| 研究課題/領域番号 |
21H01347
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21040:制御およびシステム工学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
境野 翔 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70610898)
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| 研究分担者 |
原 正之 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (00596497)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 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)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
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| キーワード | 機能的電気刺激 / 制御 / ロボット / 技能教示 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究代表者はこれまでに、反力呈示ができる遠隔操作「バイラテラル制御」を用いると、ヒトの持つ環境適応技能をロボットへ教示できることをあきらかにした。しかし、手指の技能教示に必要な装着型ロボットの製作は困難を極めた。そこで、ヒトの筋を電流で駆動する機能的電気刺激を用いてヒトの身体を直接制御することで装着型ロボットの代替とすることを提案してきたが、五指すべてを駆動することはできなかった。よって、本研究課題では、3次元的に筋を刺激して五指を選択的に駆動することで、機能的電気刺激を用いた五指のバイラテラル制御を開発することを目的とし、五指の物体操作技能をロボットへ教示するための基盤技術を確立する。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は機能的電気刺激を用いた五指の独立制御と力制御をも内包した物体操作技能の教示を目指したものである。これまでの機能的電気刺激において、示指、中指、環指は筋が近接しているためその独立駆動は困難であった。しかし、1年目の研究により、複数電極を用いることで示指の独立駆動が容易になること、並びに、総指伸筋を用いることで中指と環指を独立駆動できることを実証した。さらに2年目ではこれを応用して、複数電極を用いた刺激方法を二人の被験者に実装してバイラテラル制御を実装することで、手指のバイラテラル制御をできることを実証した。すなわち、研究開始前に実証済みであった母指と小指の独立駆動技術と組み合わせることで、五指の独立駆動並びにバイラテラル制御を用いた力制御技能の教示が初めて実現可能になった。
最終年度である3年目はこの結果を利用して、ロボットに五指を用いた物体操作技能を教示することに注力した。研究代表者がこれまで確立してきたバイラテラル制御を用いた技能教示技術により、人間並の五指を用いた物体操作技能を速やかにロボットに教示できると想定していたがロボットハンドの制約上困難であった。これは、力制御可能な剛体のロボットハンドでは太い物体から細い物体まで多様な物体を操作することが非常に困難であったからである。よって、本研究課題では交差型爪付きロボットハンドを開発することでこの問題を解決した。そして、バイラテラル制御を用いて力制御技能を教示することで人間並の物体操作を技能をロボットに獲得させ、豆腐、ポテトチップス、ケーキやハンカチなど多種多様な物体を95%の確率で操作できるようになったばかりか、ペンを持って字を書くことにも成功した。すなわちロボットが道具を操作できるようになった。
以上のように本研究課題の成果により、人間の五指を用いた物体操作技能をロボットに教示することが実現された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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