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Metric and planning of reliable robotic manipulation, equivalently measuring both geometrical and mechanical constraints

可靠的机器人操作的度量和规划，相当于测量几何和机械约束

基本信息

批准号：
22H01457
负责人：
槇田諭
金额：
$ 7.82万
依托单位：
Fukuoka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

人間が物を持つときには不意の落下に備えて手を添えるような動作をする．これは対象物と接触して力を加えて持つ手と，対象物の落下を幾何学的に防止する添え手とを組み合わせた物体操作といえる．ロボットがこのような物体操作を計画できるようにするためには「操作対象物の運動を拘束するときの力学的な作用と幾何学的な作用の両方を等しく統一的に取り扱うことのできる指標の導出」が求められる．本研究では対象物の力学的作用による「運動のしにくさ」に注目して，幾何学的拘束を「無限大の力・モーメントを与えても力のつり合いが保たれて運動できない状態」として扱うことで，両者を力学的指標で統一的に評価する手法を提案する．本年度はまず簡単な2次元平面の問題からこれに取り組んだ．2次元平面の対象物とロボットの場合，並進運動2自由度と回転運動1自由度の計3自由度の問題であり，比較的扱いやすい．まず空間中に存在する対象物，例えば把持されている対象物や床面に接地している対象物など，に対して作用する力・モーメントのつり合いを解析する．これにより対象物がある方向に並進・回転運動するために要する力・モーメントの大きさを計算できる．このとき，その方向へ微小に変位するならば，その変位のために必要とするポテンシャルエネルギーを算出できる．これを離散的に逐次計算することで，対象物がロボットおよび環境に接触しているかどうかに関わらず，一定の方向への運動に必要とするエネルギーの総和を計算できた．このエネルギーが大きいほど対象物は運動しにくい状態にあると評価できる．運動方向の延長上に幾何拘束が存在すれば，それを超えるための力・モーメントは無限大となるので，結果として運動に要するエネルギーも無限大となる．この運動に要するエネルギーの大きさを評価指標とする方針を固めることができた．

The human body holds the object to fall unexpectedly, prepares the hand to add the movement. The object is in contact with the object, the force is increased, the object falls, the geometry is prevented, and the object is operated. The motion of an object is constrained by the action of mechanics, the action of geometry, and the derivation of an index. In this paper, we pay attention to the action of the mechanics of the object, and propose a unified evaluation method for the index of the mechanics. This year, the problem of simple two-dimensional plane is solved by selecting the object of two-dimensional plane and the object of two-dimensional plane is solved by moving forward with 2 degrees of freedom and moving backward with 1 degree of freedom and 3 degrees of freedom. There is an object in the space, such as the object in the control room, the object in the bed surface, the object in the ground, the force in the interaction, the object in the interaction, and the analysis. The direction of motion of the object is the direction of motion of the object. The direction of this change is very small, and it is necessary to change the direction of this change. The discrete calculation is performed sequentially, and the object is contacted with the environment, and the movement in a certain direction is necessary to calculate the sum of the objects. The object is in motion. The object is in motion. The geometric constraint on the extension of the direction of motion exists, and the force is infinite. The main purpose of this campaign is to evaluate the impact of policies on society.