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.

在这项研究中，我们将从用户身体表面获得的表面肌电信息不仅作为过去研究过的机器人的直接运动命令，而且作为机器人本身的扩展感官信息，我们提出了一种新颖的方法。概念并在具体应用中证明了其有效性。这项研究的目的是通过实验来证明这一点。原则上，这种方法不仅可以应用于机器人，而且可以应用于所有现有的机器，因此这项研究获得的结果预计会对今年的进展产生很大的连锁反应。具体如下：（1）动作捕捉设备MAC3D分析通过更改为SYSTEM，测量性能和用户程序生成的简易性得到了极大的提高，捕获频率已提高到200Hz，并且现在可以在220Hz下执行机器人速度命令。此外，遥测仪通过引入(2) 作为一个有用的应用示例，我们实现了与没有力传感器的机器人协作抓取较小尺寸的物体，并根据用户的意图移动其垂直位置。用户和机器人分别用三个连杆进行建模。机器人的控制目标是用户支撑物体重量的 1/2 。估计器的输入是用户每个关节的角度、角速度、角加速度和肌电势信号。上述研究成果发表在国内研究组和技术报告上，预定提交给国际会议，并准备提交给学术期刊。