掌形エンドエフェクタを用いた非把持Pick&Place作業の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650273
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 高瀬 國克 電気通信大学, 大学院・情報システム学研究科, 教授 (10270927)
• 研究分担者: 羽田 芳朗 電気通信大学, 大学院・情報システム学研究科, 助手 (90313428)
• キーワード: 掌(てのひら) / 非把持操作 / Pick＆Place / ダイナミックマニピュレータ / 視覚フィードバック / ロボット

研究概要

従来のロボット・マニピュレータでは、物体をがっちり掴み、物体をエンドエフェクタに固定した後、エンドエフェクタの位置姿勢を操作することにより作業を実行する。この方法には次のような欠点や限界がある。(1)潰れやすい等の理由で掴むことが困難な物体を扱うことができない。(2)グリッパの開き巾以上に大きい物体は扱えない。(3)物体の持ち替え動作に時間がかかる。(4)小さな物体の小さな動き(回転等)を実現するのに、ロボットの大きな動きを以てする等動作効率が悪い。そこで本研究では、エンドエフェクタとしてグリッパの代りに掌型の操作板を用い、物体を掴むことなしに、掌上でハンドリングする方法を提案し、そのシステム化を図った。具体的な作業として、マニピュレーション作業の中で、特に基本的で重要なクラスであるピックアンドプレイス(pick&Place)作業を取り上げ、それに必要な動作プリミティブを開発した。詳細は次の通り。
まず、「差し込み」により、物体の下に操作板を差し込むメカニズムを解析した。また「回転動作」を上下に振ることで操作板と物体間の摩擦力を調整し、それと同期して操作板を時計方向、反時計方向に回転することで実現するための理論的方法を構築した。つぎに「表裏反転動作」として、操作板上の物体を空中に放り投げ、反転後キャッチする方法の理論を構築した。さらに「滑り下ろし」により、物体をテーブル上に移行するメカニズムを解析した。
次に、つぎのシステム構築を行った。
・エンドエフェクタとして掌状の操作板を装着した6自由度ロボットマニピュレータの開発。
・実時間OS搭載コンピュータを用いたアーム制御装置とその基本ソフトウエアの開発。
最後に、「差し込み」「並進動作」「回転動作」「表裏反転動作」「滑り下ろし」等について動作プログラムを作成し、動作実験を行い、提案したコンセプトの実現可能性と有効性を示すことができた。

研究成果

• [文献書誌] Sorgmin Jia, K.Takase: "Distributed Telecare Robotic Systems Using CORBA as a Communication Architecture"Proc. of 2002 IEEE Intern. Conf. Robotics and Automation. 2202-2207 (2002)
• [文献書誌] C.Hou, S.Jia, K.Takase: "Robot operation Management in Telecare System"Proc. of Intern. Conf. on Control Automation and Systems. 557-562 (2002)
• [文献書誌] S.jin, Y.Huda, C.Hon, K.Takase: "Internet-Based Control for Distributed Robotic Systems Using CORBA as Communication Architecture"Proc. of Intern. Conf. on Control Automation and Systems. 1278-1289 (2002)
• [文献書誌] C.Hon, S.Jin, G.Ye, K.Takase: "Switching Remote Robot Manipulation in Internet Telecare Systems"2002 IEEE Intern. Conf. on Industrial Technology. 886-891 (2002)
• [文献書誌] 鈴木洋平, 羽田芳朗, 高瀬國克: "エアホッケーロボットの打ち返し精度向上と攻撃力強化"第20回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 1K17-2 (2002)