恒常的身体拡張技術を駆使した把持支援システムの研究開発

本研究では、日常生活の支援を目的とし、一日中装着が可能な装着型把持支援システムを実現する。現在、人支援を目的とした外骨格型支援システムが開発されているが、恒久的に装着可能なシステムは実現していない。原因として、バッテリーの寿命、システムの重量による負担、圧迫による虚血、蒸れによる不快感、装着による「巧みさ」の喪失、または脱着の手間などが考えられる。本研究では特に指の「巧みさ」の再現を目的として、人の指の可変的な剛性特性を再現する駆動機構の必要条件を解析し,実機実験によって確認することで可変剛性の再現に最適な駆動機構の提案を行った。人の指は、込める力の大きさによって指の剛性が変化することが知られており、この特性は、物体把持時においては把持安定性の向上が見込まれ、とくに把持物体が動作環境内にあるほかの物体にぶつかることが想定される組み付け作業のようなタスクにおいて、指先の剛性によって物体の位置、姿勢誤差を許容し、把持物体を落とす危険性が減少することが期待でき、また、プリシェイピング時においては物体接触時における指先位置の変化量を調節することができ、キャッチボールのように移動する物体と指が衝突する状況においてその衝撃を吸収する働きを再現できると考えられる。本研究ではまず,人の指の可変剛性を計測し,人の可変指先剛性を数値的に明らかにした.次に,指を模擬したシステムにおいて可変剛性を再現するために必要な条件を静力学に基づく解析により求め,また,得られた条件をもとに設計した実機により指先剛性が可変となることを実験により確認した.その結果,関節駆動機構においては関節剛性が線形剛性の場合,指先可変剛性を実現できず,また,腱駆動機構を用いることで,指先剛性を可変とすることができることを明らかにした.特に多関節腱駆動機構を用いた場合,指の変位に対して復元力と同時に把持力も増加し,把持物体をより強く把持することが可能となることを明らかにした.さらに,アクチュエータの剛性を可変剛性とすることで,より大きな指先変位に対しても可変剛性特性を保つことができることを明らかにした.

本研究では、日常生活の支援を目的とし、一日中装着が可能な装着型把持支援システムを実現する。現在、人支援を目的とした外骨格型支援システムが開発されているが、恒久的に装着可能なシステムは実現していない。原因として、バッテリーの寿命、システムの重量による負担、圧迫による虚血、蒸れによる不快感、装着による「巧みさ」の喪失、または脱着の手間などが考えられる。本研究では特に指の「巧みさ」の再現を目的として、人の指の可変的な剛性特性を再現する駆動機構の必要条件を解析し,実機実験によって確認することで可変剛性の再現に最適な駆動機構の提案を行った。人の指は、込める力の大きさによって指の剛性が変化することが知られており、この特性は、物体把持時においては把持安定性の向上が見込まれ、とくに把持物体が動作環境内にあるほかの物体にぶつかることが想定される組み付け作業のようなタスクにおいて、指先の剛性によって物体の位置、姿勢誤差を許容し、把持物体を落とす危険性が減少することが期待でき、また、プリシェイピング時においては物体接触時における指先位置の変化量を調節することができ、キャッチボールのように移動する物体と指が衝突する状況においてその衝撃を吸収する働きを再現できると考えられる。本研究ではまず,人の指の可変剛性を計測し,人の可変指先剛性を数値的に明らかにした.次に,指を模擬したシステムにおいて可変剛性を再現するために必要な条件を静力学に基づく解析により求め,また,得られた条件をもとに設計した実機により指先剛性が可変となることを実験により確認した.その結果,関節駆動機構においては関節剛性が線形剛性の場合,指先可変剛性を実現できず,また,腱駆動機構を用いることで,指先剛性を可変とすることができることを明らかにした.特に多関節腱駆動機構を用いた場合,指の変位に対して復元力と同時に把持力も増加し,把持物体をより強く把持することが可能となることを明らかにした.さらに,アクチュエータの剛性を可変剛性とすることで,より大きな指先変位に対しても可変剛性特性を保つことができることを明らかにした.