物体操作を行う移動マニピュレータの視覚と動作計画に関する研究

操纵物体的移动机械臂视觉与运动规划研究

基本信息

批准号：
06J03840
负责人：
山崎公俊
金额：
$ 0.64万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度に行った研究では、人間の片手大の小型物体Pを引き出しなどの収納場所Qに納める動作を、ロボットに行わせた。P、Qを別の物体に変えても、対応可能なことを確認した。具体的な成果を以下に述べる。1.物体の把持計画の提案:ロボットが物体把持を行う手法を提案した。ここには、二つめ研究課題があった。一つ目は、物体のどの位置にロボットハンドを接触するかである。本研究では、密な点群で表現した物体モデルについて、ハンドと物体の接触面積と、モーメントバランスを評価基準とした手法を提案した。実機ロボットで実験を行い、提案手法が物体形状の複雑さにあまり影響を受けずに適用可能なことが判った。もう一つの課題は、どのような姿勢で把持を実現するかである。本研究では、移動ロボットには手先姿勢め誤差が問題となることに注目し、その影響を軽減可能な把持姿勢の計画手法を提案し、実験で有効性を検証した。2.収納場所の操作モデル獲得と動作計画:カメラと測域センサを搭載したロボットを用いて、直接教示に基づいて操作モデルを獲得する手法を提案した。これを複数の収納場所に適用し、汎用性の高さを確認した。さらに、提案するモデルでは、単に操作方法の記録だけでなく、見た目や形状情報も同時に獲得するため、一旦作成したモデルは再利用できる。ただし、これはロボットの操作姿勢を提示するものではないため、動作計画法も別途提案した。これにより、手先の操作性を高く保った姿勢で、収納場所の操作を実現できるようになった。3.ロボットシステムの統合と実験:移動マニピュレータシステムを構築し、「小型のペットボトルを把持・運搬し、キャビネットに収納する」といった動作を一貫して行わせ、成功した。より成功率を高くするには、動作計画の結果通りに動くだけでなく、オンラインで計画を修正可能な適応能力も重要であるとの知見を得た。

在今年进行的研究中，我们让机器人执行将人手大小的小物体P放入存储空间Q（例如抽屉）中的动作。我们确认，即使将 P 和 Q 更改为不同的对象，也可以响应。具体结果如下所述。 1.物体抓取方案的提出：我们提出了一种机器人抓取物体的方法。这里还有第二个研究问题。第一个是机器人手应该触摸物体的哪个位置。在本研究中，我们提出了一种使用手与物体之间的接触面积和力矩平衡作为密集点云表示的物体模型的评估标准的方法。使用实际机器人进行实验，发现该方法可以不受物体形状复杂性的影响而应用。另一个问题是如何实现抓取。本研究针对移动机器人手部姿态误差问题，提出了一种可以减小手部姿态误差影响的抓取姿态规划方法，并通过实验验证了其有效性。 2.存储区域操作模型的获取和运动规划：我们提出了一种使用配备有摄像头和距离传感器的机器人基于直接指令来获取操作模型的方法。我们将其应用于多个存储位置并确认了其高度的多功能性。此外，该模型不仅记录了操作方法，还同时获取了外观和形状信息，因此模型一旦创建就可以重复使用。然而，由于这并不能表明机器人的操作姿势，因此还单独提出了运动规划方法。这使得可以操作存储空间，同时保持用手的高度可操作性。 3.机器人系统的集成和实验：我们构建了移动机械手系统，并成功地连续执行了“抓取、运输和将小塑料瓶存放在柜子中”等操作。为了提高成功率，我们了解到不仅要根据运动计划的结果进行运动，而且要有在线适应和修改计划的能力。