双腕アームロボットによる物体への布巻付け操作－ロボットによる布被覆操作のための記述方法

摘要

近年，紐や布といった柔軟物の認識や，ロボットによる操作の研究が活発化している．布状柔軟物の操作の研究としては，Abbeel ら[1] の衣服の折りたたみや，寺田ら[2] の箱への風呂敷包み，稲葉ら，柴田ら[4] の人間への着衣支援などがあげられる．これらの研究では，布被覆操作に，折り紙に用いられる折り線や，布を持つ手先の経路を用いた記述方法が使用されている．布状柔軟物の重要な操作の一つである様々な物体形状への被覆を考えた場合，折り線による記述では大量の折り線を用いることになるため，指示が煩雑になる．また，手先経路による記述では，経路を作成する人間への負担が大きいという問題が挙げられる．一方，コンピュータグラフィックスの分野では，CＧ世界での布被覆操作に，五十嵐ら，幸村ら[6] のように，目標線を用いた記述方法が使用されている．この目標線は物体上と布上それぞれに対応するように引かれている．被覆時の布と物体の関係は，この目標線のペアが重なった状態として表されている(図1)．この目標線を用いた記述方法は，様々な物体形状への被覆操作の記述に有用である．なぜなら，折り線や手先経路での記述と比べ，平面だけでなく曲面形状への指示も行いやすく，また，物体のどこを包むかという被覆の本質的な目的を表すことができるからである．これらの利点から，本研究では被覆操作の記述方法として，この目標線を用いた方法を採用する．しかし，実世界のロボットに布で物体を包ませるためには，CG 分野で用いられるような目標線の記述だけでは十分とはいえない．なぜなら，記述通りに包むためには，布を操作する手先経路を目標線から計画しなければならない上に，ロボットごとの外形の違いや物体との干渉を考慮し，適宜，布の把持点を変えたり，左右の腕で布を持ち替えなければならないからである．すなわち，目標線の記述からロボット自身の特性を考慮して動作計画を行った上で，操作を実行する必要がある．そこで本研究では，この目標線による記述と解釈方法を提案し，実世界のロボットによる布被覆操作を可能にすることを目的とする．