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» 2018年01月12日 14時00分 公開

産業用ロボット:ロボット普及の課題となるハンド、人間の手の構造を「からくり」で再現 (1/2)

NEDOとダブル技研、都立産業技術高専は人間の手の構造を模倣することで、簡単な制御でさまざまなモノを安定的につかめるロボットハンド機構を開発した。

[三島一孝,MONOist]

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)とダブル技研、首都大学東京 東京都立産業技術高専(都立産業技術高専)は2017年1月11日、人間の手の構造を模倣することで簡単な制御でさまざまなモノを安定的につかめるロボットハンドの「からくり」を開発したと発表した。

photo NEDOとダブル技研、都立産業技術高専が開発した、「からくり」を採用したロボットハンド(クリックで拡大)

 労働人口不足などからロボットの社会実装の拡大に期待が集まっているが、その障壁になっているのが「手」の問題だ。ロボットがモノをつかむためには、つかむ対象物に最適なロボットハンドが必要となる。現状では、製造業の工場などで使用する場合、生産ラインなどに組み込む際に毎回ロボットハンドを開発するという運用となっており、時間的にも手間的にも金額的にもコストが大きくなっていた。

 これらを解決するため汎用的にさまざまな作業を行える多指ハンドの開発などに注目が集まっているが「ハンド内に多くのセンサーやモーターを組み込んで、複雑な制御により実現するケースが多いが、これだと形状的に大きくなりすぎる他、複雑すぎて故障や不具合などの要因になりかねないという課題を抱えていた」と同プロジェクトを担当するNEDO ロボット・AI部 プロジェクトマネージャーの関根久氏は述べている。

 これらを解決しつつシンプルな制御機構を実現するために取り組んだのが、人の手の構造の解析である。研究開発を中心になって推進している都立産業技術高専の准教授 深谷直樹氏は「人間の手はさまざまな作業を同じ形状で実現できる。その構造を模倣することでシンプルでさまざまな作業を行えると考えた」と述べている。

 具体的には人間の手の構造を詳細に分析し、手の器用さを具現化する基本的な構造を抽出。これを動力を使わない動作機構である「からくり」に置き換えることでセンサーを用いずに少ないモーター数でさまざまな動作を実現できるようにした。

 特にポイントとなったのが協調リンク機構である。人間の手は、関節全てに完全な自由度があるわけではない。例えば、薬指の第1関節だけを曲げようと考えても他の指の関節が動いてしまうというように、複数の機構が関連していることで少ない動力で多くの作業を実現する。

 今回のロボットハンド技術の開発にもこの協調リンク機構を採用しており、全ての関節が機械リンクで結合。物体になじみ、自動的にバランスをとるようなことが個別制御なしに実現できるようになったという。

photophoto 「からくり」により実現したロボットハンドの基本構造(左)と指を動かす協調リンク機構(右)(クリックで拡大)出典:都立産業技術高専

 物体になじむ機能を実現するのに重要なのは「指先」だと深谷氏は強調する。「多指ハンドにからくりを採用する動きは他の研究機関などでも見るが、協調リンク機構により物体へのなじみ機能を加えるとどうしても『つかみ』や精度が甘くなる。そこで正しくつかむために重要になるのが指先だ。開発している技術は物体になじんだ後に指先がロックできる構造となっているのが特徴だ」(深谷氏)。

 今回はさらに、人がモノをつまむときに、指先を回転方向にも動かしている基本構造を発見し、それを取り入れていることも特徴となる。

photo 「からくり」で実現する指先の回転機構(クリックで拡大)出典:都立産業技術高専
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