知覚フィードバックに基づく柔軟多指ハンドの高知能化

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15360141
• 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)
• 研究分担者: 小澤 隆太 立命館大学, 理工学部, 講師 (40368006) ; 川村 貞夫 立命館大学, 理工学部, 教授 (20186141)
• キーワード: 知覚フィードバック / 多指ハンド / 高知能化 / ピンチング動作 / 安定把持 / 物体操作 / 多様体上安定 / 冗長自由度系

研究概要

指と物体の全体系の運動が平面内に限られている場合について、自由度配分が(2,3)あるいは(3,3)の指一対による物体把持と姿勢角の同時制御が、物体の二つの側面が非平行であり、かつ重力の影響を直接受ける場合についても、感覚フィードバックによって可能になることを理論的に明らかにした。また、本年度には自由度3の指一対を製作し、この理論的予測を実験によっても確認した。但し、指の自由度配分が(2,2)の場合の安定把持と姿勢角の同時制御が可能になることは、シミュレーションと実験では確認できたが、理論的な証明は非常に困難であり、未完成のままとなった。
3次元物体の3次元空間における安定把持については、指先がころがり接触をもつ場合について、全体システムの力/トルク平衡が満たすべき条件を明らかにし、この結果に基づいて感覚フィードバック則の発見に努めている、来年度の課題は、自由度配分が(2,2)の指一対による感覚フィードバックによる閉ループダイナミクスの収束性を証明し、また、3次元物体の感覚フィードバック法を確立することとする。
なお、研究目的以外にも本年度において、回転できる手首部分の付加によって、物体の姿勢角制御が容易になることを見出し、また、物体操作の巧みさが、ヤコビアンベクトルと作業ベクトルの間の独立性に深くかかわることを見出している。また、根元の関節が2自由度をもつ合計4自由度の指一本を設計し、他の3自由度をもつ指を3次元運動ができるように改良し、これらの指一対をハンドするロボットの製作に取りかかった。3次元物体については、平行な側面をもつ物体であれば指2本で3次元安定把持が可能になることを既に見出している。しかし、重力下ではtwist運動が起こる可能性があり、これを制御するためにもう一つの指が必要になり、指3本のハンドで完全な安定把持が可能になることを示した。

研究成果

• [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 fingeres"Robotica. 21・2. 163-178 (2003)
• [文献書誌] S.Nakamura, K.Tahara, J.-H.Bae, M.Sekimoto, S.Arimoto: "Experiments of grasping and object-manipulation by a pair of multi-degrees of freedom robot fingers"Proc.of the 2003 IEEE Int.Symp.on Computational Intelligence in Robotics and Automation. 1162-1167 (2003)
• [文献書誌] J.-H.Bae, K.Tahara, S.Nakamura, S.Arimoto: "Computer simulation of grasping and object-manipulation by a pair of multi-degrees of freedom robot fingers"Proc.of the 2003 IEEE Int.Symp.on Computational Intelligence in Robotics and Automation. 1219-1226 (2003)
• [文献書誌] S.Arimoto: "Intelligent control of multi-fingered hands"Preprints of the 7th IFAC Symp.on Robot Control. 3-12 (2003)
• [文献書誌] S.Arimoto, J.-H.Bae, K.Tahara: "Stability on a manifold : simultaneous realization of grasp and orientation control of an object by a pair of robot fingers"Proc.of the 2003 IEEE Int.Conf.on Robotics and Automation. 14-19 (2003)
• [文献書誌] S.Arimoto, M.Yoshida, J.-H.Bae, K.Tahara: "Dynamic force/torque balance of 2D polygonal objects by a pair of rolling contacts and sensory-motor doordination"Journal of Robotic Systems. 20・9. 517-537 (2003)