柔軟性のある表面皮覆と爪を有する人間型ロボット指の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350133
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 長谷川 勉 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (00243890)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桐木 利弘 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (60264074)
• Keywords: ロボットハンド / 多関節指 / 柔軟被覆 / 爪

Research Abstract

本研究は、指先端リンク基部に配置された6軸力モーメントセンサ,人工爪基部に配置された歪みゲージ,操作対象の位置姿勢を検出する視覚センサ,および関節角度エンコーダからの感覚情報を統合し,表面被覆の柔軟さと爪を含めた人間類似幾何形状情報とを利用した物体操作手法を開発して,器用な指先を工学的に実現し,その性能限界を明らかにすることを目的とする。
本年度は、柔軟表面被覆と内部骨格および爪で構成されたロボット指先を開発し、多関節ロボット指に実装して研究をすすめ、以下の成果を得た。
1)柔軟被覆指先の試作とその基本特性の解明および紙ページめくり作業実験
アルミ内殻にシリコンゴム製柔軟被覆を装着した指先を試作した。指先内臓6軸力センサを用いた接触点位置計測において、柔軟被覆による精度劣化が実用上問題にならないことを明らかにした。さらに接触圧の違いによる摩擦係数の変化を利用して、指先による紙ページめくりが実行できることを示した。また、表面位置により異なる曲率を有する指先形状として、回転楕円体の指先を設計試作し、接触位置計測アルゴリズムを開発した。
2)人工爪の試作とその微小段差センシング機能の実装
アルミ製の爪を試作し、その基部両面にひずみゲージを貼り付け、柔軟被覆指に装着した。柔軟被覆部によるなぞりでは弾性で吸収され検出できない物体表面の微小段差が、試作した爪によりなぞり検出できることを明らかにした。
3)4関節指の試作とリアルタイムコントローラの開発
3関節3本指ロボットハンド(既存)の各指基部に新規購入した関節を追加配置して人間型の4関節指ハンドに改造した。リアルタイムコントローラを開発した。

Research Products

• [Publications] Tsutomu Hasegawa: "Robotics Research in Japan : its history for three decades"Advanced Robotics. 16・6. 465-473 (2002)
• [Publications] 長谷川 勉: "コンポーネントとしての多指ロボットハンド"日本ロボット学会誌. 21・1. 25-26 (2003)
• [Publications] Tokuo Tsuji, Hongbin Zha, Tsutomu Hasegawa: "Surface Models Based Face Hierarchies and Dynamic Control of the Model LODs"Proceedings of 16^<th> International Conference on Pattern Recognition. 3. 684-687 (2002)
• [Publications] Shuntaro Yui, Kenji Hara, Hongbin Zha, Tsutomu Hasegawa: "A Fast Narrow Band Method and Its Application in Topology-Adaptive 3-D Modeling"Proceedings of 16^<th> International Conference on Pattern Recognition. 4. 122-125 (2002)