接触吸着と非接触吸着の併用と包摂構造制御自律獲得による狭隘乱雑環境内操作の実現

点击翻译按钮获取中文摘要

令和3年度は，3年間の研究期間の最終年度として，これまでに構築したロボット物体操作に関する概念と要素技術を整理・統合することにより，物品棚などの狭隘空間における物体の把持と操作を対象として，吸引・吸着・把握という異なるモダリティを併用するロボットハンドの動作・構造の設計論と動作の制御法を明らかにした．すなわち，非接触吸着を吸引，接触吸着を吸着と捉え直した上で，把持の安定性を把握力と吸引着力の両方を考慮して評価する把持安定余裕と，ハンドが物体に順次接触していく期間である把持移行期の安定性を評価する把持移行期リスクという二つの安定指標を基盤として，狭隘空間において実行可能かつ安定な把持動作を構造の簡潔さと動作の安定性のバランスを取りながら実現できるよう，動作と構造を同時に設計する手法と，複数のセンサの出力を統合した融合感覚を入力とする簡潔かつ精密な動作制御法を提案した．設計論の応用として非剛体物体も考え，把持機構内への引き込みによる損傷を回避する上で，吸引とは異なり力が均一なため引き込みを発生させないという点に吸着の利用価値を再発見し，吸引力と吸着力を同一箇所から発生させて把持動作を共通化するために，昨年度までに開発した人体模倣型吸着用ゼラチン製皮膚を応用した真空パッドの構成法を開発した．動作制御法においては，末端効果器にあるセンサ由来の融合感覚に基づく制御として，昨年度までに開発した距離覚と近接覚を相補的に利用するセンサモジュールを用いた視覚認識誤り訂正や力の制御を行う精密認識・制御を示し，これらを視覚認識と組み合わせて包摂構造とした動作制御システムを構築した．最終的に，提案した設計論に基づき構築したハンドを提案した動作制御法で動作させる実機実験により，狭隘空間でのピッキング・ストーイングや非剛体物体の把持操作が実行可能であることが示され，提案手法の有用性が確認された．