接触力情報を活用した空気式ヒューマンインターフェースの開発

使用接触力信息开发气动人机界面

基本信息

批准号：
12750219
负责人：
高岩昌弘
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750219/
关键词：
空気圧サーボパラレルマニピュレータ仮想現実感力覚呈示マスタースレーブシステムインピーダンス制御空気圧サーボ機構弾性特性接触力,接触点検出空気式パラレルマニピュレータヒューマンインターフェースコンプライアンス呈示

项目摘要

近年,医療・福祉分野等において,人を作業対象とするロボットシステムに対するニーズが高まってきている.本研究では人から機械システム,および機械システムから人への情報伝達手段として力覚情報に着目し,接触力情報を活用した機械システム(ヒューマンインターフェース)の開発を行った.具体的には,以下に示す二項目について実施した.(1)仮想現実感技術における対象物表面の弾性特性呈示装置の開発空気圧アクチュエータを駆動リンクとする小型のパラレルマニピュレータを試作し,人が印加した力の作用点,方向,大きさをマニピュレータ自身が検出するアルゴリズムを構築し,それに基づいて作用点に対して任意のコンプライアンスを呈示する手法を提案した.マニピュレータに印加した力とマニピュレータの変形量は別の計算機へ送信され,その中に構築した仮想対象物モデルをリアルタイムに変形される.このように力覚のみならず視覚をも用いた対象物の弾性認識動作を通し,基本的な制御性能に関する検証を確認した.しかし,これの具体的な応用へはまだ着手できておらず,今後の課題として残っている.(2)操作感覚呈示型遠隔操縦装置の開発マスタースレーブシステムは人が直接立ち入れない環境でロボットに作業を代行させる手段として有用である.本研究では従来より提案されているバイラテラル機能に加え,作業場面ごとに操作者に対して適切な支援力を与えることを考えた.これを実現するため,マスタ側にインピーダンス制御系を構成し,そのインピーダンスパラメータを操作者が作業を停止することなく任意の時刻に更新する手法を提案した.例えば手先の細かな動作が要求される作業では粘性力を向上させることにより手ぶれの影響を防止できるなどの効果が実験的に確認された.

近年来，医疗和福利领域对与人类合作的机器人系统的需求不断增加。在这项研究中，我们重点关注触觉信息作为从人类到机器系统以及从机器系统到机器系统传输信息的手段。人类，我们开发了一个利用接触力信息的机械系统（人机界面）。具体来说，我们进行了以下两项工作：（1）在虚拟现实技术中物体表面弹性特性的呈现。显示设备的开发我们使用气动执行器作为驱动连杆制作了一个小型并联机械手原型，构建了一种算法，允许机械手本身检测人施加的力的作用点、方向和大小，并基于我们开发了一种算法，允许操纵器检测人施加的力的作用点、方向和大小，我们提出了一种使用来呈现任意顺应性的方法。这样，我们不仅使用力感，还使用视觉来验证物体的弹性识别运动的基本控制性能，这项工作尚未开始，仍然是未来的挑战（2. ）开发显示操作感觉的远程控制设备主从系统作为一种手段非常有用，可以让机器人在人类无法直接进入的环境中执行任务。除了双边功能外，我们还考虑在每种工作情况下为操作员提供适当的支持。为此，我们在主机侧配置了阻抗控制系统，并且可以由操作员控制阻抗参数。例如，在需要手部精细动作的工作中，通过实验证实，提高粘性力可以防止相机抖动的影响。