日本ロボット学会誌

形状記憶合金アクチュエータの開発

材料特性の計測と能動内視鏡の開発

広瀬茂男, 生田幸士, 塚本雅弘

1987 年 5 巻 2 号 p. 87-101
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.87

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今日, 医療や工業の分野で内視鏡 (エンドスコープ) は必要不可欠なものとなっている.しかし侵入径路が狭隘で複雑な場合, 現在の内視鏡では挿入が非常に困難であり, 特に大腸鏡などでは挿入に際し被験者に大きな苦痛を強いることとなり問題となっている.これは内視鏡全体の剛性が大きいことや, 能動部があっても先端に限られ, かつ自由度も小さいことなどに起因している.本研究の目的は, これらの問題を解決するため形状記憶合金アクチュエータを用いて, 全体幹を能動的に操作可能な内視鏡を実現することにある.そのため, まず初めに従来不十分であったアクチュエータとしてのSMA特性を明確化するため, SMAコイルばね試料を用いて, 温度, 応力, ひずみと電気抵抗の4変数の同時計測を行なう.次に測定結果についての新しい特性表現法の導入と, 温度―応力相図の作成により, 相変態の観点からSMAをアクチュエータに用いる場合の最適な使用条件, および熱処理条件を明確にする.この解析手法を用いて, 抵抗値フィードバック特性の向上を図り, また温度不均一による疲労問題の解決も行なう.最後にここで得られたSMAの知見を基に, 諸特性を最適化した能動内視鏡の第2次モデルを試作し, 安定な抵抗値フィードバックの下で, 十分な操作性を持つシフト制御が行なえることを検証し, 実用的な能動内視鏡の実現可能性を示す.

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乳ガン自動触診ロボット・WAPRO-4

加藤一郎, 小金沢鋼一, 高西淳夫

1987 年 5 巻 2 号 p. 102-108
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.102

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乳ガン自動触診ロボット: WAPRO-4が製作された.WAPRO-4は手による触診を自動化する目的で構築され, 乳ガンの早期発見に資することを目的としている.
WAPRO-4は測定装置, 移動装置, マイクロコンピュータ・システムの3つの部分より構成される.測定装置には4本の触子があり自重により, それぞれ独立して乳房を押す.その際の押し込み距離を差動トランスにより測定する.
工業用汎用ロボット (Pana Robo A6256C, 松下電器産業株式会社) が移動装置として導入され, 測定装置を測定点に移動する.マイクロコンピュータシステム (PC-9801 E, 日本電気株式会社) が移動装置を制御し, 自動触診中, 測定装置よりデータを採取し, 診断処理をおこなう.呼吸や胸壁の影響を受けず腫瘍のみが識別できるソフトウェアアルゴリズムを構築した.医師の立ち会いのもとに臨床試験をおこなった.16名中15名の患者の腫瘍が識別された.1名の患者については腫瘍の大きさが小さいために明瞭な識別ができなかった.これらの結果は明らかにWAPRO-4システムの有効性を示しており, 自動触診システムによる乳ガンの集団検診の可能性を示している.しかしながら, より小さな腫瘍の識別を可能とするシステムの開発をおこなう必要がある.

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学習方式による位置と力のハイブリッド制御

川村貞夫, 松森正史, 松林成彰, 宮崎文夫, 有本卓

1987 年 5 巻 2 号 p. 109-120
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.109

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グライディング作業や研磨作業など, 我々がロボットに行なわせたい作業においてはロボットの手先の位置と力を絶妙に制御する必要がある.このような場合, 対象物からの反力などは対象物の表面形状に依存するため推定し難く, 一般に位置と力の高精度な制御を実現することは困難である.ロボットの位置制御については従来より試行の繰返を利用した一種の学習方式が提案されている.この方式では目標運動を実現するために, 実際に何回か試行を繰返し試行毎にロボットの運動を目標運動に近づけるものである.この場合ロボットへの入力パターンは実際の運動データのみから構成されるので, ロボットダイナミクスや外乱を推定する必要がないというメリットをもっている.力制御で問題となる反力などの外乱は推定は困難であるが比較的再現性のあるもので, 試行の繰返による学習方式によって補償できると期待できる.そこで本論文では, 力と位置のハイブリッド制御に学習方式を適用することを考える.まず, 反力などがある場合にも学習方式が有効であることを理論的に示す.次に実際にグライディング作業と曲面の研磨作業をロボットに行なわせてその有効性が実験的に示される.

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手と目の協調作業知識ベース

平井成興, 佐藤知正, 松下俊夫

1987 年 5 巻 2 号 p. 121-130
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.121

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様々な状況を予測して, 手および目を使いこなすプログラムを作成することは容易でない.手および目の利用法を蓄積した知識ベースの利用は一つの解決法となる。
そのためには従来のハンドリングの観点からのモデルあるいは視覚機能からのモデルのみならず, 両者を協調させるという観点からの作業のモデルが必要となる.
本論文では, 協調作業の概念に基づいた『手と目の協調作業モデル』, およびこのモデルの枠組に従って統一的に知識を集積した『協調作業知識ベース』を提案する.モデルに集積されている知識はハンドアイ作業における基本的な手続きとなっており, 一般性をもって利用できることがこの知識ベースの特徴である.
本論文の協調作業知識ベースにより得られる効果は以下のようなものである. (1) 手と目の働きに従ったワールドモデルの統一的管理が自動的になされる. (2) ハンドリング作業を実行するにあたり, 効果的な視覚の機能が自動的に呼び出される. (3) 視覚の機能に有効な手の動作が自動的に呼び出される.論文では, この『協調作業知識ベース』を利用したバルブの分解作業の実験例が示されている.

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三眼視による三次元情報の計測

北村喜文, 谷内田正彦

1987 年 5 巻 2 号 p. 131-138
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.131

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機械で物体の三次元的形状を認識したり, 位置, 姿勢を計測するためには, 物体の各点までの距離 (奥行き) 情報を獲得することが重要となる.その一つの有力なアプローチとして, 2台のカメラを用いて「三角測量の原理」から距離を計測しようとする両眼視 (ステレオ法) がある.この方法では, 2枚の画面の間で特徴点の対応付けができさえすれば, その点の三次元位置は容易に求めることができるが, 画面の特徴点の数が多いと対応点が容易には求まらない.この対応付けの問題はカメラをもう1台導入し, 3台にして, つまり三眼視で簡単な幾何学的処理だけにより解決することができる.
本論文では, 三眼視を用いて物体の三次元情報を獲得する手法と, それに基づいて試作したシステムでの処理結果を紹介する.実験では, 複雑な入力画像から幾何学的な拘束条件だけを用いて, 多くの正しい対応点を見つけだすことができたが, 画面上の特徴点の数が増加すると複数の対応点が見つかり, 対応点が一通りに決まらないことがわかる.この問題を解決するため, 幾つかの問題点についても考察を行なう.

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線形近似逆システムに基づいたロボットの学習制御法

武田宗久, 増田隆広, 二川暁美, 川村貞夫, 宮崎文夫, 有本卓

1987 年 5 巻 2 号 p. 139-149
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.139

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ロボットの反復操作に基づいた学習制御法は, ロボットの高速・高精度制御を実現する1つの有用な方法である.学習制御は前回の操作データを使って, ロボットの次回の操作を良くする.実用化の観点からは, 学習の試行回数は少なくすべきである.しかし, これまでのほとんどの研究は, 学習の収束性の証明に着目しており, 学習制御の収束速度については, ほとんど考慮されていなかった.
本論文では, 収束速度の速い学習制御法を提案する.提案した制御法は, ロボットの動特性における線形近似逆システムを利用している.つまり, 本アルゴリズムでは, それぞれ, 位置サーボゲイン, 速度サーボゲイン, モータ慣性を乗算した位置, 速度, 加速度誤差で制御入力の修正を行う.本方式は, ロボットの物理パラメータを同定する必要がないので, 非常に実用的である.種々の産業用ロボットへの本方式の適用可能性を調べるため, いくつかのシミュレーション結果が示される.

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マニピュレータのモデリングと逆動力学問題のためのパラメータ表現

大須賀公一, 前田浩一

1987 年 5 巻 2 号 p. 150-157
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.150

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マニピュレータの高性能化, あるいはCADシステムの開発などのためには, その正確な動特性モデルの同定法, および逆動力学問題の効率の良い解法, の開発が必要になる.
筆者等は先に, マニピュレータのための実用的な同定法を提案した.また, J.Y.S.Luhらによって, 逆動力学問題の効率の良いアルゴリズムが開発されている.ところが, 筆者らが開発した同定法に適したパラメータの形とLuhらのアルゴリズムに適したパラメータの形には相違点があった.
そのために我々は, 上の二つの問題を, 別々に取り扱わなければならなかった.
本論文では, 仮想パラメータなる概念を導入することによって, 同定問題と逆動力学問題との整合をとることを考える.そのためにまず, それぞれの問題に適したパラメータめ形を明らかにする.次に, 仮想パラメータを定義し, 同定問題の結果を逆動力学問題の高速解法に利用できるようにする.

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知的作業のロボット化における人間工学の役割

林喜男

1987 年 5 巻 2 号 p. 158-162
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.158

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IEEE IECON '86報告

原島文雄

1987 年 5 巻 2 号 p. 167
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.167

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第19回ASMEメカニズムコンファレンス報告

杉本浩一

1987 年 5 巻 2 号 p. 168
発行日: 1987/04/15
公開日: 2010/08/25

DOIhttps://doi.org/10.7210/jrsj.5.168

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