ユーザー指定の汎用物体を自律把持する7自由度ロボットアーム制御システムの開発

• 凸構造知覚手法と階層的ファジーニューラルネットワークを用いた積層布の把持位置特定戦略により、ランダムに積層されたシナリオにおいて93.3%の把持成功率を達成した。

Dexterous in-hand manipulation(器用な手による物体操作)において、ロボットハンドは頻繁な隠蔽、接触が多い相互作用、高速なダイナミクス下で物体状態を確実に推定する必要がある。触覚センシングは高周波で接触特異的なフィードバックを提供するが、生の触覚信号から有用な表現を抽出し、それを視覚や固有受容感覚と統合することは依然として困難である。本稿では、触覚信号を時空間グラフとして明示的にモデル化するマルチモーダルな器用な操作フレームワーク「TouchWGNN」を提案する。まず、5本指のロボットハンド用に低コストの分散型触覚センサーアレイを開発し、主要な接触領域に分散した1…

• RGB-Dカメラ、協調ロボット、ROS2を統合し、SAMとMobileNetV2を用いた包装廃棄物分別ワークステーションが開発され、エンドツーエンド分別成功率89.0%、速度5.73ピック/分を達成した。

• 適応型グリッパーは構造的コンプライアンス、アクティブコンプライアンス、学習可能グリッピングの3パラダイムで整理され、構造的コンプライアンスと耐荷重能力のトレードオフ、センシングと閉ループ力制御の連携不足、学習ベース手法の汎化性と安全性検証の限界という3課題が産業展開を制約している。
• 代表的なアンダーアクチュエートグリッパーは3~19自由度、90~98%の把持成功率、約10~50Nの耐荷重を達成するが、力制御には限界がある。
• アクティブコンプライアントグリッパーは0.1~1Nの力誤差、0.05~0.5mmの位置誤差、500Hz~1kHzの制御周波数を達成する。

• 7自由度マニピュレータ向けに条件付き拡散モデルと微分可能順運動学リファインメントを組み合わせた逆運動学手法「DiffusionIK」が開発され、xArmによる実験で位置誤差1mm・姿勢誤差1度以下にて最大100%の成功率を記録した。