つかんだものを落とさずに回し続けられるロボットハンド制御技術を開発：産業用ロボット

パナソニック コネクトと中央大学は、フィンガーとベルトを対象物の形状や姿勢に応じて制御するシステムを開発し、つかんだものを落とさずに回し続けられる「ロボットハンド制御技術」について発表した。

[MONOist]

　パナソニック コネクトと中央大学は2023年10月19日、つかんだものを落とさずに回し続けられる「ロボットハンド制御技術」について発表した。ロボットビジョン技術を活用し、フィンガーとベルトを対象物の形状や姿勢に応じて制御するシステムを開発した。

　ロボットハンドが対象物を落とさず把持するには、対象物の表面と接触しつづける必要があるが、フィンガーが必要分だけしか開閉せず、接触を維持できない場合がある。今回発表した制御技術は、この状況を引き起こす原因にアプローチする手法となる。本システムでは、各フィンガー表面を無限循環するベルトを備えた2指ハンドと、ハンドに正対する位置に設置したステレオカメラを用いている。

「ロボットハンド制御技術」のハードウェア構成［クリックで拡大］ 出所：パナソニック コネクト

　対象物の形状や姿勢によって、回転中に対象物とハンドとが接触している部位が変化する、接触点の切り替わりが起こることがある。1つ目のアプローチでは、カメラ画像を基に接触点の切り替わりを予測し、その前後の対象物の回転速度が最も遅くなるようにベルトを制御して、幅変化を抑える。これにより、接触点の切り替わりが近いときにはベルトが遅く動き、対象物の回転量も小さくなるため、フィンガー幅の変化を小さく抑えられる。

接触点の切り替わりを予測［クリックで拡大］ 出所：パナソニック コネクト

　2つ目のアプローチでは、フィードバック制御による遅延に着目。次の時刻の対象物の位置や姿勢を予測し、フィンガーを必要になる幅の分だけ制御し、遅延の影響を低減する。これにより、現在の観測値ではなく、フィンガーが次の時刻の推定値に合わせて動くため、遅延の影響を減らせる。

次の時刻での接触点位置を予測［クリックで拡大］ 出所：パナソニック コネクト

　本技術を用いて、形状11種、サイズ2種の22点の対象物に実験した結果、10点を1回転させることに成功。提案手法を使用しない場合と比較して、大きい対象物を落下させる割合が14.5％改善し、小さい対象物を1回転させる割合が6.4％向上した。

　本技術は、サプライチェーンの現場への貢献が見込まれ、中でもこれらの現場で扱われるモノのピックアンドプレース作業への活用が想定される。ロボットによって、人手でパック詰めされているモノを整列配置できるほか、流通現場においても、商品陳列などの決まった姿勢で物品を並べる作業への応用が見込まれる。

　なお、本成果は、新エネルギー・産業技術総合開発機構の助成事業によるものとなる。

箱詰め、商品陳列などへの応用例［クリックで拡大］ 出所：パナソニック コネクト

⇒その他の「産業用ロボット」の記事はこちら