Rsj2014 presentation slides
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We investigate the quality of "partial caging", where a position-controlled robotic hand confines an object geometrically but the object can escape from the hand through a narrow gap. Which arrangement of the fingers can capture the object more restrictedly?
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- 1. パーシャルなケージング領域に対する 対象物の進入・脱出のしやすさの評価 ○槇田諭（佐世保高専） 永田和之（産総研） 2014/9/4 RSJ2014 1P2：ハンド（把持計画と制御）
- 2. ケージング（caging） • ロボットによって物体を閉じ込める囲い（cage）を 構築して，幾何学的に抜け出せないように拘束する手法 • ロボットハンドを特別に制御（e.g. 力制御）しなくても 物体の拘束を維持できる（※十分なサーボ剛性が必要） 2
- 3. 物体拘束について（ケージングの位置付け） 形態把持 Force closure 把持 Form closure ケージング Caging 拘束方法力学的拘束幾何学的拘束幾何学的拘束 対象物の 運動 物体の運動を 完全に拘束 物体の運動を 完全に拘束 物体の運動の 範囲を制約 ロボットの 制御手法 力センシング 力制御 位置制御 ※実質的には力制御 位置制御 把持点数の緩和拘束の緩和3
- 4. 対象物の構造（幾何）特徴を利用する把持 4 Lateral pinchによる食器把持 （東北大・小菅ら） 穴形状を掴む把持 （KTH・Kragicら） F. T. Pokorny et al.: Grasping Objects with Holes: A Topological Approach, ICRA2013 重力と幾何拘束を利用するハンドリング パーシャルなケージング （佐世保高専・槇田ら） 太田ら：電動義手による ケージング把持手法の実験 的検討，ROBOMEC2012 Gravity caging （Cornell Univ.・ Saxenaら） Y. Jiang et al: Learning to Place New Objects, ICRA2012
- 5. 幾何特徴・拘束の積極的利用 パーシャルなケージング（partial caging） • 囲い込みが不完全で物体が拘束から脱出できる （＝物体が拘束に進入できる） 5
- 6. 幾何学的拘束の異方性 • ハンドの形状（形態）を工夫することで， 制御によらない把握性能を獲得できるのでは？ 6 入り込みやすい 抜け出しにくい Fish trap
- 7. 研究目的 捕獲しやすく脱出させにくいハンド形態の評価 【簡単な例】 半閉鎖領域（パーシャルなケージング領域）に対する 進入しやすさと脱出しにくさの評価 脱出しにくさ進入しやすさ7
- 8. 問題設定 • ゲート付きのボックスを ハンドとみなす • 進入しやすさのために対象物の 運動領域を制約する • ゲート角휃푔の設定 • 휃푔 = 0：壁面に垂直 • 휃푔 > 0：ゲートが閉じる • 휃푔 < 0：ゲートが開く 8 脱出しにくさ進入しやすさ − + + −
- 9. 問題設定 • 2自由度アームによるボックスのランダムな操作 9 Y X Z qj2 object qj1 gate gate wall joint joint 10s ごとにランダムな 目標角を設定
- 10. シミュレーション結果 ●：対象物初期位置 10 ●：壁面 ●：対象物中心軌跡
- 11. シミュレーション結果 • 対象物の脱出しにくさ • 横軸：ゲート角度 • 縦軸：脱出するまでの時間 • 5,000回の試行 • 直径푑표の円形物体 • ゲート幅푊푔，ゲート長さ：固定 11 脱出しにくさ 푊푔
- 13. シミュレーション結果 • 対象物の進入しやすさ • 横軸：ゲート角度 • 縦軸：進入するまでの時間 • 5,000回の試行 • 直径푑표の円形物体 • ゲート幅푊푔，ゲート長さ：固定 13 進入しやすさ
- 16. 適切なハンド姿勢の示唆（例） 16 10 [deg]
- 17. 結論 • ゲート角度（ハンド形態）が対象物の進入しやすさと 脱出しにくさに与える効果を評価した • 進入しやすく脱出しにくいゲート角度（ハンド形態） があることを示した ［今後の展望］ • 円形物体以外での評価 • 三次元空間の問題への拡張 17