織物型接触感知マトリックスセンサを用いたロボットインタラクション基盤技術の開発

使用纺织型触摸传感矩阵传感器开发基础机器人交互技术

基本信息

批准号：
20K12754
负责人：
高橋泰岳
金额：
$ 2.83万
依托单位：
University of Fukui
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ロボットの重要な構成要素の一つであるセンシング技術の高感度化・小型化・低電力化に向けた開発が進展する中、触覚センサは依然として解像度が低い、柔軟性がない、比較的大型である、高価であるという課題をもつ。農業用パワードスーツなどはユーザに不快感を抱かせない接触が欠かせないが，ユーザとの接触状態を正しく把握して適切に反応することが求められており、柔軟性や通気性のある接触センサは重要な要素の一つとなっている。本研究ではe-テキスタイルを基盤とした非導電性織物に導電糸と導電織物を組み合わせた柔軟性と通気性のある圧力分布センサを開発した。この布方圧力分布センサのアプリケーションの一つとして、圃場における低姿勢での移動を補助するための電動移動台車の開発を行い、その有効性を検証した。この検証結果を基に論文を執筆し、日本知能情報ファジィ学会学会誌へ投稿し、2021年度に採録されている。なお、本論文は後日、論文賞を受賞した。2021年度は人がロボットにタッチをした際に、ロボットの反応によって人が感じる影響を調査し、これを2022年度に論文としてまとめ、英文誌に投稿し、採録された。また、２０２２年度は布圧力分布センサを改良し、よりヘタリの少ない布圧力分布センサを作成することに成功している。さらに、布圧力分布センサから得られる時系列データから、搭乗者の動作認識の精度を高める深層学習を基盤とした手法を提案し、その検証を行った。２０２１年度までのシステムでは搭乗者が座った状態であることを前提とした制御システムになっていたが、新たに開発したシステムでは搭乗者の搭乗・下車などを検出することができ、移動のアシストを必要としない行動の際は電動移動台車をその場に固定しておく制御を行うことで、安全性を確保できるシステムとなった。今後はこの検証データをまとめ、学術誌への投稿を行う予定である。

虽然作为机器人重要组成部分之一的传感技术正在朝着更高灵敏度、更小尺寸和更低功耗的方向发展，但触觉传感器仍然存在分辨率低、灵活性差和尺寸较大的问题。很贵。对于农用动力套装等来说，不会给使用者带来不适的接触是必不可少的，但也需要准确掌握与使用者的接触状态并做出适当的反应，因此灵活且透气的传感器是必不可少的。已成为重要元素之一。在这项研究中，我们开发了一种灵活且透气的压力分布传感器，该传感器将基于电子纺织品的非导电织物与导电纱线和导电织物相结合。作为该布向压力分布传感器的应用之一，我们开发了一款电动移动小车，以辅助现场低姿态移动，并验证了其有效性。根据这次验证的结果，我写了一篇论文，提交给了日本智能信息与模糊科学学会的期刊，该期刊于2021年被接受发表。这篇论文后来获得了论文奖。 2021年，我们调查了人们在触摸机器人时，由于机器人的反应而感受到的影响，并于2022年将其整理成一篇论文，提交给英文期刊，并被接受。此外，2022年，我们改进了布料压力分布传感器，成功打造出下垂较少的布料压力分布传感器。此外，我们提出并验证了一种基于深度学习的方法，利用从布料压力分布传感器获得的时间序列数据来提高乘客动作识别的准确性。到2021年为止，该系统都是假设乘客坐着的控制系统，但新开发的系统可以检测乘客何时登机或下车，并可以通过控制电动移动手推车保持固定来协助移动，从而确保安全。在不需要它的活动期间到位。未来，我们计划汇总这些验证数据并将其提交给学术期刊。