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2014 年度 実績報告書

人間型ロボットハンドの手全体の力覚提示によるマスター・スレーブシステムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 26249063
研究機関岐阜大学

研究代表者

川崎 晴久  岐阜大学, 工学部, 教授 (40224761)

研究分担者 毛利 哲也  岐阜大学, 工学部, 准教授 (40418728)
上木 諭  豊田工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (50467213)
遠藤 孝浩  岐阜大学, 工学部, 助教 (70432185)
研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2017-03-31
キーワードユーザインターフェース / 機械力学・制御 / システム工学 / バーチャルリアリティ
研究実績の概要

人間は、指先のみならず指腹部や掌を含む手全体での力感覚に基づいて精緻で器用な手作業を行う。人間の代替を期待される人間型ハンドロボット(HHR)は、自律的な手作業ができる技術レベルになく、手全体の力感覚が必要な手作業には、人間の手技をロボットに伝えるマスター・スレーブが実際的で有効と期待できる。しかし、人間の手全体への力覚提示デバイスや手全体の力感覚によるマスター・スレーブの研究開発例はない。そこで、自然な操作感覚でHHRを操作できるようにするため、手の力覚受容特性や心理学等の人間科学を基礎としたマスター・スレーブシステムを研究する。本研究の成果は、ヒューマノイドロボットへの作業教示、医療分野での遠隔触診、原子力・海底・宇宙等の極限環境でのロボット遠隔操作など、幅広い応用へ展開できる。
平成26年度は、手全体での力感覚により自然な感覚で操作できるマスター・スレーブシステムの確立を目的に、1) 複合型ハンドハプティックインターフェイスの構成法:掌の力覚デバイスの開発とハプティックインターフェイスの高精度化、2) 人間型ロボットハンドの構成法:高出力ハンドの開発、3) 手全体の力感覚によるマスター・スレーブ制御:マスター・スレーブ法の開発、4) 安全・確実な操作を支援するマスター・スレーブシステムの構成法:外部環境との誤認防止法の開発と緊張状態とリラックス状態の判別評価、の4項目を研究し、当初計画の研究成果を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

1)指腹部力覚提示デバイスを小型化に向け改良試作し、人間の指腹部での力覚受容特性を評価した。
2)スレーブ側に利用する人間型ロボットハンドを装着可能な移動台車付き双腕ロボットを試作し、分布型触覚センサによる圧力中心位置,接触力の計測システムを構築した。
3)多指ハプティックインターフェイスと操作者との高信頼度な干渉回避に向け、偏光フィルムを用いた複数赤外線測距センサによる手首間距離の計測、最適なセンサ配置法の提案とその導出、および手首間距離を用いた干渉回避制御を実現した。これにより、マスター・スレーブ制御のための高信頼性マスター制御を実現した。
4)心電センサ、脈波センサ、呼吸波センサ、及び脳波計による計測システム,Kinect距離センサによる外部環境の計測データとロボットの形状モデルを用いた外部環境とロボット間の距離検出システムを開発した。

今後の研究の推進方策

人間の指先や指腹部に力を総合的に提示したときの力覚の受容特性は解明し、ハンドインターフェイスの構成法に資する。また、指腹部に装着可能な接触時の圧力中心と分布を計測可能な触覚センサと人間型ロボットハンドを用いて、物体の把持力、接触点の滑りを検出して高精度な遠隔操作の基礎技術を研究する。また、スレーブロボットと操作者の手のサイズ関するスケーリングを考慮した制御法を研究が若干遅れているため、技術補佐員を雇用し、研究を加速する。さらに、操作ミス検出システムを構築し、精度評価を行うと共に精度向上のための改良を行う。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 側面設置型多指ハプティックインターフェイス2015

    • 著者名/発表者名
      遠藤孝浩, 川崎晴久, 中川志信, 山下誠治, 土屋陽太郎, 石榑康彦
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 51 ページ: 1-9

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Iterative learning control with sampled-data feedback for robot manipulators2014

    • 著者名/発表者名
      K. Delchev, G. Boiadjiev, H. Kawasaki, T. Mouri
    • 雑誌名

      Archives of Control Sciences

      巻: 24 ページ: 257-277

    • 査読あり
  • [学会発表] Study on stiffness visualization and safety control based on will-consensus building for tele-palpation robot system2015

    • 著者名/発表者名
      S. Ueki, T. Mouri, T. Endo, and H. Kawasaki
    • 学会等名
      The 20th International Symposium on Artificial Life and Robotics 2015 (AROB 20th 2015)
    • 発表場所
      Beppu, Japan
    • 年月日
      2015-01-21 – 2015-01-23
  • [学会発表] 高分解能な圧力とその分布が検出可能な触覚センサ2014

    • 著者名/発表者名
      安部貴大, 毛利哲也, 川﨑晴久
    • 学会等名
      第15回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      東京ビッグサイト
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
  • [学会発表] 多指ハンドロボットによる遠隔操作触診支援のための硬さ情報の視覚化に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      上木 諭, 毛利 哲也, 川﨑 晴久
    • 学会等名
      第15回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      東京ビッグサイト
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
  • [学会発表] 手指関節角度推定に基づく筋電義手のためのパターン認識2014

    • 著者名/発表者名
      森川 嵩弘 毛利 哲也,川﨑 晴久,榮枝 裕文
    • 学会等名
      第15回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      東京ビッグサイト
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
  • [学会発表] Prosthetic Hand Control Using Speech and sEMG2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kawasaki, T. Mouri, K. Iwase, H. Sakaeda
    • 学会等名
      The 2014 IEEE Int. Conf. on Robotics and Biomimetics
    • 発表場所
      Bali, Indonesia
    • 年月日
      2014-12-05 – 2014-12-10
  • [学会発表] Collision Avoidance and its Experimental Investigation for a Side-Faced-Type Multi-Fingered Haptic Interface2014

    • 著者名/発表者名
      T. Endo, H. Kawasaki
    • 学会等名
      2014 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
    • 発表場所
      San Diego,USA
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-08
  • [学会発表] 人間型ロボットハンドの力覚を伴う遠隔操作2014

    • 著者名/発表者名
      毛利哲也、川﨑晴久、藤井裕太
    • 学会等名
      第32回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      九州産業大学
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-06
  • [学会発表] Research on Robotics in Gifu University2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kawasaki
    • 学会等名
      Lecture Meeting at Robotics and Cybernetics research group at the Department of Technology and Nautical Sciences, Aalesund University College
    • 発表場所
      Ålesund, Norway
    • 年月日
      2014-08-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Research on Robotics in Gifu University2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kawasaki
    • 学会等名
      Lecture Meeting at Robotics and Intelligent Systems (ROBIN) research group at Department of Informatics at University of Oslo
    • 発表場所
      Oslo, Norway
    • 年月日
      2014-08-16
    • 招待講演
  • [図書] Virtual Robot Teaching for Humanoid Both-Hands Robots Using Multi-Fingered Haptic Interface, "The Thousand Faces of Virtual Reality", book edited by Cecilia Sik Lanyi2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kawasaki, T. Mouri, S. Ueki,
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      INTECH
  • [備考] 岐阜大学工学部機械工学科 川崎&毛利研究室

    • URL

      http://robo.mech.gifu-u.ac.jp/

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公開日: 2016-06-01  

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