Elucidation of the mechanism by which human hand skeletal geometry improves grasping ability using a anthropomimetic robot

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本研究の目的は，ヒトの手指骨格形状そのものが物体の把持能力向上に寄与していることを明らかにすることであり，そのために人体模倣ロボットハンドを開発する．今年度は，第一に人体模倣ロボットハンドの開発に取り組んだ．Xuらの先行研究を参考に，人体模倣ロボットハンドの構築を試みた．ヒトの右手の骨のCTスキャンデータを3Dプリントした骨に対して，鎖編みのPEワイヤで靭帯を再現し，内在筋をゴムシートで再現した．筋腱はPEワイヤと小型サーボモータによるワイヤ牽引機構で再現した．最終的に，15関節を10本のワイヤで駆動させる劣駆動人体模倣ロボットハンドを作成した．また，ヒトの動きをトレースするために，曲げセンサを貼り付けたグローブを作成し，リーダー・フォロワー制御系を構築した．構築した制御系を用いて，先行研究で報告された多様な日常生活物品を把持できることを確認し，手の中で物体を操作するin hand動作も操作者へのフィードバックなしで実現できることを確認した．以上の結果より，人体模倣ロボットハンドを構築するためのノウハウを得ることができ，先行研究では省略されていた母指対向に関する自由度の重要性を確認できたため，次年度以降の改善点とする．また，人体模倣ではない簡易的なロボットハンド機構を用いてヒトと同等の4指比を持つロボットと統一された4指比を持つロボットを作成し，円柱把持能力を比較した．結果，ヒトと同等の4指比を持つほうが多様な径の円柱を強く把持できることがわかった．今後は人体模倣ロボットハンドを用いて同様の実験を行う予定である．さらに，ワイヤを高い牽引力で牽引するための無限巻取り機構は，先行研究では比較的大きいことが課題であったが，ワイヤの押し付け機構を工夫することで，約60 %の小型化に成功した．次年度以降はさらに機構を改良しながら，人体模倣ロボットハンドに実装していく予定である．