タスクを考慮したシナジーによる器用かつ低次元制御可能な人型ハンドの開発

开发出灵巧的人形手，能够通过考虑任务的协同作用进行低维控制

• 批准号: 20J22093
• 负责人: 東 和樹
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J22093/
• 关键词: 多指ロボットハンド; 低次元制御; シナジー; 把持; 物体操作; トルク推定; 多指ハンド; ロボットハンド; 産業用ロボット

本年度は，提案するシナジーハンドに採用されている蛇腹ソフトアクチュエータによって外トルクを推定する手法の開発・評価を行った．蛇腹ソフトアクチュエータは圧力に対する伸展量が大きく，人型ロボットハンドに搭載する小型の回転用アクチュエータに適している．しかしながら，蛇腹ソフトアクチュエータを伸展方向を回転方向に拘束すると，外力を受けた際に意図しない方向に変形する「座屈」現象が生じる．この座屈現象はアクチュエータの発揮力を損なうため好ましくない現象であるが，生じる座屈量は受けた外力に関連するという特徴がある．本研究ではその関連に着目し，座屈現象を計測することで回転関節の蛇腹ソフトアクチュエータが受けた外力，すなわち外トルクを推定する手法を考案した．報告者らは，この座屈現象を活用したトルク推定手法について，現象を物理パラメータを用いて記述する蛇腹弾性モデルと，多層パーセプトロンによって非線形関数を同定するMLPモデルを提案した．それぞれの提案手法を実機実験にて検証した結果，両手法ともリアルタイムかつ精度良く外トルクを推定できることを確認した．また，外トルク推定を活用した脆弱物体の把持実験も行った．その結果，紙製のカードや食品などを破壊することなく安全に把持することに成功した．本成果は，人間及びロボット共に安全が求められるヒューマンロボットコラボレーションへの導入が期待される．例えば，人間と共に作業するアンドロイドロボットには，小型かつ安全な蛇腹ソフトアクチュエータを備えた人型ハンドが望ましい．

Proposed this year は す る シ ナ ジ ー ハ ン ド に using さ れ て い る snake belly ソ フ ト ア ク チ ュ エ ー タ に よ っ て outside ト ル ク を presumption す る gimmick の open 発 · review 価 を line っ た. Snake belly ソ フ ト ア ク チ ュ エ ー タ は pressure に す seaborne る が large amount of stretch き く, humanoid ロ ボ ッ ト ハ ン ド に carry す る small の back planning with ア ク チ ュ エ ー タ に optimum し て い る. し か し な が ら, the snake belly ソ フ ト ア ク チ ュ エ ー タ を stretching direction を back planning direction に constraint す る と, external force を by け た interstate に meaning 図 し な に い direction - shaped す る "seat" phenomenon born が じ る. こ の mountain bend phenomenon は ア ク チ ュ エ ー タ の 発 を wave force loss な う た め good ま し く な い phenomenon で あ る が, raw じ る seat は flexor quantity by け た force に masato even す る と い う, 徴 が あ る. This study で は そ の masato even に mesh し, a phenomenon of flexor を measuring す る こ と で back to the planning section masato の snake belly ソ フ ト ア ク チ ュ エ ー タ が by け た outside force, す な わ ち outside ト ル ク を presumption す る gimmick し を test case た. Reporter ら は, こ の mountain bend phenomenon を use し た ト ル ク constructive technique に つ い て, phenomenon を physical パ ラ メ ー タ を with い て account す る snake belly 弾 sex モ デ ル と, multilayer パ ー セ プ ト ロ ン に よ っ て nonlinear with fixed number of masato を す る MLP モ デ ル を proposal し た. そ れ ぞ れ の proposal gimmick を be machine be 験 に て 検 card し た results, struck gimmick と も リ ア ル タ イ ム か つ outside good precision く ト ル ク を presumption で き る こ と を confirm し た. Youdaoplaceholder0, external ト presumption を utilization of た fragile object <s:1> holding experiment また action った. そ の as a result, the paper の カ ー ド や food な ど を broken 壊 す る こ と な く security に holding す る こ と に successful し た. This achievement は, human and び ロ ボ ッ ト に total security め が o ら れ る ヒ ュ ー マ ン ロ ボ ッ ト コ ラ ボ レ ー シ ョ ン へ の import が expect さ れ る. Example え ば, human と に homework す る ア ン ド ロ イ ド ロ ボ ッ ト に は, small か つ security な snake belly ソ フ ト ア ク チ ュ エ ー タ を prepared え た humanoid ハ ン ド が hope ま し い.

项目成果

Functionally Divided Manipulation Synergy for Controlling Multi-fingered Hands

• DOI: 10.1109/iros45743.2020.9341766
• 发表时间: 2020-03
• 期刊: 2020 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
• 作者: Kazuki Higashi;Keisuke Koyama;R. Ozawa;K. Nagata;Weiwei Wan;K. Harada

機能別操作シナジーを実現する蛇腹ソフトアクチュエータネットワーク

实现功能操作协同的波纹管软执行器网络

• 发表时间: 2020
• 作者: 野田康平;李ひよん;中村健太郎;水野洋輔;東 和樹
• 通讯作者: 東 和樹

トルク推定可能な水圧式蛇腹ソフトアクチュエータ

带扭矩估计的液压波纹管软执行器

• 发表时间: 2022
• 作者: 野田康平;李ひよん;中村健太郎;水野洋輔;東和樹
• 通讯作者: 東和樹

多様な物体操作を可能にする流体ネットワークを用いたシナジーハンド

使用流体网络的协同手可实现各种对象操作

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本ロボット学会誌
• 作者: Ko Arai;Daiki Okazaki;Ikki Morichika;and Satoshi Ashihara;東和樹，小山佳祐，小澤隆太，永田和之，万偉偉，清川拓哉，原田研介
• 通讯作者: 東和樹，小山佳祐，小澤隆太，永田和之，万偉偉，清川拓哉，原田研介

機能別操作シナジー：対象物操作時の指の機能を考慮したシナジー

按功能划分的操作协同：在操作物体时考虑手指功能的协同。

• 发表时间: 2020
• 作者: Jianpeng Zhong;Rina Nishida;Tadahiko Shinshi;東 和樹
• 通讯作者: 東 和樹