人の手腕が有する運動知能の獲得とロボティクスによる実現

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本研究は,多指ハンドアームシステムを用いた動的物体把持・操作手法の開発を目的としており,半球形状指先と物体表面間の転がり動作を考慮した,任意多面体の安定把持・操作手法を提案している.この転がり動作を考慮することで,把持対象物形状などの幾何情報が得られない場合においても,物体の安定把持・操作が可能となる.本年度は,昨年度までの提案手法の改良を行い,カメラなどの視覚センサを用いたシステムの時間遅れに対して頑健な,把持物体の位置・姿勢制御手法を開発した.視覚センサを用いたシステムでは,視覚センサから得られる把持物体の位置・姿勢情報を,制御系のフィードバックループに組み込むことで,高精度な物体の位置・姿勢制御が期待できる.しかし一方で,視覚情報欠損や,低サンプリングレート,得られた画像の演算処理,データ転送に起因する時間遅れなどの問題がある.本年度は,低サンプリングレートのカメラを使用する場合や,大きな時間遅れが発生した場合においても,把持物体の位置・姿勢を頑健に制御する手法を提案した.本手法では,ロボットの指先位置・姿勢によって定義される仮想的な物体の位置・姿勢(仮想フレーム)を,把持物体の実際の位置・姿勢(実フレーム)の代わりとして制御する.その際,実フレームと,その目標値との誤差が減少するよう,仮想フレームの目標値を設定し,視覚センサによって新たな情報が獲得されたタイミングに応じて,仮想フレームの目標値を適宜更新することで,間接的に,実際の位置・姿勢を目標値へ収束させる.仮想フレームの目標値の更新時に,時間遅れを考慮し,実フレームと仮想フレームの同期をとることで,時間遅れに頑健な把持物体の位置・姿勢制御を実現した.また,数値シミュレーションおよび,3本指ロボットハンドの実機を用いた実験によって,本手法の有効性を確認した.