| 研究課題/領域番号 |
21K03963
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
前田 雄介 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (50313036)
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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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 光弾性 / 力センシング / 力制御 / ロボットハンド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
人間並みの器用な操り能力を持つロボットハンドは依然として実現されておらず，そのための課題の一つが触覚・力覚センシング能力の向上である．本研究では，光弾性を利用することで，密な接触力分布をリアルタイムにセンシングする技術の開発を行う．そして，構成部材に光弾性体を用いた力制御可能ロボットハンドを実現することで，in-handマニピュレーションなどの器用な物体操りへの応用を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，ハンドの構成部材に光弾性体を利用することで，密な接触力分布をリアルタイムにセンシング可能なロボットハンドの実現を目指した．まず，ハンドの大部分を光弾性体で構成する二自由度ハンドと液晶ディスプレイ，そして偏光カメラから成るシステムを構築した．そして，ピクセル単位の光弾性画像解析に基づく関節の制御を通して，把持力制御やin-handマニピュレーションを実現した．また，多峰性の接触力分布に対応できる光弾性画像解析アルゴリズムを開発した．さらに，光弾性画像をシミュレーションで生成できるようにし，CNNを用いた接触力分布推定手法に適用して，新奇な光弾性体形状の検討と評価に応用した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で実現された光弾性ロボットハンドでは，光弾性を利用した従来の合力のみをセンシングできるハンドとは異なり，リアルタイムの力分布センシングを実現した．また，他の力分布センシングが可能なロボットハンドと比較すると，センシングのために必要な偏光カメラや偏光源はハンド外に配置される点が特徴である．すなわち，ハンド本体はシンプルかつコンパクトに実現することができ，また電極などの構成要素を接触部に作り込む必要がないため，耐久性・メンテナンス性に優れる利点がある．センシング能力の検証・向上を進めることで，手軽に使用できる実用的な力制御可能ハンド技術としての確立が期待できる．
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