多指ハンドロボットによる物体の把握・操りの制御と学習による技能獲得

通过使用多指手机器人控制和学习抓取和操作物体来获得技能

基本信息

批准号：
14750158
负责人：
長瀬賢二
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,多指ハンドロボットを用いた対象物の把握・操りにおいて,(A)基本となる把握・操り動作の数学的な解析に基づく制御法の開発と,(B)それらを利用したより複雑な動作技能の学習方法の開発を目指して研究を行った.これらに関して次の成果を得た.(A)基本把握・操り動作の数学的な解析と制御法の開発(A-1)転がり接触のノンホロノミック性を利用した把持点位置の制御人間の指などの様に自由度が制約されている状況として,4関節2本指ハンドによる対象物の把握・操りを考え,転がり接触のノンホロノミック性を利用して,位置レベルの自由度を最大限利用した制御系構築法の検討を行なった.具体的には,位置レベルの自由度を最大限に利用するための指先自由度の方向を検討し,また,制御系設計のために有用な指先運動の表現を与えた.これらの結果を用いて線形化補償器を設計し,シミュレーションによりその効果を確認した.(A-2)ソフトフィンガによる把握と操り2関節2本指ハンドによる,2次元平面内の対象物の把握・操りにおいて弾性体の指を用いた対象物の位置・姿勢,内力のレギュレーションを考えている.特に,指先のモデルや対象物の位置・姿勢の観測が不確かな場合を想定し,比較的取得が容易な関節角や指先力から制御精度の向上を図ることを検討した.また,対象物の角などで把握することを考え,そのための指先モデルの構築を行なった.(B)学習による把握・操り系の技能獲得人間が行なう様々な作業の実現を目指し,接触状況の変遷を伴うシステムの運動計画を学習により獲得する手法の確立を目指して研究を行なった.特に,2関節2本指ハンドにおいて対象物を指先で把握した状態から包み込むまでの一連の動作を考え,そのモデル化法と数値最適化による動作獲得法の有効性を検証した.

在本研究中，在使用多指手机器人抓取和操纵物体时，我们将（A）开发基于基本抓取和操纵运动的数学分析的控制方法，以及（B）开发使用这些方法的控制方法。开发学习复杂运动技能的方法在这些领域获得了以下成果： (A) 基本抓取/操纵运动的数学分析和控制方法的开发 (A-1) 利用滚动接触的非完整性质控制抓握点位置类似于人类手指考虑到自由度受到限制的情况，我们考虑用四关节、两指手来抓取和操纵物体，并开发了一种控制系统，通过利用位置级别的自由度来最大限度地利用我们研究了滚动接触的非完整性质。具体来说，我们研究了指尖自由度的方向，以便最大限度地利用位置级别的自由度，并表达了指尖运动。利用这些结果，我们设计了一个线性化补偿器并对其进行了仿真。 (A-2) 用软手指抓握和操作用两关节、两指的手在二维平面上抓握和操作物体。用弹性手指定位物体。・姿势和内力的调节特别是，假设指尖模型和物体位置和方向的观测是不确定的，我们考虑从相对容易获得的关节角度和指尖力来提高控制精度。此外，通过物体的角点来抓取物体。， ETC。考虑到这一点，我们为此构建了一个指尖模型（B）通过学习获得抓取和操作技能为了实现人类执行的各种任务，我们学习了涉及手部接触情况变化的系统的运动计划。获得了特别是，我们考虑了两关节、两指手从用指尖抓住物体到包围物体的一系列运动，并开发了一种建模方法和一种使用数值优化来获取运动的方法，并验证了其有效性。的