半球型柔軟変形ソフトフィンガを有するロボットハンドによる対象物の動的把持・操り

半球形柔性可变形软手指机器人手动态抓取和操纵物体

• 批准号: 06J51113
• 负责人: 井上 貴浩
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J51113/
• 关键词: 柔軟指; 力フィードバック; 力フィードフォワード; 視触覚; マニピュレーション; グラスピング

研究室では現在まで,最小自由度(2自由度)を持つ回転関節型柔軟指ハンドによる把持対象物の準静的操り動作,ならびに,動的安定把持・操り動作について議論を進めてきた.そこでは,半球形状柔軟指の変形において弾性エネルギーに極小値が存在するという知見を明らかにした.また,その知見に基づいて,対象物把持時の拘束付き極小値の概念(LMEEwC)を数学的かつ,物理的手法により見出し,ハンド制御則が従来のそれと比較して遥かに簡単に記述できることを明らかにした.その制御則には対象物との把持接触によって生じる力情報をもはや必要としない.本制御手法は,対象物の位置と姿勢がLMEEwCに沿って自然に,かつ,一意に決まるという力学的特徴に適したものになっている.しがしながら,この力学的特徴を逆の観点から見ると,LMEEwCに基づく解の一意性は制御系設計においては,欠点にもなり得る.なぜなら,フィードバック制御における各制御量の目標値に自由度がないということになる.つまり,LMEEwCを満たす一意解を前もって解析的に求めておいて,目標値に設定する必要がある.仮に,システムの運動方程式が本研究で導出しているような解析的計算が困難な非線形系であると,その目標値すら決定することができない.換言すると,目標値の組に自由度がない以上,代わって制御則にある種の自由度(遊び)を設ける必要がある.しかしながら一方で,提案した制御則は,力フィードフォーワードならびに力フィードバック信号は不要であり,両指関節角と対象物姿勢角のみを閉ループで返すことで,表現することが可能である.任意動作のシミュレーション結果を示すことで,本制御手法がエネルギー極小値を持つ柔軟指ハンドリングに最適であることを明らかにした.最後に,本制御手法は人指による把持操りタスクにおいても直感的理解されるものである.

The minimum degree of freedom (2 degrees of freedom) is maintained in the laboratory. The joint type flexible finger is used to control the static operation of the object. The shape of the hemisphere is soft, and the shape of the hemisphere is soft, and the shape of the hemisphere is soft. The concept of minimum value (LMEEwC) of object control is a mathematical concept, a physical concept, and a simple description of object control. The control principle is to control the contact between the object and the force information. The control method is that the position and posture of the object are changed from LMEEwC to nature, and the characteristics of mechanics are determined by one intention. The mechanical characteristics of LMEEwC are inverse to each other, and the fundamental solution to LMEEwC is the design of an arbitrary control system. The freedom of each control quantity is determined by the target value of each control quantity. LMEEwC is a solution to the problem of solving problems, and the goal setting is necessary. The equation of motion of the system is derived from this study. It is difficult to calculate the analytical value of the system. In other words, the degree of freedom of the target group is more than one, and the degree of freedom of the control group is more than one. In this case, the motion is controlled by the force and the signal is not required, and the finger joint angle and the object posture angle are closed. The result of any action is shown in this paper. The control method is to keep the minimum value of the soft finger to the optimum value. Finally, the control method is to control the operation of the machine.

项目成果

ソフトウィンガー型最小自由度ハンドを用いた把持・操り動作における安定把持効果

使用软翼型最小自由度手进行抓握/操纵运动时稳定的抓握效果

• 发表时间: 2007
• 期刊: 計測自動制御学会 論文集 Vol.43 No.2
• 作者: N.Okada;M.Imura;T.Nagai;K.Balakrishnan;M.Iwaya;S.Kamiyama;H.Amano;I.Akasaki;H.Maruyama;T.Noro;T.Takagi;A.Bandoh;井上 貴浩;井上 貴浩
• 通讯作者: 井上 貴浩

半球型ソフトフィンガを有する最小自由度2指回転関節ハンドによる準静的把持・操り動作

使用具有最小自由度的两指旋转关节手和半球形软手指进行准静态抓取/操纵运动

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本ロボット学会誌 Vol. 24, No. 8
• 作者: 井上貴浩;平井慎一
• 通讯作者: 平井慎一

Elastic Model of Deformable Fingertip for Soft-Fingered Manipulation

• DOI: 10.1109/tro.2006.886274
• 发表时间: 2006-12
• 期刊: IEEE Transactions on Robotics
• 影响因子: 7.8
• 作者: T. Inoue;S. Hirai

ロボットハンドによる把持・操り動作を実現する半球型ソフトフィンガの幾何学的・材料学的非線形性を考慮した弾性力モデル

一种弹力模型，考虑了半球形软手指的几何和材料非线性，可实现机器人手的抓取和操纵操作。

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本ロボット学会誌 Vol.25 No.2
• 作者: N.Okada;M.Imura;T.Nagai;K.Balakrishnan;M.Iwaya;S.Kamiyama;H.Amano;I.Akasaki;H.Maruyama;T.Noro;T.Takagi;A.Bandoh;井上 貴浩
• 通讯作者: 井上 貴浩