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マニピュレーション研究グループ

(2018.7現在)

■AI for Manufacturing [次世代ロボット中核技術開発/人工知能技術分野/「人間と相互理解できる次世代人工知能技術の研究開発」(NEDO)] 2015〜2019

担当 山野辺夏樹, 堂前幸康, 永田和之, 中村晃, 植芝俊夫, 原田研介(大阪大)、万偉偉(大阪大),

概要 製造現場において人工知能を実装したロボットによる教示レスでの自動化を目標として,対象物情報や人の作業動作などのデータベース化,データベース情報を利用した組立動作計画,データベース情報とシミュレータを利用したバラ積みピッキングの学習の研究を進めている.


■ フレキシブルな触覚センサの研究開発

担当 長久保晶彦

概要 ロボットの手指やリンクなどに実装するフレキシブルな触覚センサの研究を行っている。これまでに、a)センサシートを細いツリー形状にすることで立体曲面に適応可能にした触覚センサの開発と、そのヒューマノイドの全身触覚や触覚グローブへの応用、b)また計測領域内の圧力分布を周囲の信号のみから推定することで大きな伸縮を可能にする逆問題解析に基づく触覚センサなどを開発してきた。現在、企業とともに、c)低コスト性、量産性、耐久性などを特徴とするFPC(Flexible Printed Circuits)をもちいたセンサの開発と応用を進めている。
 

フレキシブルな触覚センサ

■ 次世代協働ロボット:行動神経学に基づく「安心できる」ロボットの動きの解明(科研費:基盤B) 2017〜2019

担当 山野辺 夏樹、Ganesh Gowrishankar (CNRS-AIST JRL),吉田英一(インタラクティブロボティクス研究グループ)

概要:人間と作業空間を共有する協働ロボットを対象として、どのようなロボットの動きに対して人間が安心かつ心地よさを感じるのかを明らかにする。人間同士/人間―ロボットによる共同作業の実験から,ロボットの人間動作に与える影響を解明し,安心感を与えるロボットの動作計画を実現する.


■ オブジェクトピッキングの観点に基づく物品配列パターンと把持動作計画
(科研費基盤研究(B))2017〜2020

担当 永田和之、多田充徳,山野辺夏樹、原田研介(大阪大)、万偉偉(大阪大)

家庭内や物流倉庫に収納された物品は,収納効率を上げるために特定の配列パターンで置かれている.物品の取り方は,物品の種類とともに配列パターンに応じて選択される.本研究は,物品の配列パターンに注目したオブジェクトピッキングの研究を実施している.具体的には,オブジェクトピッキングの観点による物品配列パターンの分類・認識と,把持戦略の導出,把持計画の研究を実施する.

■ 多視点3次元観測画像を用いた衣類の仮想展開に関する研究 (科研B) 2016〜2019

担当 喜多泰代、植芝俊夫、(喜多伸之)

概要:汎用型のロボットが操作中に大きく形を変える柔軟物を扱うための視覚認識技術の研究を行っている。本課題では、片手で空中に把持した衣類を多視点から観測することにより、現実に広げることなく、仮想的にその展開形状を獲得する手法の研究を行う。


測地線を用いた距離画像の展開例
(動画あり)

■ 複数物体の最密充填と安定性を制御する詰込みに関する研究

担当 音田弘

概要 本研究は、物体同士が密に接触する詰込の安定性解析とそれに基づく作業計画法について、作業の力学的解析とシミュレーションを元に最密充填と過渡状態の安定性を実現する詰込手法の基礎を確立することを目的としている。ロボットで最密充填を行う作業計画を行うには、最密充填と安定性の2つの実現可能性を考慮した計画法が必要となる。密に接触する複数物体について、過渡状態の力分布と安定性を考慮した詰込手法を研究する。
 

交差間のセグメントを用いた紐結び作業の定量的な扱いとその作業記述に基づくロボットによる紐結び の研究(電通大との共同研究) 2012〜

担当 音田弘、工藤俊亮(電通大)、末廣尚士(電通大)

概要 本研究では、紐の交差と交差間のセグメントを利用した紐結び作業の記述を用い、トポロジーだけでなく長さなどの計量も考慮をした紐結びについての研究を行っている。既存のトポロジーのみを考慮して作成された動作から、感度解析の手法を用いてどの部分の動作を摂動し計量を制御できるかの実現性を評価する動作摂動法を提案し、既存の研究結果の有効利用を可能としている。
 

■ 暗黙知による作業のロボットでの実現に向けて 2016〜

担当 北垣高成

概要 従来より、ロボットは人間を超えた精度、速度で作業を実現するものとして活躍している。しかしながら、逆に人間が無意識で容易にできるスナップフィット接合のような何気ない作業の教示はむずかしい。そこで、そのような、人間にとって容易であるがロボットに教示することのむずかしい作業を実現するためにはどのような観点よりアプローチしていけばよいかを検討する。


スナップフィット (動画あり)

■ 爪着脱交換型ロボットハンドの研究 2016〜

担当 永田和之

概要 多様な物品や用途に応じて爪を3Dプリンタで造形し、それを着脱交換して用いることで 多品種少量生産に迅速に対応できる爪着脱交換型ロボットハンドの研究を実施している。


爪着脱交換型ロボットハンド概念図

○研究成果

□ ランダムピッキングロボットシステムの研究開発 [産総研戦略予算等] 2013〜2017

担当 喜多泰代、吉見隆、西卓郎、高瀬竜一、佐藤雄隆*、増田健* (*: コンピュータビジョン研究グループ)、河井良浩(知能システム部門)、原田研介(大阪大)

概要 製造現場で多種多様なワークを扱えるロボットを目指して、ばら積み部品認識、把持・動作計画等の自動化技術を研究開発する。
ランダムピッキングロボットシステム

ランダムピッキングロボットシステム

□ 高度なマニピュレーション作業における失敗からの回復技能の解明 [科研費 基盤研究(C)] 2015〜2017

担当 中村晃、永田 和之、原田 研介(大阪大)、山野辺 夏樹

概要 本研究においては、作業の階層化とエラーのクラス化を考慮したエラーリカバリー手法を電気製品のリペアのような非定型の高度なマニピュレーション作業に適用し、失敗からのリカバリー技能の解明を行い、失敗が起こる確率の高い複雑な作業も成功に導くようにした。
 エラーリカバリ

リペアロボット模擬機

□ 双腕移動ロボットによるピッキング作業のための台車位置計画(トヨタとの共同研究結果) 2013〜2016

担当 永田和之、原田研介(大阪大)、小田島正(トヨタ自動車(株))、万偉偉(大阪大)

概要 双腕移動ロボットによる部品供給作業の自動化を目的とし、組立に必要な部品をピッキングするための 移動台車の位置を計画する手法を研究している。右手もしくは左手で必要な部品供給棚から部品のピッ キングを行う際に、移動台車の移動回数を最小にするような計画法の研究を行っている。
 

アクションと視覚認識の連動を核とした衣類自動ハンドリング

担当 喜多泰代、植芝俊夫

概要 作業中、形を大きく変える衣類を確実に操作するために、「対象に対するアクション情報を活用した視覚認識」と「認識結果に基づいたより適切なアクション」を連動させる手法を研究しています。具体的に、「任意の状態に置かれたトレーナを、指定する形状に畳む」課題を実現し、有望性を示しました。


アクションと視覚認識の連動を核とした
衣類ハンドリング連続操作例
(動画あり)

□  ウォームとウォームホイールとの嵌合と探索についての研究(民間企業との共同研究) 2015〜2016

担当 音田弘、山野辺夏樹、植芝俊夫、原田研介(大阪大)

概要 ロボットによる組立作業は工場の自動化のひとつの大きな課題である。本研究では、ウォームギアの組 立における、ウォームとウォームホイールの位相を合わせながら行う嵌合について動力学シミュレーションを用いて嵌合の成否の解析を行った。ウォームとウォームホイールの位相(軸周りの角度)、嵌合可能な位相の探索範囲を考慮し、閾値の補正を行うことの効果について解析した。
 

□ 農水産物加工向けの全周3次元形状計測システム [経済産業省 産業技術研究開発事業(中小企業支援型] 2007〜2010

担当 河井良浩、吉見隆、高瀬竜一、西卓郎

概要 魚フィレの形状をベルトコンベヤーで搬送しながら計測できる「全周3次元計測システム」を、 株式会社ニッコー(代表取締役 佐藤厚)と共同で開発した。このシステムに切り身一切れ分の重さや切り方などの情報を与えると、 測定した形状データを基に加工情報を計算できる。このシステムを自動加工機を組み合わせることで、重さが均一の切り身を自動で 作成できる。さらにカメラの設定などを変更すれば、豚バラ肉の定貫切りなど、さまざまな農水産物の加工のための3次元形状計測に 適用できる。この技術によって加工製品の歩留まりを向上することが期待される。


加工機により均等な重さに切られた鮭切り身

3次元視覚に基づく環境や対象物の認識技術 
       
3次元視覚に基づく環境や対象物の認識技術 

手探りによる柔軟物ハンドリング 手探りによる柔軟物ハンドリング 

実環境技能蓄積技術に関する研究 実環境技能蓄積技術に関する研究 

伸縮可能な視覚センサ 伸縮可能な視覚センサ 


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