接触力情報を活用した空気式ヒューマンインターフェースの開発

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近年,医療・福祉分野等において,人を作業対象とするロボットシステムに対するニーズが高まってきている.本研究では人から機械システム,および機械システムから人への情報伝達手段として力覚情報に着目し,接触力情報を活用した機械システム(ヒューマンインターフェース)の開発を行った.具体的には,以下に示す二項目について実施した.(1)仮想現実感技術における対象物表面の弾性特性呈示装置の開発空気圧アクチュエータを駆動リンクとする小型のパラレルマニピュレータを試作し,人が印加した力の作用点,方向,大きさをマニピュレータ自身が検出するアルゴリズムを構築し,それに基づいて作用点に対して任意のコンプライアンスを呈示する手法を提案した.マニピュレータに印加した力とマニピュレータの変形量は別の計算機へ送信され,その中に構築した仮想対象物モデルをリアルタイムに変形される.このように力覚のみならず視覚をも用いた対象物の弾性認識動作を通し,基本的な制御性能に関する検証を確認した.しかし,これの具体的な応用へはまだ着手できておらず,今後の課題として残っている.(2)操作感覚呈示型遠隔操縦装置の開発マスタースレーブシステムは人が直接立ち入れない環境でロボットに作業を代行させる手段として有用である.本研究では従来より提案されているバイラテラル機能に加え,作業場面ごとに操作者に対して適切な支援力を与えることを考えた.これを実現するため,マスタ側にインピーダンス制御系を構成し,そのインピーダンスパラメータを操作者が作業を停止することなく任意の時刻に更新する手法を提案した.例えば手先の細かな動作が要求される作業では粘性力を向上させることにより手ぶれの影響を防止できるなどの効果が実験的に確認された.