触覚を考慮した多指ハンドによる次世代遠隔臨場感操作システムの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15300056
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐野 明人 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (80196295)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山川 聡子 名古屋工業大学, 工学研究科, 助手 (20293748) ; 藤本 英雄 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (60024345)
• Keywords: テレロボティクス / 多指ハンド / 触覚センサ / 触覚ディスプレイ / 初期局所すべり / 遠隔臨場感 / 遠隔把持 / 遠隔操作

Research Abstract

本研究では,触覚を規範とする遠隔操作として,滑りやすいテーパー状の物体を把持し持ち上げるタスクを取り上げた.これにより,新たに触覚センサ内蔵ソフトフィンガと触覚ディスプレイを開発し,遠隔臨場感多指ハンドシステムを構築した.以下に得られた結果をまとめる.
バイオミメティックな観点から,小型の触覚センサ内蔵ソフトフィンガを開発した.物体表面との摩擦に依存して表皮の横伸びが生じるため,内蔵したコイルセンサでせん断ひずみを測定することで,対象物の滑りやすさを推定した.また,摩擦状態に応じて感度よく皮膚が伸縮するように表皮にディンプル状の蛇腹構造を配した.
摩擦係数が小さいほど,より大きなせん断ひずみが生じることを確認した.また,非均一な皮膚構造を採用したことで,把持力が小さい段階で判別が可能であり,触れた瞬間に滑りやすさがわかる.さらに,せん断ひずみ速度に関する触覚情報からも摩擦状態が推定でき,マイスナー小体がひずみ速度に感応することとも矛盾しない結果となった.
ソフトフィンガでは難しいとされる接触中心も同時に検出可能であった.また,周囲から局所滑りが生じて,中心部の固着が破られ,最終的に全滑りに移行する現象も検知した.これにより,初期滑りの段階での滑りの予知が可能となる.
スクイズ効果と呼ばれる気体潤滑作用により触覚情報を提示した.摩擦感が低減し,つるつるした触感が得られる.また,印加電圧を変化させることで,摩擦係数がほぼ0.1〜0.7の範囲で制御できた.なお,触覚と力覚との同時提示デバイスはあまり例がない.

Research Products

• [Publications] 佐野明人, 西恒介, 宮西英樹, 藤本英雄: "触覚情報に基づく遠隔臨場感多指ハンドシステムの構築"計測自動制御学会論文集. 40・2. 164-171 (2004)
• [Publications] 佐野明人, 西恒介, 宮西英樹, 藤本英雄: "触覚情報に基づく遠隔臨場感把持"日本機械学会東海支部第53期総会講演会講演論文集. 043-1. 267-268 (2004)
• [Publications] Akihito SANO, Hideo FUJIMOTO, Kosuke NISHI, Hideki MIYANISHI: "Multi-Fingered Hand System for Telepresence Based on Tactile Information"Proc.of the 2004 IEEE International Conference On Robotics and Automation. (4月発表予定). (2004)
• [Publications] 佐野明人, 西恒介, 宮西英樹, 藤本英雄: "触覚情報に基づく遠隔高臨場感把持"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集. (6月発表予定). (2004)