簡易視覚と近接覚を用いたロボットハンドによる対象物把持に関する研究

摘要

現代の産業分野では生産の自動化・高効率化を達成するために，人間の代わりに作業するロボットが盛んに導入されている．また，医療福祉分野においても，介助者の負担や被介助者の増加が問題となっている中で，ホームサービス・ロボットに対する期待が高まっている．このようなロボットには多種多様な製品，家の中では皿やコップ，ドアノブといった各種対象物を把持することが求められる．そこで本論文では，ロボット自身あるいは環境内に搭載したセンサの情報を用いてロボットハンドによる未知形状物体の把持について取り扱う．我々はこれまで開発してきたネット状近接覚センサを有するロボットハンドでは，センサの検出範囲である数十ｍｍ程度まで接近することができれば，近接覚フィードバックによる把持位置・姿勢修正が可能である．本研究では，このネット状近接覚センサを搭載したロボットハンドシステムに視覚センサを導入し，未知形状物体を遠距離からアプローチして把持を実行する方法について議論する．主に検討した内容は以下の2点である．1．近接覚フィードバックを前提とした視覚センサの情報処理手法の検討2．対象物と手掌部の距離が未知という条件での近接覚フィードバック手法の提案1.に関して，物体形状を球や円柱などのプリミティブ形状に近似して，その近似された物体形状に対して把持やアプローチのプランニングを実行する手法と，ネット状近接覚センサの高速かつロバストなフィードバックを組み合わせて，物体の認識から把持に至るタスク全体の高速化を図るという把持戦略を提案し，この把持戦略に最適なプリミティブ形状に関して検討を行った．2.に関して，対象物の接近過程で従来手法による指先の近接覚フィードバックを実行することにより，指先が収束位置を変えながら対象物の形状に倣うように把持を行う形状適応把持を提案した．これにより従来，既知条件であった対象物と手掌部の距離が未知であっても近接覚フィードバックが可能となった．また，従来一定値であった反射光量の目標値を指先の姿勢の状態に応じて可変値にする制御方法を導入することにより，一定値では対象物に衝突してしまっていた角を持つ対象物に対して，衝突せずに形状適応把持が実行可能となった．