ロボット全身被覆型吸引着皮膚と接触部位・接触対象同時探索による自他支持操作の拡張

通过同时搜索机器人全身吸力皮肤以及接触区域和物体，扩展自我和其他支持操作

基本信息

批准号：
22K21298
负责人：
長谷川峻
金额：
$ 1.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K21298/
关键词：
吸引着皮膚素材吸引着

项目摘要

本研究では，吸引・吸着（吸引着）をヒューマノイドのような汎用ロボットに展開するために，ロボット表面全体を吸引着機構とし，それを活用した行動生成を行うことで，自己身体や他物体を支持し操作する能力を拡張する．そのために，凹凸や曲面を被覆できる柔軟性と吸着性を併せ持ちつつ，空気吸引機構も離散配置された皮膚を構成するとともに，表面全体の吸引着性を多様な対象物に活用するため，ロボット側の接触部位とその接触対象を同時・連続的に探索する．令和4年度は，ロボット全身被覆型吸引着皮膚の素材及び吸着方法・吸引方法の探索を行った．皮膚の素材として，当初の計画において想定していた，湿ると吸着可能かつ光学式触覚センサを埋め込んで利用可能な透明性を持つゼラチンのみならず，硬化後も残存するタックにより吸着可能な柔軟透明ゴムにも着目し，候補となるゴムを複数購入して造形試験を行った．試験においては，ゴムの無駄遣いを防ぐために小さな型から始め，型の素材などの造形条件を様々に変化させて引き出した各ゴムの最高性能を比較して候補を絞り込みつつ，型を大きくしていくことが必要となり，ある程度の期間を要するが，特にウレタンゴム原液は空気中の水蒸気と反応して急速に劣化することから，試験期間中の劣化を防ぐため，ウレタンゴム原液を長期保存可能な超低湿度空間を作り出すドライボックスやその監視装置を導入し，試験を安定して実施可能な環境を構築した．試験の途中結果から，十分なタックと透明度を持つ異なった硬度のゴムが複数種類見出され，皮膚の素材の候補を広げることに成功した．また，皮膚に空気吸引機構を配置する上での設計論を構築するため，市販の真空パッドやポンプの種類及び使用現場におけるそれらの選定方法についての調査を行い，皮膚に造形する予定のパッドに要求される性質やロボット内蔵可能なポンプの性能など，初期設計に必要となる情報を得た．

在这项研究中，为了开发人形机器人等通用机器人的吸力/吸附（吸力附着），我们将把机器人的整个表面做成吸力附着机构，并利用它来产生可以附着在机器人上的行为。扩展您自己的身体或其他物体的支持和操纵能力。为此，机器人同时具有柔性和吸附特性，可以覆盖不平坦和弯曲的表面，并且还配置吸气机构以形成离散排列的皮肤，同时连续地搜索接触区域和接触目标。 2020年，我们寻找覆盖机器人全身的吸附皮肤的材料和吸附方法。除了明胶，它在潮湿时是透明的，可以用来嵌入光学触觉传感器，这是在最初的计划中设想作为皮肤材料的，我们还使用了柔性明胶，它可以被保持均匀的粘性吸收我们还重点关注了透明橡胶，购买了多种候选橡胶，并进行了建模测试。在测试中，我们从一个小模具开始，以避免浪费橡胶，然后在改变模具材料和其他成型条件的同时制作更大的模具，以比较每种橡胶的最佳性能，以缩小候选范围，尽管这需要一定的量。时间，特别是由于聚氨酯橡胶原液与空气中的水蒸气发生反应并迅速变质，为了防止试验期间变质，我们安装了干燥箱，创造了超低湿度的空间，使聚氨酯橡胶原液可以长期保存经过一段时间的测试，以及一个监控设备，我们搭建了一个可以稳定进行测试的环境。初步测试的结果是，我们发现了多种不同硬度的橡胶都具有足够的粘性和透明度，并成功地扩大了可能的表皮材料的范围。此外，为了开发在皮肤上放置空气抽吸机构的设计理论，我们对市售真空垫和泵的类型以及如何在使用现场选择它们进行了调查，并获得了必要的信息。初始设计，例如所需的特性以及可内置于机器人中的泵的性能。