骨格と爪からなる支持構造を利用した柔軟ロボット指先の触感覚機能の実現

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骨格と爪からなる支持構造を持つ柔軟ロボット指先における触感覚機能の実現のための研究開発を行った.ヒト指先内に存在する感覚受容器は,刺激がある間は継続して発火し続けるSA型と,刺激が生じた最初の瞬間のみ発火するFA型の2種類があることから,この特性をロボット指先で再現するため,それぞれに対応するセンサ素子として歪みゲージとPVDFゲージを採用した.柔軟ロボット指先にこれらの素子を埋め込むとき,素子の数が多ければそれだけ多くの接触情報が得られる.しかし,必要以上に多数の素子を埋め込むことは手作業の妨げとなるし,コストの面からも望ましくない.そこで,これらの触覚素子を柔軟ロボット指先内部に埋め込む際の分布密度に関する調査実験を行った.実験では,物体把握を作業モデルとして,物体の把握を行う際の把握の型の認識を行うのに必要な触覚素子の分布密度を求めた.具体的には,触覚センサ素子を手掌部全体に多数配置してモデルとした把握を行った際の各素子の出力を取得し,この出力に基づいて把握の型を認識するために最低限必要となる触覚センサ素子の数と配置を,ID3による決定木を作成して導出した.この結果,指部は手掌部の数倍程度の配置密度が必要となることと,指部の中でも指先先端部にはより密に配置する必要があることがわかった.また,この実験で得られた配置密度をヒト手の感覚受容器の分布密度と比較したところ,ほぼ同様の配置密度となっていることがわかった.これにより,得られた触覚素子配置密度の正当性を確認することができた.昨年度の研究成果と合わせて,骨格と爪からなる支持構造を持つ柔軟ロボット指先における触覚素子の種類,柔軟被覆の硬度,素子の分布密度などに関する設計指針を得ると共に,基本的な触感覚機能として物体材質の判別を行えることを明らかにした.