高速ロボットのDynamicPreshapingに関する研究

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高速ロボットハンドが対象物を捕獲する際には,対象物に適した指形状を生成・維持しつつ対象物にアプローチ(Preshaping動作)することが捕獲成功率の向上において重要なキーとなる.高速捕獲動作のPreshaping問題は,従来より提案されている物体を把握するための指姿勢を計画する問題に加え,慣性力を考慮した上で指関節の駆動トルクを決定する最適制御問題に帰着する.以上の点を踏まえ,本研究では,全指リンクが同時に対象物に接触する状態を捕獲する瞬間のロボットハンドの目標姿勢とし,この目標姿勢を実現するための関節駆動トルクの時間関数を与える問題としてDynamic Preshaping問題を定義し定式化を行った.続いて,ワイヤ駆動高速ロボットハンドが対象物を捕獲する場合のDynamic Preshapingに基き,シミュレーションによる最適機構パラメータの決定,および,検証装置による実機実験を実施した.高加速度条件下において,目標対象物に対する指姿勢生成をハンドの機構パラメータ(ワイヤリング,関節バネ配分,質量分布,等)の最適設計問題としてシミュレーションにより検証し,実機モデルに基づいて機構パラメータを決定した.続いて,Dynamic Preshaping検証装置としてプーリ位置,関節バネ定数を変更できるワイヤ駆動2本指ハンドを開発し,シミュレーションにより得られた最適パラメータ(プーリ位置)の検証実験を行った.ここでは,シミュレーション結果と実験結果が定性的によく一致し,Dynamic Preshapingに基づいた指姿勢の実現を実験的に確認することができた.