触覚による環境認識・物体操作の原理理解とそのロボットへの応用

了解利用触觉进行环境识别和物体操作的原理及其在机器人中的应用

• 批准号: 11J10484
• 负责人: 鷺坂 隆志
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J10484/
• 关键词: 触覚センサ; ウェアラブルデバイス; 物体操作; スキル計測; 分布圧力センサ; モーションキャプチャ; 接触運動解析; フレキシブル基板; 手の器用さ; スキル解析

複雑な実環境で物体操作するため,ヒトの手は動的な接触状態のなかで環境を認識し動作しているが,その仕組を解明する第一歩として,本研究では作業を妨げずに皮膚表面の動的な接触状態を計測できる装置の開発を行う.前年度報告の通り,ロボットによるスキルの再現以前に,ヒトのスキル計測を被験者の協力のもとで重点的に行うこととし,これに不可欠な開発を進め,被験者の手でスキル計測を実施する準備を完了した.まず,手探り動作の計測を試行し,昨年度までは不十分であった触覚センサの感度を向上した.具体的には,1)製造過程で感度が悪化していたことを確認してその原因を特定し工程を改善,2)センサ上部に圧力集中を促すよう突起(約Φ200x70μm)を全感圧点(片手1000点)に自動付与する工程を追加,3)読み取り回路の低ノイズ高ゲイン化,を進めた.結果,感度が1000gf/cm^2から100gf/cm^2と大幅に向上し,動的な接触を捉えるに十分な性能が実現できた.現状では触覚センサの製造に2ヶ月要し,上記内容の対外発表も行えていないが,今後直ちに論文誌の投稿を行う予定である.次に,手の運動を精密に計測するため指の骨ごとに小型姿勢センサを装着するモーションキャプチャシステムを完成させた.センサは大村吉幸が開発したものであるが,指の動作を阻害せず装着できる配線および外装の開発,計測データから手の運動を再構成するアルゴリズムの検証に必要な被験者実験の遂行を私が行った.最後に,スキル計測のため被験者を5名集め,それぞれの被験者の手について,よくフィットする触覚センサグローブの製作,手の皮膚形状と触覚センサ点の位置モデルの構築(3次元スキャナを使用),リンク長や関節の位置と傾きといった骨格モデルの構築(光学式モーションキャプチャと上記姿勢センサシステムの併用)を完了した.実際のスキル計測については,a)日常のなかでありふれているが記述が困難なタスクや,b)職人の手技,などを対象として速やかに実験を進め,結果を博士学位論文としてまとめる予定である.

由于人的双手在复杂的真实环境中被操纵，因此人的双手在动态接触状态下认识和操作，并且作为阐明机制的第一步，这项研究将开发一种设备，该设备可以衡量皮肤表面的动态接触状态而无需阻碍上一年的报道。首先，我们试图测量受试者的手的测量，直到去年，触觉传感器不足的灵敏度得到了提高。具体而言，1）确认在制造过程中的敏感性已经恶化，并且确定了原因并改善了该过程，2）添加了一个步骤，即在总压力敏感点（每只手1000点）上自动应用突起（大约φ200x70μm）（每只手1000点）（每只手1000），以促进传感器顶部的压力浓度，并增加传感器的降低效果。结果，灵敏度从1000GF/cm^2至100GF/cm^2显着提高，并实现了足够的性能以捕获动态接触。目前，实现了触觉传感器的制造。这需要两个月的时间，尽管上述内容尚未宣布，但我计划立即提交论文。接下来，我完成了一个运动捕获系统，其中将一个小的姿势传感器连接到每个手指骨上，以精确测量手动运动。传感器是由Omura Yoshiyuki开发的，但是我进行了必要的主题实验，以开发可以在不阻碍手指运动的情况下佩戴的接线和外部，并验证算法从测量数据中重建手部运动。 Finally, five subjects were collected to measure skills, and each was collected, and each was The test subjects' hands have been completed to create a well-fitting tactile sensor glove, construct a position model of the skin shape of the hand and the tactile sensor point (using a 3D scanner), and construct a skeletal model such as link length and joint position and tilt (combining optical motion capture and the above-mentioned posture sensor system).计划迅速进行实际的技能测量，包括a）a）在日常生活中常见但难以描述的任务，b）工匠的技术，结果将汇编为博士学位论文。

项目成果

皮膚の変形に追従する高密度触覚センサグローブの開発

开发可跟随皮肤变形的高密度触觉传感器手套

• 作者: Hao Han;Peng Gao;Yinxing Xue;Chuanqi Tao;and Keizo Oyama;鷺坂隆志
• 通讯作者: 鷺坂隆志

触覚センサとその製造方法

触觉传感器及其制造方法

• 发表时间: 2011

皮膚の変形に追従する高密度触覚センサグローブ

跟随皮肤变形的高密度触觉传感器手套

• 发表时间: 2012
• 期刊: 日本ロボット学会誌
• 作者: 鷺坂隆志;大村吉幸;長久保晶彦;國吉康夫;尾崎和行
• 通讯作者: 尾崎和行

High-density Conformable Tactile Sensing Glove

• DOI: 10.1109/humanoids.2011.6100898
• 发表时间: 2011-01-01
• 期刊: 2011 11th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots (Humanoids 2011)
• 作者: Sagisaka, Takashi;Ohmura, Yoshiyuki;Ozaki, Kazuyuki
• 通讯作者: Ozaki, Kazuyuki