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．

该研究主题旨在创建一个数字手模型，该模型可以重现各种手部功能，并使用手为任何产品模型生成一个抓紧的姿势。这旨在实现对产品可用性的各种虚拟评估，并支持通用设计产品的设计。今年，主要的结果是（1）通过改善提出的抓紧姿势生成算法以及（2）为市售通用设计产品而产生抓地力生成，从而在各种接触条件下实现了抓地力。（1）在迄今为止开发的GRIP生成算法中，建立了接触模型，假设仅在接触点处施加接触力。但是，实际上，接触力和力矩都在接触点施加。因此，作为一个接触模型，我们引入了一种新的软接触模型，该模型允许在接触点上发挥力矩，从而实现了更现实的抓地力生成。此外，我们还对其他小细节进行了改进，例如评估对象和手指的接触状态的方法，并确认可以在手和物体之间的各种接触状态下创建抓地力。（2）我们对通用设计产品和通用产品的模型进行了吸引和生成，并比较了两者。在功能限制中，我们确认，尽管可以掌握通用设计产品模型，但可能无法在通用产品模型中产生可抓地力的姿势，并表明这种Grip生成算法可以有助于通用设计产品的有效性评估。此外，我们还考虑并提出了基于这些结果进行虚拟产品评估的可能性。从上述结果中，我们得出结论，已经建立了拟议通用设计产品的设计支持系统的基本技术。