ユーザーの生体計測情報を用いたロボットの拡張感覚に関する研究

利用用户生物特征信息的机器人增强感知研究

基本信息

批准号：
16680011
负责人：
柴田智広
金额：
$ 8.65万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,ユーザーの体表上から得られる表面筋電の情報を、従来から研究されてきた直接的なロボットへの運動指令として用いるだけでなく、ロボット自身の拡張された感覚情報として利用する、という新奇なコンセプトを提案し,またその有効性を具体的な応用実験によって示すことを目的としている.本手法は原理的に,ロボットに限らず,既存の全ての機械に対して適用可能であるため,当研究で得られた成果は高い波及効果が期待できる.本年度の進捗は次の2点である.(1)モーションキャプチャ装置をMotion Analysis社のMAC3D SYSTEMに変更したことで,計測性能やユーザープログラム隣発の容易さが大幅に向上し,キャプチャ周波数は200Hzへと増し,ロボットの速度指令も220Hzで行うことができるようになった.また,テレメータを導入して筋電位計測の拘束性を大きく低減できた.(2)有用な応用事例として,力覚センサの無いロボットとの亜量物体の協調把持を実現した.具体的には,ユーザーとマニピュレータとで,物体を托持し,ユーザーの意図に従ってその鉛直位置を動的に変更するシステムを実現した.ユーザーとロボットはそれぞれ3リンクでモデル化された.ロボットは,ユーザーが物体重量の1/2を支えることを目標として制御された.ユーザーが手先で感じる物体重量の推定は,予めトレーニングしておいた推定器にて行った.推定器への入力は,ユーザーの各関節の角度,角速度,角加速度および筋電位信号であった.以上の研究成果は,国内研究会・技術報告で発表予定,国際会議へは投稿済み,学術論文誌への投稿準備中である.

这项研究提出了一个新颖的概念，不仅使用从用户身体表面获得的表面肌电信息作为机器人的直接运动命令，该命令在过去进行了研究，而且还将其用作机器人本身的扩展感官信息，其目的是通过混凝土应用实验来证明其有效性。原则上，该方法适用于所有现有机器，而不仅仅是机器人，因此在这项研究中获得的结果可以预期具有很高的连锁反应。今年的进展是以下两点：（1）运动分析的MAC3D通过更改为系统，测量性性能和用户程序的易于生产得到极大提高，并且捕获频率增加到200Hz，并且也可以在220Hz下执行机器人速度命令。此外，引入了遥测者，以大大减少肌电势测量的限制。（2）作为一种有用的应用，我们意识到与没有力传感器的机器人对亚质量对象的合作抓握。具体而言，用户和操纵器握住对象并根据用户的意图移动其垂直位置。该系统已意识到更改对象。用户和机器人用三个链接建模。该机器人的控制是由用户支持对象重量的一半的目标。用户感受的对象的重量是使用预训练的估计器进行的。估计器的输入是每个接头的角度，角速度，角加速度和肌电电势信号。上述研究结果将在日本研究协会和技术报告上介绍，并已提交国际会议，目前正在准备提交学术期刊。