近接覚センサに基づく非接触の触探索動作による高精度物体形状認識手法の開発

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本研究の目的は、多指ロボットハンドの指先表面上に被覆実装可能な近接覚センサを設計・開発し、人の生活空間に多く存在する未知物体に対する高精度な3次元形状モデル構築を可能とすることである。研究課題として、主に、①未知物体との安全な接近・接触を制御しながら形状情報を取得するためのセンサ開発、②精度良くかつ効率的に3次元形状を得るための多指ロボットハンドの動作計画に分類している。課題①のセンサ開発として、昨年度に光学素子配置の設計および透明樹脂による被膜を完了したセンサ構造に対して、さらに次の改良に成功した：(a)物体形状をより詳細に取得するためのLED素子の追加実装、(b)物体形状推定への寄与が小さい部位の素子をTime-of-Flight方式の素子に置き換えた。特に改良(b)は重要であり、これまでの光の反射強度によって物体形状を推定する手法で欠点となる反射率の影響を、Time-of-Flight方式と併用することで補正するものである。ここで、上記補正を実行する条件ごとの補正精度に関する実験調査を行い、実機の把持プロセスを想定したアプローチ過程での最適な補正条件に関する研究成果を得た。課題②の3次元形状取得について、昨年度に実装に着手した局所曲率推定と点群生成の繰り返し計算による高精度化のさらなる改善を進めた。これと並行して、非接触による探索動作を行う際に物体表面との成す角の影響を考慮した点群生成の補正の導入を行った。結果として部分的な精度向上は確認されたが、局所曲率推定には主にハードウェアに起因するばらつきの影響への対応が重要であるという課題が発見された。この課題はフィルタリングにより抑制可能だが、局所的な特徴形状の把握を困難にする可能性があり、このトレードオフを考慮した点群生成手法を新たな課題として研究を進めている。