| 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 / 模倣学習 / 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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| 研究成果の概要 |
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。まず、複数電極を用いることで示指の独立駆動を実現し、総指伸筋を用いて中指と環指を独立駆動できることを実証した。これをベースに複数電極を用いた刺激方法を二人の実験参加者に実装し、五指のバイラテラル制御をできることを実証した。
また、太い物体から細い物体まで多様な物体の把持を実現できる交差型爪付きロボットハンドを開発した。これを装着したロボットに五指を用いた物体操作技能をバイラテラル制御を用いて教示した。その結果、豆腐を含む多様な食品を95%の確率で操作できる人間並の物体操作技能をロボットが獲得できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
少子高齢化社会を迎える日本において肉体労働の大幅なロボット化は急務である。そのためには人間が未知環境を操作する際に必須である力制御技能をロボットに獲得させることが必須である。これまで反力提示が可能な遠隔操作「バイラテラル制御」を用いることで人間の力制御技能データを抽出しロボットに再現できることはあきらかになっていた。しかし、五指への力覚提示デバイスが製作困難であったため、五指の物体操作技能を教示できなかった。一方、本研究課題は人間の身体を覚提示デバイスとすることで、人間の五指を用いた物体操作技能を教示可能にした。ロボットが多種多様な物体の把持・操作が可能になったことを実験により実証した。
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