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2022 年度 実施状況報告書

生活環境内日用品をワンドラッグで把持可能な介護支援ロボット操作用インタフェース

研究課題

研究課題/領域番号 18K12151
研究機関広島市立大学

研究代表者

岩城 敏  広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (00453209)

研究分担者 池田 徹志  広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (50397618)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
キーワードロボット教示 / インタフェース / レーザポインタ / 物体把持 / レーザセンサ
研究実績の概要

今期は、これまで開発してきた「実世界クリッカー(RWC:Real World Clicker)」すなわちパンチルトアクチュエータ上に搭載されたTOF(Time-of-flight)型レーザセンサによりレーザスポット3D位置を測定するシステムにおいて、スマートフォンによる操作方式を新たに研究開発した。従来RWCは、PCマウスの上下左右動作をそれぞれRWCのチルト角、パン角に連動させることで操作していたが、これを今や誰もが所有し日常性に優れたスマートフォンへの置き換えを試みた。具体的には、(1)スマートフォン内臓モーションセンサ(加速度センサ、ジャイロセンサ)を用いてスマフォ筐体の姿勢を計測してRWCに無線伝送し、スマフォ姿勢とRWCのパン角・チルト角を連動させることで、あたかもレーザビームがスマフォから直接発射しているような感覚で操作する方式、(2)レーザスポットを大きく・高速に動かしたい時は上記のスマフォ連動方式を活用した粗調整を行い、スポットがターゲット物体に近づいた際には連動を停止してスマフォ画面に実装されたボタンによりレーザスポット位置を微調整する2段階方式、(3)上記微調整操作時の操作感度をロボットアームの可操作性に基づき、レーザスポットがどの位置に存在しても同一の操作感度で微調整することが可能な最適化手法の3つを提案した。これら3つの手法のポインティング性能を順に比較する実証実験を行ったところ、最後に提案した可操作性に基づく最適化手法が最も高性能であることが確認できた。以上の成果を国内国外学会で発表し、フルペーパとしてジャーナル投稿した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

RWCを用いた移動ロボットの自己位置推定手法に関する論文が採択・掲載された。またコロナの影響で控えていた現地での学会参加を本格再開した。昨年度から進めていたRWCによる遠方物体把持ロボットシステムに加えて、上記のスマートフォンによる操作方式に関しても、複数の国内学会・複数の国際会議での発表を行い、様々な質疑を対面で行うことで研究開発を効率的に促進することができた。コロナの影響で本科研予算を再再度繰り越すこととなったが、結果として本科研当初計画以上の進捗を達成できたと認識している。

今後の研究の推進方策

実世界クリッカーの実用化を早めることを狙いに、上記のスマフォによる操作方式をさらに発展させる。すなわち、現状では
1.RWCは水平面上に設置される
2.RWCとuser頭部の位置はRWC物体間距離と比べ相対的に十分小さい
という非常に強い制約が存在しているが、これを取り除く方式を検討する。これにより、RWCを天井など生活空間の邪魔にならずかつ部屋の隅々までレーザ照射可能な場所に設置可能となり、さらにはユーザの場所と姿勢も自由に開放することで、より現実的な方式を目指す。

次年度使用額が生じた理由

コロナの影響で当初計画していた国際会議発表が実施できなかったので、2023年度に行うため。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Self-Localization of Mobile Robot Based on Beacon Beam of TOF Laser Sensor Mounted on Pan-Tilt Actuator: Estimation Method that Combines Spot Coordinates on Laser Receiver and Odometry2022

    • 著者名/発表者名
      Ryoji Miura, Daichi Usagawa, Keigo Noguchi, Satoshi Iwaki, and Tetsushi Ikeda
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 34/3 ページ: 654-663

    • DOI

      10.20965/jrm.2022.p0654

    • 査読あり
  • [学会発表] Performance Evaluation of Real World Clicker Fine-tuning Operation Method Based on Manipulability of a Robot Arm2023

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichiro Sakamoto, Keigo Noguchi, Satoshi Iwaki
    • 学会等名
      IUTAM SYMPOSIUM ON OPTIMAL GUIDANCE AND CONTROL FOR AUTONOMOUS SYSTEMS
    • 国際学会
  • [学会発表] Mobile Robot Guidance Method Using Laser Spots Irradiated on the Floor from Real World Clicker and its Application for Object Grasping System2023

    • 著者名/発表者名
      Keigo Noguchi, Shin-ichiro Sakamoto, Satoshi Iwaki
    • 学会等名
      IUTAM SYMPOSIUM ON OPTIMAL GUIDANCE AND CONTROL FOR AUTONOMOUS SYSTEMS
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal and Performance Evaluation of Real World Clicker Manipulation Method by a Smartphone2023

    • 著者名/発表者名
      S.Sakamoto, Noguchi, iwaki
    • 学会等名
      28th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 28th 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] スマートフォンによる実世界クリッカー操作方式の提案と性能評価2022

    • 著者名/発表者名
      坂本、野口、岩城
    • 学会等名
      第21回日本生活支援工学会大会(LIFE2022)
  • [学会発表] 可操作性に基づく実世界クリッカー微調整操作方式2022

    • 著者名/発表者名
      坂本、野口、岩城
    • 学会等名
      第40回日本ロボット学会学術講演会
  • [産業財産権] 実世界ポインティングシステムおよび実世界ポインティング方法2022

    • 発明者名
      岩城,坂本,野口
    • 権利者名
      岩城,坂本,野口
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-170902

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公開日: 2023-12-25  

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