ユニバーサルデザイン製品設計支援のためのデジタルハンドによる把持姿勢生成

使用数字手生成抓取姿势以支持通用设计产品设计

基本信息

批准号：
20J20651
负责人：
高橋怜子
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は，多様な手機能を再現可能なデジタルハンドモデルを作成し，そのハンドを用いた任意の製品モデルに対する把持姿勢を生成することを目的としている．これにより，多様な手による製品使用性の仮想評価を実現し，ユニバーサルデザイン製品の設計を支援することを目指している．今年度は，(1) 提案した把持姿勢生成アルゴリズムの改善による，多様な接触条件での把持生成の実現，(2) 実際に市販されているユニバーサルデザイン製品に対する把持生成の実現　の二点が主な成果である．(1) これまでに開発した把持生成アルゴリズムでは，接触点において接触力のみが発揮されるという仮定で接触モデルを作成していた．しかし現実の把持では，接触点において接触力とモーメントの双方が発揮される．そこで接触モデルとして，接触点におけるモーメントの発揮も可能なSoft Contactモデルを新たに導入し，より現実に即した把持生成の実現を行った．また，物体と指の接触状態の評価方法など，そのほか細かな点についても改善も実施し，様々な手と物体の接触状態条件において把持生成が可能となったことを確認した．(2) ユニバーサルデザイン製品モデルと，一般製品のモデルの双方に対し把持生成を行い，両者の比較を実施した．機能制限手においては，ユニバーサルデザイン製品モデルでは把持可能であるものの，一般製品モデルでは把持可能な姿勢が生成できない場合があることを確認し，本把持生成アルゴリズムがユニバーサルデザイン製品の妥当性評価に貢献しうるものであることを示した．また，製品仮想評価に向けた応用可能性についても，この結果にもとづき検討・提案を行った．以上の成果より，提案するユニバーサルデザイン製品の設計支援システムの基盤技術を確立することができたと結論づける．

该研究项目的目的是创建一个数字手模型，可以重现各种手部功能，并使用该手生成任意产品模型的抓握姿势。通过这一点，我们的目标是实现多方对产品可用性的虚拟评估，并支持通用设计产品的设计。今年，我们将重点关注两个要点：（1）通过改进所提出的抓取姿势生成算法来实现各种接触条件下的抓取生成，以及（2）为实际上市的通用设计产品实现抓取生成。一个很好的结果。 (1) 在迄今为止开发的握力生成算法中，接触模型是在假设仅在接触点施加接触力的情况下创建的。然而，在实际抓取中，接触力和力矩都施加在接触点处。因此，作为接触模型，我们引入了一种新的软接触模型，该模型也可以在接触点施加力矩，并实现了更符合现实的握力生成。我们还改进了其他小方面，例如评估物体和手指之间的接触状态的方法，并确认在手和物体之间的各种接触状态条件下都可以进行抓握生成。 (2)对通用设计产品模型和通用产品模型进行了握点生成，并对两者进行了比较。对于功能有限的手，已证实虽然可以用通用设计的产品模型进行抓握，但可能无法用通用的产品模型生成可抓握的姿势，并且该抓握生成算法有助于评估我们证明了这是可能的。基于这些结果，我们还研究并提出了应用于虚拟产品评估的可能性。基于上述结果，我们得出的结论是，我们已经成功地建立了所提出的通用设计产品设计支持系统的基础技术。