”触覚”わかるロボットが誕生。指先に凹凸や硬さを99%以上の精度で識別

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”触覚”わかるロボットが誕生。指先に凹凸や硬さを99%以上の精度で識別

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北京航空航天大学の研究チームが新たな触覚センシング技術を開発した。ロボットに人と同様の触覚を持たせて、物体表面の凹凸や硬さを感知できるようにするというもの。中国メディア「智東西」が8月6日に伝えた。

柔軟材料を使ったロボットにこの新技術を用いることで、義肢や人型ロボットの開発を後押しできる。研究チームがプロトタイプシステムの触覚センシング技術をテストして性能を評価したところ、物体表面にある筋状の凹凸は100%、硬さは99.7%の精度で識別できたという。

この研究はすでに、論文の保存・公開プラットフォーム「arXiv」上で査読前論文として公開されている。タイトルは「腱駆動ソフトロボットフィンガーの触覚センシング(Tactile Sensing with a Tendon-Driven Soft Robotic Finger)」。

人体をヒントにした新技術

近年、世界中のロボット研究者たちは人間の触覚を持つロボットシステムの開発に打ち込み、柔らかな素材を使った本物に近い義肢や人型ロボットをつくり出そうと試みている。

北京航空航天大学の研究チームは、人間に備わっている「自己受容感覚(proprioception)」からヒントを得て、新しい触覚センシング技術を開発し、ソフトロボットの指先で物体の凹凸や硬さを感知できるようにした。

ひずみを検知して物体の特徴を識別

研究チームが開発したロボットのプロトタイプシステムは、アクチュエーター、腱、ケーブル、ひずみセンサー、ソフトフィンガーから成っており、先端には人の指に似せたポリウレタン製のカバーがついている。

ロボットのプロトタイプシステム

ロボットフィンガーの腱はアクチュエーターにつながっており、腱の真ん中にひずみセンサーが取り付けられている。アクチュエーターが腱を動かすことで指を曲げ伸ばしでき、それに応じて腱のひずみ具合も変わってくる。物体に触れたときのひずみをセンサーが電気信号に変えることで、その物体の特徴を評価するという仕組みだ。

研究者たちは8種類の筋状の凹凸と硬さの異なる4つの円柱を使ってロボットフィンガーのテストを行い、機械学習モデルを利用してデータ分析を行ったところ、最終的に物体表面の凹凸と硬さを識別することができた。識別精度はそれぞれ100%と99.7%に達している。

凹凸と硬さを感知するテストの様子

今後のロボット・義肢開発に光

この研究に参加しているChang Cheng氏によると、高度な義肢に関する既存の研究はほとんどが表面にセンサーを取り付けるものだという。この方法では指先のセンサーが物体に正しく触れている必要があるが、実際の活用場面では必ずしもそうできるとは限らない。「我々の研究ではセンサーを腱に取り付けることで、指のどの部分で物体に触れてもひずみを感知して、物体についての触覚情報を割り出すことができるようにした」

今後この技術を活用して、人間のように触覚を持ち、知覚できるロボットや義肢の開発が期待される。Chang Cheng氏は次のように語る。「今は滑り検出技術を模索している。人が物を動かしたりつかんだりするときに、手を滑らせることは避けられない。このため滑りを検知し制御することは、ロボットが物体を確実かつ安定して取り扱ううえで非常に重要になる。この滑り検出は優れた追加機能になるはずだ。我々が行った初歩的な実験ではすでに十分な手応えが得られている」

ロボットや義肢が人間のような触覚を持つ日もそう遠くないかもしれない。

画像出典:Tech Xplore

作者:WeChat公式アカウント「智東西」(ID:zhidxcom)、健恩

(翻訳・畠中裕子)

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