| 研究課題/領域番号 |
18K18129
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小山 佳祐 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任助教 (20817415)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 近接覚センサ / 高速ロボット / インハンドマニピュレーション / 回転操作 |
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| 研究実績の概要 |
高速・高精度近接覚センサを新たに開発し，薄板部品の高速・低反力組立を実現した．これまで研究で使用してきた近接覚センサにより，把持した部品の姿勢計測を試みたが，１）センサ出力が物体表面の色や明るさ（反射率）の影響を受けることと，２）外乱光や外乱ノイズに弱い，という２つの問題が生じ，新たなセンサ開発が必要となった．すでにＴＯＦ(Time-of-flight)方式や三角測量方式，レーザ光の自己結合を利用する方式などの近接覚センサがあるが，これらは計測時間が長く（数十ms），繰り返し計測誤差が±2mmほどあり，ロボット応用には適していない．そこで，1972年に提案された位相変調方式を採用し，新たな光学設計パラメータと高速・高精度アナログ回路を開発することで，従来センサと比べて1/10の計測時間と繰り返し計測誤差1/120以下を実現した．さらにこのセンサを用いた新たな薄板部品の組み立て戦略を提案し，実験で検証した．実験では三指の高速ロボットハンドを使用し，二指で把持した薄板部品の姿勢を残り一指の近接覚センサで計測することで部品同士の接触やはめあい位置を検出した．この結果，薄板部品のわずかな角度変化（3～4°）をセンサで検出可能であり，この姿勢変化をトリガーとしてハンドの動作フェーズを切り替えることで高速・低反力での薄板挿入を実現した．また，当初予定していなかったが，新たに開発した近接覚センサを用いることで柔軟物（紙風船，マシュマロ）の高速・小変形キャッチを実現した．
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| 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
計画では，以前に開発した近接覚センサ（抵抗回路網式近接覚センサ）を用いて把持したワークの姿勢を検出する予定であったが，計測精度の問題により困難であることが分かった．替りに，より高い計測精度を持つ近接覚センサを開発し，このセンサを用いた研究方針に切り替えた．使用するセンサは変わったものの，実施予定の一つの「ワークの受動的な回転姿勢の変化」を利用した組立タスクを実現し，さらに当初予定していなかった成果（柔軟物の高速・小変形キャッチ）を実現したため，「（１）当初の計画以上に進展している」とした．
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| 今後の研究の推進方策 |
現在は把持ワークの姿勢変化を検出し，ハンドの動作フェーズを切り替える戦略であるが，今後はワーク姿勢をアクティブに制御する戦略を提案し，実験で検証する．物体姿勢をアクティブに制御することで，部品の組み立て作業の前に把持したワークの姿勢を調整可能となり，作業の高速化に加えて位置誤差へのロバスト性の向上が期待できる．このためには，高速・高精度近接覚センサの更なる計測精度向上が必要である．また，ハンド指先以外の指リンク部分や掌にも同センサを搭載を計画している．これにより，多点計測が可能なるため，物体の位置・姿勢の情報をより正確に得られる可能性がある．ハンド指先以外にも搭載するためには，計測精度の向上に加えて，センサの薄型・小型化も必須である．そこで，センサのアナログ回路の一部デジタル化などを行い，センサの薄型・小型化を狙っていく．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
高精度安定化電源の購入を予定していたが，電源の高精度化の前にセンサのアナログ回路の改善が必要であったため購入を見送った．今後，新センサの電源精度の要求レベルを検証しつつ購入を検討する．購入不要と判断した場合は，センサの小型化・薄型化のための基板試作費用に充てる予定である．
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