近接覚センサに基づく非接触の触探索動作による高精度物体形状認識手法の開発

基于接近传感器的非接触式触觉搜索高精度物体形状识别方法的开发

基本信息

批准号：
21K12072
负责人：
鈴木陽介
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12072/
关键词：
近接覚センサロボットハンド形状認識マニピュレーション

项目摘要

本研究の目的は、多指ロボットハンドの指先表面上に被覆実装可能な近接覚センサを設計・開発し、人の生活空間に多く存在する未知物体に対する高精度な3次元形状モデル構築を可能とすることである。研究課題として、主に、①未知物体との安全な接近・接触を制御しながら形状情報を取得するためのセンサ開発、②精度良くかつ効率的に3次元形状を得るための多指ロボットハンドの動作計画に分類している。課題①のセンサ開発として、昨年度に光学素子配置の設計および透明樹脂による被膜を完了したセンサ構造に対して、さらに次の改良に成功した：(a)物体形状をより詳細に取得するためのLED素子の追加実装、(b)物体形状推定への寄与が小さい部位の素子をTime-of-Flight方式の素子に置き換えた。特に改良(b)は重要であり、これまでの光の反射強度によって物体形状を推定する手法で欠点となる反射率の影響を、Time-of-Flight方式と併用することで補正するものである。ここで、上記補正を実行する条件ごとの補正精度に関する実験調査を行い、実機の把持プロセスを想定したアプローチ過程での最適な補正条件に関する研究成果を得た。課題②の3次元形状取得について、昨年度に実装に着手した局所曲率推定と点群生成の繰り返し計算による高精度化のさらなる改善を進めた。これと並行して、非接触による探索動作を行う際に物体表面との成す角の影響を考慮した点群生成の補正の導入を行った。結果として部分的な精度向上は確認されたが、局所曲率推定には主にハードウェアに起因するばらつきの影響への対応が重要であるという課題が発見された。この課題はフィルタリングにより抑制可能だが、局所的な特徴形状の把握を困難にする可能性があり、このトレードオフを考慮した点群生成手法を新たな課題として研究を進めている。

这项研究的目的是设计和开发一种可以涂覆并安装在多指机器人手的指尖表面上的接近传感器，使得为经常存在于环境中的未知物体构建高精度的三维形状模型成为可能。人类的生活空间。主要研究课题是（1）开发传感器以获取形状信息，同时控制与未知物体的安全接近和接触，以及（2）开发多指机器人手以准确有效地获取三维形状。一个运动计划。作为第 1 期传感器开发的一部分，我们成功地对传感器结构进行了以下改进，为此我们于去年完成了光学元件排列和透明树脂涂层的设计： (a) LED 来捕捉物体的形状更详细地描述对象元素的附加实现，(b) 用飞行时间类型元素替换对对象形状估计贡献较小的元素。改进（b）尤其重要，因为它通过与飞行时间方法结合使用来纠正反射率的影响，这是基于光的反射强度估计物体形状的传统方法的缺点。。在此，我们对进行上述校正的各条件下的校正精度进行了实验研究，并获得了假设实际机械的抓取过程的接近过程中的最佳校正条件的研究结果。对于问题②，3D形状获取，我们从去年开始实施的局部曲率估计和点云生成，通过反复计算，进一步提高了精度。与此同时，我们引入了对点云生成的校正，该校正考虑了执行非接触搜索操作时与物体表面形成的角度的影响。结果，确认了精度的部分提高，但在局部曲率估计中发现了一个问题，其中处理主要由硬件引起的变化的影响很重要。虽然这个问题可以通过过滤来抑制，但它可能会使理解局部特征形状变得困难，我们目前正在研究将这种权衡考虑在内的点云生成方法作为一个新主题。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

近接覚センサを搭載した多指ロボットハンドによる局所形状計測と把持安定性予測

使用配备接近传感器的多指机器人手进行局部形状测量和抓握稳定性预测

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Suzuki Yosuke;Yoshida Ryoya;Tsuji Tokuo;Nishimura Toshihiro;Watanabe Tetsuyou;鈴木陽介，吉田涼哉，辻徳生，西村斉寛，渡辺哲陽
通讯作者：
鈴木陽介，吉田涼哉，辻徳生，西村斉寛，渡辺哲陽

近接覚センシングに基づく局所的な曲率を考慮した 3 次元形状再構成

基于接近传感的考虑局部曲率的 3D 形状重建

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐々木宥;鈴木陽介;辻徳生;渡辺哲陽
通讯作者：
渡辺哲陽

球冠状指先表面に実装可能な階層式近接覚センサの開発

开发可安装在冠状指尖表面的分层接近传感器

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐々木宥;鈴木陽介;辻徳生;渡辺哲陽;鈴木陽介
通讯作者：
鈴木陽介

Grasping Strategy for Unknown Objects Based on Real-Time Grasp-Stability Evaluation Using Proximity Sensing

基于接近传感实时抓取稳定性评估的未知物体抓取策略

DOI：
10.1109/lra.2022.3188885
发表时间：
2022
期刊：
IEEE Robotics and Automation Letters
影响因子：
5.2
作者：
Suzuki Yosuke;Yoshida Ryoya;Tsuji Tokuo;Nishimura Toshihiro;Watanabe Tetsuyou
通讯作者：
Watanabe Tetsuyou

近接覚センシングに基づく3次元形状再構成－対象物の曲率およびセンサとの相対姿勢を考慮した補正による点群の高精度化－

基于接近传感的 3D 形状重建 - 通过考虑物体曲率及其与传感器相对方向的校正来提高点云的准确性 -

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Suzuki Yosuke;Yoshida Ryoya;Tsuji Tokuo;Nishimura Toshihiro;Watanabe Tetsuyou;鈴木陽介，吉田涼哉，辻徳生，西村斉寛，渡辺哲陽;佐々木宥，鈴木陽介，西村斉寛，辻徳生，渡辺哲陽
通讯作者：
佐々木宥，鈴木陽介，西村斉寛，辻徳生，渡辺哲陽