人間の手を模倣して複数の物体を一緒に動かすロボットグリッパー

ソウル大学の研究チームは、人間の複数物体把握戦略にヒントを得て、ピックアンドプレイスプロセスの効率を高めるために複数の物体を一緒に移動できるグリッパーを提案した。グリッパーは複数のオブジェクトを一度に転送するだけでなく、個々のオブジェクトを目的の位置に配置します。人間の動作原理を分析し、それをロボットグリッパーに適用することに成功したこの研究は、 出版された 日記で サイエンスロボティクス。

この研究は、複数の物体を一度に移動させる「多物体把握」と呼ばれる人間の把握戦略に動機づけられました。研究チームは、ピックアンドプレースプロセスの効率を高めるために、物体を個別に移動させるのではなく、複数の物品を同時に移送する工場労働者を観察した後、この研究が2019年に始まったと述べた。

チョ・キュジン教授は、「人間とは異なり、従来の グリッパー 設計は主に、一度に 1 つのオブジェクトを転送することに重点を置いています。複数の物体を掴むためのグリッパーは開発されていますが、それらは通常、ロボットアームの端に配置された複数の小さなグリッパーで構成されており、その使用は高度に構造化された環境に限定されています。」

そこで研究チームは、非構造化環境でも適用できる人間の複数物体把握戦略を分析し、この能力を模倣するグリッパーを開発した。物体を順次掴み、保管し、複数の物体を同時に搬送し、個別に所望の位置に配置することができるグリッパーです。

構造化されていない環境で複数のオブジェクトを転送するには、人間は個々のオブジェクトを指で掴み、それらをオブジェクトに変換します。 手のひら 保管用に。この動作は、指から手のひらへの変換として知られています。指から手のひらへの変換により、指先が解放されて新しいターゲットを把握できるようになり、これを繰り返すことで複数のオブジェクトを同時に手のひらに保存できます。

複数の保管物を一度に転送した後、人間は手のひらから指への移動を使用して、保管物を指で 1 つずつ取り出し、目的の場所に置きます。これらの手による移動動作は、構造化されていない環境で複数の物体を把握するために不可欠です。

人間の戦略に触発されて、研究チームは手による翻訳機能を備えたグリッパーを導入しました。グリッパーには、物体を移動させることができるフィンガーと、複数の物品を同時に保管するためのコンベヤー・パームが備わっています。 2 つのモーターによって駆動される指は物体を掴み、それを手のひらに移します。

のリンクを切り離す 指 掴む動作と移す動作を運動学的に分離し、制御を簡素化します。コンベアパームは、表面に弾性毛が埋め込まれた一対のベルトとして設計されており、単一のモーターによって作動します。ベルトが回転すると毛の間に物体が入り込み、複数の物の保管と搬送を同時に行うことができます。

研究チームは、研究室規模の実験を通じて、開発したグリッパー（MOGrip）がさまざまな非構造化ピックアンドプレースプロセスに適用できることを実証しました。物流環境では、棚上の 8 つの物体をわずか 2 回の往復運動で移送できることを示しました。これにより、単一の物体を掴む場合と比較して、処理時間が 34% 削減され、ロボット アームの移動距離が 71% 削減されました。

さらに、家庭環境では、グリッパーはすべての物体を机上に保管し、それらを個別に希望の場所に配置することに成功しました。 MOGrip は、物流や家庭環境だけでなく、ビンピッキングプロセスなどの他の非構造化タスクにも適用できると期待されています。

主任研究員のチョー教授は、「自然原理はロボットの効率的な動作と作動戦略にインスピレーションを与えてくれる。指から手のひらへの移動と手のひらから指への移動は、複数の物体を把握する戦略の重要な要素であり、開発されたグリッパーは、この原理をロボットに適用した最初の例であり、物流や家庭環境などのさまざまな非構造化環境での効率的なピックアンドプレイス操作が可能になることが期待されています。」

同氏は研究の重要性を強調し、「ロボット工学者の役割は、単に自然な動きを模倣することではなく、核となる原理を特定し、それをロボット応用に適応させることだ」と付け加えた。