指先の初期滑りと把持/負荷力の同時計測に基づく人の把持力制御機構のモデル化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450104
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 小笠原 司 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (30304158)
• 研究分担者: 松本 吉央 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教授 (00314534) ; 中村 恭之 和歌山大学, システム工学部情報通信システム学科, 助教授 (50291969) ; 今井 正和 鳥取環境大学, 情報システム学科, 教授 (60193653) ; 上田 淳 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助手 (30346308)
• キーワード: 把持運動 / 弾性体接触 / 初期滑り / 固着率 / 触覚情報処理 / 把持力制御

研究概要

本研究では触覚を用いた代表的動作であり,かつ日常生活の基本的動作でもある物体の把持動作に焦点を当て,触覚入力がどのように知覚され,把持力が制御されているのかを実験心理学的手法を用いて明らかにすることを目的としている。また,そこから得られた知見を基に,人の触覚情報処理の工学的応用を目指す。
これまでに、画像処理および力覚センサをベースとした、初期滑りと把持/負荷力の同時計測装置を開発した。本装置は、被験者の指腹部にドットパターンを描画し、これを把持物体内のカメラより計測することで、接触面内に生じる滑りの計測を可能としている。把持/負荷力の計測は、把持面を6軸力センサで支持することで実現した。この装置は、59Wx46Dx130H[mm],270[g]と小型・軽量であり、被験者は無理なく計測装置を摘み上げることができる。この装置を用いて、把持動作時の指先接触面の計測を行った。
この結果、人の指先が剛体平板と接触し接線方向力を加えられる際の挙動が、弾性体接触理論により予測できることを示した。
また、把持した物体の滑り始めの現象、すなわち、初期滑りの状態においては、接触面内に、滑る領域と滑らない領域が存在することが確認された。そして、この面積比が滑りを伴う運動においては重要な役割を示していることが推察された。そこで、この面積比を固着率と定義し、その変化に着目して、引き続き計測を行うこととした。
さらに、より細かな計測を行うために、指にドットを描画するかわりに指紋をトラッキングすることにより、接触領域および固着領域を認識する手法について検討した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kurita, M.Tada, Y.Matsumoto, T.Ogasawara: "Simultaneous Measurement of the Grip/Load Force and the Finger EMG : Effects of the Object Weight"Proceedings of IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics. TP1-B6 (2002)
• [文献書誌] M.Tada, T.Shibata, T.Ogasawara: "Investigation of the Touch Processing Model in Human Grasping basedon the Stick Ratio within a Fingertip Contact Interface"Proceedings of IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics. TP1N4 (2002)
• [文献書誌] Y.Kurita, M.Tada, Y.Matsumoto, T.Ogasawara: "Simultaneous Measurement of the Grip/Load Force and the Finger EMG : Effects of the Grasping Condition"Proceedings of the 2002 IEEE Int. Workshop on Robot and Human Interactive Communication. 217-222 (2002)
• [文献書誌] 栗田雄一, 多田充徳, 松本吉央, 小笠原司: "人の把持力計画解析のための把持/負荷力と指筋電の同時計測 -運動条件の変化が把持に及ぼす影響に関する考察-"第17回生体・生理工学シンポジウム論文集. 2C1-2 (2002)
• [文献書誌] 多田充徳, 柴田智広, 小笠原司: "人の触覚受容器における指先固着率知覚可能性の検証"第17回生体・生理工学シンポジウム論文集. 2C1-1 (2002)
• [文献書誌] 栗田雄一, 多田充徳, 松本吉央: "人の把持力計画解析のための把持/負荷力と指筋電の同時計測-物体重量変化が把持に及ぼす影響に関する考察-"ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. 1P1-J05 (2002)
• [文献書誌] 多田充徳, 小笠原司: "指先接触面計測に基づく触覚情報処理の機能レベル探究"ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. 1A1-J10 (2002)