異構造力触覚装置で構成した動作再現システムにおけるスケーリングを用いた力触覚情報加工の一手法

摘要

少子高齢化による労働力の不足，災害地等の人間が危険に晒される環境での作業の増加により，ロボットによる作業の自動化の必要性が増している。人間の技術を要する作業の自動化においては，人間の動作をロボットの動作に反映することで作業の達成が期待できる。人間の動作を保存する手法としてモーションキャプチャが挙げられるが，画像情報からは位置情報の抽出が可能である一方で，力情報を保存することが困難である。位置情報と力情報で構成される力触覚情報をロボットの動作に反映させる手法として，横倉らは動作再現システムを提案した。動作再現システムは力触覚伝達が可能なマスタ・スレーブシステムを介した作業において力触覚情報を保存し，保存時と同じ条件下においてスレーブが位置および力情報を再現する。力情報を用いることで接触対象物（環境）の変化にも適応可能であるが，環境変動が大きい場合や，環境の位置が保存時と異なる場合には作業の実現が困難となる。綱島らは力触覚情報として加速度情報を保存することで，環境の位置変動に対応する動作再現システムを提案した。多自由度ロボットがおこなう作業における環境位置の変動については，画像センサで取得した環境位置情報を用いた力触覚情報の補正がおこなわれた. また，動作再現時は環境の変化のみではなく，動作をおこなうロボットの自由度や構造の変化を考慮する必要がある。綱島らは，異構造の力触覚装置で動作再現システムを構成し，作業空間において力触覚情報を扱うことで動作の再現をおこなった。人間の動作を保存時とは異なる構造のロボットで再現することで，作業ごとにマスタ・スレーブシステムを構築して力触覚情報を保存する必要がなく，効率的な作業の自動化が可能となる。本研究では，異構造力触覚装置を用いた動作再現システムとして，動作保存時のマスタ，スレーブとは異なる可動域と出力を備えた力触覚装置の制御をおこなう。異構造の力触覚装置で作業を実現するために，スケーリングで力触覚情報を加工する。位置スケーリングを画像センサで取得した位置情報，力スケーリングを装置の定格出力に基づいて決定し，スケーリングを含む動作再現システムを構築する。実験では動作保存時と異なる力触覚装置と環境を使用し，人間の動作に基づいてロボットを駆動し作業を実現する。