Force-controllable robot hands based on dense force distribution sensing with realtime photoelastic analysis

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本研究では，ハンドの構成部材に透明な光弾性体を利用し，偏光光源と偏光カメラを利用した画像解析を通して，ピクセル単位の密な接触力分布をリアルタイムにセンシング可能なロボットハンドの実現を目指している．2022年度には，前年度に製作した光弾性体（ポリウレタン樹脂）を指リンクおよび掌部として利用する2自由度のロボットハンドを用いて，光弾性解析に基づくハンド制御が可能な環境を構築した．そして，光弾性解析に基づく物体把持力のフィードバック制御を実現した．また，前年度までに開発した光弾性画像解析手法における DOLP (Degree of Linear Polarization) の位相接続方法を改良することにより，応力解析の精度を向上させた．これを用いて，単峰性だけでなく多峰性の接触力分布にも一定程度対応可能な力分布センシングを実現した．そして，1/4円弧状の光弾性体指先（ポリウレタン樹脂）を持つロボット指を用いた実験によって，50Hzでの計測が可能であること，二点接触での力分布計測に適用できることを確認した．さらに，様々な力学的条件下でのマルチフィジックスシミュレーションにより，偏光カメラ画像・DOLP画像・AOP (Angle of Polarization) 画像などを生成・評価できるようにした．このシミュレーション環境を用いて，今後，力分布センシング手法やデバイスの開発に役立てることを目指している．