人間の多指を用いた作業能力の計測と解析

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人間の作業の代替を機械で実現することが,ロボティクスのひとつの目的であった.それ故,人間の手指が暗黙の内にロボット指の理想像とされる場合が多い.しかし,種々の性質において必ずしも人間の手指が優れていると考えられない.そこで,本研究では人間が作り出せる手先技量の力学的性質を計測・解析した.このような計測結果から,現在のロボットハンドに不足する性質を明確にし,新しいロボット指の設計を行うことが,この研究の役割である.人間の手先技量を考えるとき,指先で発生可能な機械的インピーンスは重要な働きを行う.そこで,本研究では指先で作業する際に人間が実現できる機械的インピーダンスを明らかにする.指単独で作業する場合と対象物を多指で操作する場合を想定する.指の機械的インピーダンスを考える場合には,指先組織の機械的インピーダンスと指関節の機械的インピーダンスの両方を考える必要があるので,本研究ではこの両方を計測する.指先組織の弾性特性が詳細に調べられ,ゴム人工指の特性と比較された.この計測結果から,人間の手指と人工指の弾性特性をモデル化することができた.次に,指関節の機械的インピーダンスが計測され,慣性,粘性,弾性の特性が明らかとなった.指の姿勢や筋肉の緊張状態によって,各パラメータの値は変化することが計測された.弾性は予想していた値よりも大きくなることが判明した.また,多指の協調動作時のインピーダンスも計測され,ペグインホールなどの作業時にどの程度のインピーダンス値になっているかが示された.