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2015 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, その他 (40224761)

研究分担者 毛利 哲也  岐阜大学, 工学部, 准教授 (40418728)
山田 貴孝  岐阜大学, 工学部, 教授 (00273318)
上木 諭  豊田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50467213)
研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2017-03-31
キーワード遠隔操作 / 人間型ロボットハンド / ハプティックインターフェイス
研究実績の概要

(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: 複数箇所での力覚提示による受容特性の結果をもとに、複合型ハンドインターフェイスを試作し、バーチャルリアリティ環境での物体の把持、操り等の操作環境を構築した。
(2)高精度多点接触点・接触力のセンシング構成法: ロボットハンドの指腹部と掌部の接触点位置と接触力を高精度に多点計測可能な触覚センサを試作し、その特性を評価した。その結果、物体の把持力、接触点の滑りを検出できることを確認した。また、触覚センサ情報による指先や指腹部の力制御も実現した。また,スレーブ側のカメラで取得した対象物形状について,マスター側のユーザに適切な把持位置を提示することを目的に、二次元対象物の最適な把持位置を算出する手法を構築した。指先位置、指先力、曲率、関節ばね剛性から把持の剛性行列を導出し、把持位置と安定性の関係を偏微分であらわし、繰返し計算により最適な把持位置を得た。得られた把持位置は人間の直感に近い結果であることを確認した。
(3)マスター・スレーブ制御における力覚の知覚特性の評価: マスター・スレーブ制御では、スレーブハンドの位置姿勢をマスター側の多指ハプティクスハンドの位置姿勢とすると、操作者が違和感を感じることが判明した。そこで、スレーブハンドの位置姿勢を操作者の手の位置・姿勢とする制御法を開発した。今後、両者の知覚特性の差異を検証する。
(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の開発: 操作ミス検出システムの精度向上のために、操作ミス検出装置の改良を行なった。他方で、スレーブ側の危険操作検出システムの情報を用いた干渉抑制制御手法を開発した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究でのキィーデバイスである指腹部力覚デバイスが、信頼性に欠けるため、その改善に多大の時間を必要とした。また、遠隔操作においてスレーブハンドの位置・姿勢をマスターの位置・姿勢としていたが、違和感があることが判明し、そのための改良を必要とした。現在は、これらを改善を図ったが、知覚特性の評価において若干の遅れが生じている。しかし、今年度中には、当初の目標を達成できると考えている。

今後の研究の推進方策

今年度は次の課題を実施する。
(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: 前年度に実施した多点接触における力学の受容特性と操作性の評価を基に、複合型ハンドハプティックインターフェイスの改良を図る。
(2)物体の物理パラメータのアクティブセンシング: スレーブハンドの接触状態(接触点位置、接触力、接触の種類)をマスター側のユーザに視覚的に提示することを目的に、触覚センサを用いたアクティブセンシングにより視覚情報だけでは推定不可能な物体の局所的な形状、剛性、粘性等の物理パラメータをリアルタイムで推定し、実機による対象物体の把持・操作によりその有効性を定量的、心理的に評価する。
(3)指腹部・掌の力感覚によるマスター・スレーブ制御の改良: 前年度計測した力覚特性に基づき、マスター・スレーブ制御法を主観的感覚に基づき改良し、指腹部・掌の力感覚によるマスター・スレーブ制御を実現する。また前年度までに開発したハプティックインターフェイスおよびロボットハンドを用い、遠隔操作の評価を行う。
(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: 前年度までに開発したシステムをマスター側とスレーブ側に統合する構成方法を開発する。統合したシステムにおいて、緊張状態においても安全・確実な操作を支援するシステムとなったかを有効性を定量的、心理的に総合評価する。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] HIWIN(Taiwan)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      HIWIN
  • [雑誌論文] Study on stiffness visualization and safety control based on will-consensus building for tele-palpation robot system2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ueki, Tetsuya Mouri, Takahiro Endo, and Haruhisa Kawasaki
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 21 ページ: 31-36

    • DOI

      10.1007/s10015-015-0254-5

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [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: 251-259

    • DOI

      10.9746/sicetr.51.251

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Fine Motor Skill Training System using Multi-fingered Haptic Interface Robot2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Endo, Haruhisa Kawasaki
    • 雑誌名

      International Journal of Human-Computer Studies

      巻: 84 ページ: 41-50

    • DOI

      10.1016/j.ijhcs.2015.08.006

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ハンドアームロボットのための障害物回避制御2015

    • 著者名/発表者名
      上木 諭, 毛利 哲也, 川﨑 晴久
    • 学会等名
      第16回システムインテグレーション部門講演会(SI2015)
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-12-14 – 2015-12-16
  • [学会発表] Optimization of grasp positions using the partial differentiation of the grasp stiffness matrix2015

    • 著者名/発表者名
      Kenta Niwa, Takayoshi Yamada, Hidehiko Yamamoto, Haruhisa Kawasaki, Tetsuya Mouri
    • 学会等名
      2015 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2015-12-11 – 2015-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Collision avoidance method for hand-arm robot using both structural model and 3D point cloud2015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ueki, Tetsuya Mouri, and Haruhisa Kawasaki
    • 学会等名
      2015 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2015-12-11 – 2015-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Teleoperated Humanoid Hand Robot Using Force Feedback2015

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Mouri, Haruhisa Kawasaki, and Satoshi Ueki
    • 学会等名
      2015 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2015-12-11 – 2015-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] 触覚センサを装着した高出力な人間型ロボットハンド2015

    • 著者名/発表者名
      毛利哲也,安部 貴大,川﨑 晴久
    • 学会等名
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-09-03 – 2015-09-05
  • [学会発表] Force Discrimination Using Improved Hand Haptic Interface2015

    • 著者名/発表者名
      Haruhisa Kawasaki, Tetsuya Mouri
    • 学会等名
      2015 International Scientific Conference on Engineering and Applied Sciences (ISCEAS 2015)
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2015-07-19 – 2015-07-31
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人間型ハンドロボットを用いた物体剛性の遠隔提示2015

    • 著者名/発表者名
      藤井 裕太, 毛利 哲也, 川﨑 晴久
    • 学会等名
      ROBOMEC 2015
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [図書] Robot Hands and Multi-Fingered Haptic Interfaces: Fundamentals and Applications2015

    • 著者名/発表者名
      Haruhisa Kawasaki
    • 総ページ数
      325
    • 出版者
      World Scientific Publishing
  • [備考] Kawasaki & Mouri Laboratory

    • URL

      http://www1.gifu-u.ac.jp/~kawalab/index.html

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-03-01  

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