annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] In-Hand Manipulation with a Four-Fingered Hand via Finger-Specific Stepwise Learning2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi FUNABASHI, Alexander SCHMITZ, Shun OGASA, Shigeki SUGANO
    • 学会等名
      JSME annual Conference on Robotics and Mechatronics (Robomec 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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