多種多様な形状の物体表面を被覆可能な近接覚センサを用いたロボットの制御手法の研究

研究使用可覆盖多种形状物体表面的接近传感器的机器人控制方法

• 批准号: 10J10121
• 负责人: 長谷川 浩章
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J10121/
• 关键词: 近接覚センサ; 近接センサ; ロボット; スペクトラム拡散; 赤外線センサ; フォトリフレクタ; アナログ演算

本研究は多種多様なロボットシステムに対し容易に導入可能で,複雑な状況下でも有効な情報の得られる近接覚センサを開発し,センサ情報に基づいた環境認識・行動制御手法の構築を行う.最終年度である本年度は,研究成果のとりまとめを中心としながら,近接覚センサシステムの完成度を向上させることを目標として,以下の研究課・題に取り組んだ.・スペクトラム拡散に基づく多センサ共存当研究では、動的環境に対し素早く応答するロボットシステム実現のため,ロボット表面から100mm程度の至近距離で非接触・高速かつオクルージョン無く物体検出を実現するセンサとして,赤外線反射とアナログ回路網による"抵抗ネットワーク型近接覚センサ"を取り扱ってきた.多指ロボットハンドなど,当センサの想定する応用システムでは,狭い領域に複数の近接覚センサが存在し,状況によってはそれらが互いに向かい合うことで,一方のセンサが発した赤外光が他方のセンサに直接入射する場合が生じうる.加えて,同一波長帯を使用する他方式のセンサや,環境中の光源についても考慮する必要がある.このような条件を踏まえ,無線通信分野で使用される直接スペクトラム拡散に基づく符号分割多重化(CDMA)を応用した赤外線変調方式について実験的検討を行った.その結果,外乱光源(照明,Time-of-Flight式距離画像センサ)の存在下や,複数系統の近接覚センサが向き合った状況下でも,外乱光と物体由来の反射光を分離し,実用的な信号対雑音比を確保できることを確認した.・センサ信号処理・計測用小型ボードの開発上記の成果をもとに,変調駆動型近接覚センサをロボット内部へ複数系統搭載する際便利な,小型信号処理/計測ボードを開発した.複数の光源からの成分が混合された受光信号から,センサ自身の発光により生じた反射光成分のみを取り出すには,受光電流の増幅,電流モーメントの算出,逆拡散による外乱光の分離,高域ノイズの除去という一連の信号処理が必要となる.この技術的課題に対して,アナログーデジタル変換器(ADC)やプロセッサへの負荷を抑えるため,これら信号処理の大半をアナログ回路上で行い,さらに採用したマイクロコントローラ(Cypress PSoC5)が備える内蔵周辺機能を活用した.これにより,応答速度と外乱光耐性を備えたうえで,小型(80mm×50mm名刺サイズ)・省電力(LED点灯込みで約5ワット)な計測システムを開発した.

は many many others in this study な ロ ボ ッ ト シ ス テ ム に し seaborne に easily import may で, complex 雑 な condition で も have sharper な intelligence の ら れ る nearly meet 覚 セ ン サ を open 発 し, セ ン サ intelligence に base づ い た environmental knowledge, method of equestrian の build line を う action system. Final year で あ る は this year, research の と り ま と め を center と し な が ら, nearly meet 覚 セ ン サ シ ス テ ム の completion を upward さ せ る こ と を target と し て, に の study lesson, questions below take り group ん だ. · ス ペ ク ト ラ ム company, scattered に base づ く more セ ン サ co-exist when the で は, dynamic environment に し element early く seaborne 応 answer す る ロ ボ ッ ト シ ス テ ム be presently の た め, ロ ボ ッ ト surface か ら の to close 100 mm degree で non-contact, high speed か つ オ ク ル ー ジ ョ ン 検 out without く object を be presently す る セ ン サ と し て, red outside reflection と ア ナ ロ グ back road network に よ る "resistance ネ ッ ト ワ ー ク type nearly meet 覚 セ ン サ" を take り Cha っ て き た. Multi-finger ロ ボ ッ ト ハ ン ド な ど, when セ ン サ の scenarios す る 応 with シ ス テ ム で は, narrow い field に plural の nearly meet 覚 セ ン サ し が, condition に よ っ て は そ れ ら が mutual い に to か い close う こ と で, one party の セ ン サ が 発 し た red outside light が fang の セ ン サ に directly incident す る occasions が raw じ う る. Add え て, same wavelength 帯 を use す る way he の セ ン サ や, environment の light に つ い て も consider す る necessary が あ る. こ の よ う な conditions を tread ま え, wireless communication use eset で さ れ る directly ス ペ ク ト ラ ム company, scattered に base づ く symbol division multiple (CDMA) を 応 with し た red outside - adjustable way に つ い て be 験 beg を 検 line っ た . そ の as a result, the outside disorderly light source (lighting, Time - of - Flight distance portrait セ ン サ) の や, in the presence of complex system の nearly meet 覚 セ ン サ が to き っ た condition で も, disorderly light origin の と objects reflecting を separation し な 雑 seaborne sound signal be used than を ensure で き る こ と を confirm し た. · セ ン サ 処 principle, measuring signal with a small Open type ボ ー ド の 発 written の results を も と に, type - adjustable 駆 move close to meet 覚 セ ン サ を ロ ボ ッ ト internal へ plural system carrying す る convenient international な, small signal 処 reason/measuring ボ ー ド を open 発 し た. Plural の light か ら の composition が mixed さ れ た by light signal か ら, セ ン サ itself の 発 light に よ り raw じ た reflected light component の み を take り out す に は, the photocurrent の rights, current モ ー メ ン ト の calculate, inverse company, scattered に よ る outside light の separation, high domain ノ イ ズ の remove と い う 処 reason が necessary for の signal と な る. こ の technology subject に し seaborne て , ア ナ ロ グ ー デ ジ タ ル - converter (ADC) や プ ロ セ ッ サ へ の load を え suppression る た め, こ れ ら signal 処 Richard の most を ア ナ ロ グ back to the road line で い, さ ら に using し た マ イ ク ロ コ ン ト ロ ー ラ (Cypress PSoC5) が prepared え る 蔵 within weeks 辺 function を use し た. こ れ に よ り, 応 outside a speed と disorderly light patience を prepared え た う え で, small (80 mm x 50 mm card サ イ ズ), provincial power (LED lamps 込 み で about 5 ワ ッ ト) な measuring シ ス テ ム を open 発 し た.

项目成果

ロボットハンド指先に付与したネット状近接覚センサ情報に基づく把持姿勢の決定

根据连接到机器人手指尖的网状接近传感器的信息确定抓取姿势

• 发表时间: 2012
• 期刊: 計測自動制御学会論文集
• 作者: 鈴木健治;鈴木陽介;長谷川浩章;明愛国;石川正俊;下条誠
• 通讯作者: 下条誠

抵抗ネットワーク型近接覚センサにおけるセンサ間相互干渉・妨害防止方式-直接スペクトラム拡散技術を応用した赤外線変調駆動の実験的検討-

电阻网络式接近传感器中传感器间的相互干扰/干扰防止方法-应用直接扩频技术的红外调制驱动实验研究-

• 发表时间: 2013
• 作者: 溝口善智;多田隈建二郎;長谷川浩章;明愛国;石川正俊;下条誠;長谷川浩章,鈴木陽介,石川正俊,明愛国,下条誠
• 通讯作者: 長谷川浩章,鈴木陽介,石川正俊,明愛国,下条誠

Development of omni-directional and fast-responsive Net-Structure Proximity Sensor

• DOI: 10.1109/iros.2011.6094566
• 发表时间: 2011-12
• 期刊: 2011 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: K. Terada;Yosuke Suzuki;Hiroaki Hasegawa;S. Sone;A. Ming;M. Ishikawa;M. Shimojo

コボットハンド指先に付与したネット状近接覚センサ情報に基づく把持姿勢の決定

根据连接到协作机器人手指尖的网状接近传感器的信息确定抓握姿势

• 发表时间: 2012
• 期刊: 計測自動制御学会論文集
• 作者: 鈴木健治,鈴木陽介,長谷川浩章,明愛国,石川正俊,下条誠

ネット状近接覚センサの開発-センサ回路の簡略化-

开发网状接近传感器 - 传感器电路的简化 -

• 发表时间: 2010
• 作者: 長谷川浩章;向山由宇;鈴木陽介;明愛国;石川正俊,下条 誠
• 通讯作者: 石川正俊,下条 誠