多指ハンドロボットによる物体の把握・操りの制御と学習による技能獲得

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750158
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 長瀬 賢二 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (70303667)
• Keywords: 多指ハンドロボット / 把握・操り / 転がり接触 / ソフトフィンガー / 非ホロノミック

Research Abstract

本研究では,多指ハンドロボットを用いた対象物の把握・操りにおいて,(A)基本となる把握・操り動作の数学的な解析に基づく制御法の開発と,(B)それらを利用したより複雑な動作技能の学習方法の開発を目指して研究を行った.これらに関して次の成果を得た.
(A)基本把握・操り動作の数学的な解析と制御法の開発
(A-1)転がり接触のノンホロノミック性を利用した把持点位置の制御
人間の指などの様に自由度が制約されている状況として,4関節2本指ハンドによる対象物の把握・操りを考え,転がり接触のノンホロノミック性を利用して,位置レベルの自由度を最大限利用した制御系構築法の検討を行なった.具体的には,位置レベルの自由度を最大限に利用するための指先自由度の方向を検討し,また,制御系設計のために有用な指先運動の表現を与えた.これらの結果を用いて線形化補償器を設計し,シミュレーションによりその効果を確認した.
(A-2)ソフトフィンガによる把握と操り
2関節2本指ハンドによる,2次元平面内の対象物の把握・操りにおいて弾性体の指を用いた対象物の位置・姿勢,内力のレギュレーションを考えている.特に,指先のモデルや対象物の位置・姿勢の観測が不確かな場合を想定し,比較的取得が容易な関節角や指先力から制御精度の向上を図ることを検討した.また,対象物の角などで把握することを考え,そのための指先モデルの構築を行なった.
(B)学習による把握・操り系の技能獲得
人間が行なう様々な作業の実現を目指し,接触状況の変遷を伴うシステムの運動計画を学習により獲得する手法の確立を目指して研究を行なった.特に,2関節2本指ハンドにおいて対象物を指先で把握した状態から包み込むまでの一連の動作を考え,そのモデル化法と数値最適化による動作獲得法の有効性を検証した.

Research Products

• [Publications] 中島明: "2本指ロボットハンドによる転がり接触を用いた対象物の把握・操りと接触点の制御"計測自動制御学会論文集. 40・1. 70-79 (2004)
• [Publications] 傍島幸之助: "ソフトフィンガーを用いた未知対象物の把握・操りの制御"第3回制御部門大会 資料. 693-698 (2003)
• [Publications] 中島明: "単一種類の閉軌道の繰り返しを用いた平面を転がる球の接触点の制御"計測自動制御学会論文集. 40・4(掲載予定). (2004)
• [Publications] 長瀬賢二: "ソフトフィンガーを用いた対象物の把握・操りの制御"計測自動制御学会論文集. 40・4(掲載予定). (2004)