多機能携帯端末を用いた７自由度マニピュレータの無拘束遠隔操作システムの開発

摘要

人の手の動きを用いて多関節マニピュレータを直感的に遠隔操作するための入力方法として，これまでにマスターアームやモーションキャプチャスーツを用いた手法が考案されている．しかし，オペレータは固定座標系とリンクで接続されているアームの把持やスーツの着用が必要であり，オペレータの身体は装置から機構的な拘束を受ける．一方，そのような拘束が発生しない入力方法として深度カメラ等を用いた画像処理による手法が考案されている．しかし，オペレータの手首の回転や指の微小な動作を，深度カメラ単体で計測することは困難である．深度カメラを複数台使用する手法も考えられるが，設置場所やコストの問題などが発生する．そこで本研究では，従来の深度カメラを用いた手法に加え，多機能携帯端末（以下，端末）に搭載されているジャイロスコープおよびタッチパネルディスプレイを用いることで，手首の回転や指の細かな動きに対応する遠隔操作システムを開発する．ジャイロスコープやタッチパネルディスプレイで計測された値は無線によってコンピュタに転送されるため，本システムによる遠隔操作は，オペレータを機構的に拘束しない特徴がある．マニピュレータの遠隔操作において，オペレータ側のシステムはエンドエフェクタの位置と姿勢を指令する3次元入力装置であり，その操作性はシステム全体を評価する上でも重要な要素となる．そこで本論文では，開発した無拘束遠隔操作システムにおける入力手法（以下，提案手法）と，市販の三次元入力装置を用いて3次元ポインティングの実験を行い，提案手法の3次元入力装置としての操作性評価を行う．