センサフィードバックに基づく柔軟多指ハンドの動的安定把持と操作

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650290
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 有本 卓 立命館大学, 理工学部, 教授 (00029399)
• キーワード: 多指ハンド / 把持 / 物体操作 / ピンチング / 安定把持 / 知覚フィードバック / センソリーモータ協調 / 多様体上安定

研究概要

ロボット指一対と対象物体の全体のダイナミクスが生成する運動が垂直2次元面に限定される場合について、安定把持と姿勢角制御のセンソリーフィードバック信号を見出し、ロボット指を製作してその確認実験を行った。運動が垂直面にあると、指と物体はともに重力の影響を受ける。それにもかかわらず、知覚フィードバック信号は物体の大きさや重心位置を用いることなく構成できることが示され、実験によっても姿勢角さえ測定できれば、安定把持と姿勢制御が同時に実行し得ることが確認された。この結果は、3角形状の安定把持には3本の指が必要であり、平行四辺形の物体については4本が必要であるとされた従来の研究結果と異なる。それは、指先を半球にし、物体と転がり接触が起こるようにした結果、接触点では物体表面に対して法線方向と接線方向の二つの方向に力が生じることから来る。本年度では、転がり接触をもつ指2本によって力/トルク閉包が実現できることも示し、これと実際にロボット指一対によるピンチングの実現によって、理論と実験が完全に対応し得ることを示した。
本研究では、2002年度に入って、物体の側面が平行でない場合についても、安定把持を実現する知覚フィードバック信号を見出し、また、物体の姿勢角を制御する信号も見出した。これらの有効性は、2自由度の指ロボットを2本製作し、これらの一対を用いた物体把持と物体操作の実験を通じて、確認することができた。また、詳細なコンピュータシミュレーションによって、各フィードバック利得の設計指針を与えることにも成功した。最後に、3次元物体の知覚フィードバックに基づく把持と操作についても、2002年末に至って基本的な手がかりを発見し得た。

研究成果

• [文献書誌] Z.Doulgeri, J.Fasoulas, S.Arimoto: "Feedback control for object manipulation by a pair of soft tip fingers"Robotica. 20. 1-11 (2002)
• [文献書誌] P.T.A.Nguyen, S.Arimoto: "Learning motion of dexterous manipulation for a pair of multi-DOF fingers with soft-tips"Asian Journal of Control. 4. 11-20 (2002)
• [文献書誌] Z.Doulgeri, S.Arimoto: "A position/force control for a robot finger with soft tip and uncertain kinematics"Journal of Robotic Systems. 19. 115-131 (2002)
• [文献書誌] P.T.A.Nguyen, S.Arimoto: "Dexterous manipulation of an object by means of multi-DOF robotic fingers with soft tips"Journal of Robotic Systems. 19. 349-362 (2002)
• [文献書誌] P.T.A.Nguyen, S.Arimoto: "Computer simulation of controlled motion of dual fingers with soft-tips grasping and manipulating an object"Advanced Robotics. 16. 123-145 (2002)
• [文献書誌] S.Arimoto, Z.Doulgeri, P.T.A.Nguyen, J.Fasoulas: "Stable pinching by a pair of robot fingers with soft tips under the effect of gravity"Robotica. 20. 241-249 (2002)
• [文献書誌] S.Arimoto, K.Tahara, J.-H.Bae, M.Yoshida: "A stability theory on a manifold : concurrent realization of grasp and orientation control of an object by a pair of robot fingers"Robotica. 21. (2003)
• [文献書誌] 有本 卓: "新版 ロボットの力学と制御"朝倉書店. 222 (2002)