Delicate and flexible support by humans to remote robots with force feedback

人类通过力反馈为远程机器人提供微妙灵活的支持

基本信息

批准号：
21K11865
负责人：
石橋豊
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
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-21K11865/
关键词：
遠隔ロボット支援力覚フィードバック QoS制御安定化制御 AI技術

项目摘要

一人の利用者が触覚デバイスを用いて、力覚センサを有する遠隔の産業用ロボットの動作をビデオを見ながら、そのロボットアームを操作するシステムを二つ用いて、ロボットアーム間で一つの物体を運ぶ作業に対して、以下の研究を行った。(1) 移動ロボットを考慮し、凸凹した道を移動しながら、二つのロボットアームによって把持された一つの物体を運ぶ作業において、突然大きな位置変化が生じる場合に、位置変化の方向だけでなく、その他の方向にも大きな力が加わる（具体的には、ロボットアームが大きく下落するときには、左右の方向にも大きな力が加わる）ことが判明したため、距離と時間に関する公式と運動方程式を利用してロボットアームの位置を調整する制御を複数の方向に適用し、実験によってその効果を確認した。また、ロボットアームの代わりに人がマジックハンドを用いて作業する場合との比較も行い、人と同程度以上に作業できることを可能とした。(2) 劣悪な通信環境での作業を想定し、作業の途中で通信が途絶したり、パケット欠落率が高くなる場合の制御として、通信が可能なときは適応型Δ因果順序制御によってロボットアームの位置を調整し、パケット欠落が生じる場合には、力覚センサの値を用いた力調整制御によって位置調整を行う方法を提案し、その有効性を確認した。(3) ロボット-人、ロボット-ロボットの間だけでなく、人-人の間での協調を高安定・高品質に行うため、粘弾性の適応制御を適応し、ロボットからの力と人からの力の両方を感じながら作業できるようにし、その効果を検証した。また、二人の利用者が一つのロボットアームを触覚デバイスを用いて遠隔操作する場合と、一人で操作する場合との比較を行い、二人で作業する方が優れていることを明らかにした。(4) 一つの物体を両側から挟んで移動する作業に対して、強化学習を適用し、オフラインでの学習効果を確認した。

一名用户使用触觉设备观看带有力传感器的远程工业机器人的操作视频，并使用两个系统来操纵机器人手臂以在机器人手臂之间移动物体。以下研究是关于运输工作的。 (1)考虑到移动机器人，当在不平坦的道路上移动并携带由两个机器人手臂抓取的物体时发生突然的较大位置变化时，不仅需要考虑位置变化的方向，还需要考虑其他方向。 ,当机械臂大幅下落时，也会在左右方向施加很大的力。）因此，我们利用距离和时间相关的公式以及运动方程进行控制，以在多个方向上调整机械臂的位置。通过实验证实了效果。我们还将其与人使用魔手代替机器人手臂的情况进行了比较，发现至少可以像人类一样完成这项工作。 (2)假设工作是在通信环境较差的情况下进行的，机械臂提出了一种调整数据包位置的方法，当发生丢包时，利用力的值通过力调整控制来调整位置传感器，并证实了其有效性。 (3)为了实现机器人与人之间、机器人与机器人之间、人与人之间的高度稳定、高质量的协作，应用粘弹性自适应控制，以及来自机器人和人类的力我们可以在工作的同时感受到的力量，并验证其有效性。此外，我们还比较了两个用户使用触觉设备远程控制一个机器人手臂的情况和一个人单独操作的情况，发现两个人一起工作效果更好。（4）将强化学习应用于从两侧握住物体移动物体的任务，并验证了离线学习效果。