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

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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．