執筆日：2021年2月15日
筑波大学 牧原昂志
2020年10月9日から11日にかけてオンライン開催された第38回日本ロボット学会学術講演会セッション参加レポートをお届けします．
今回レポートするのはセッション3日目，10月11日の午後に開かれた「GS11:マニピュレーション(2/2)」です．
このセッションでは6件の発表が行われました．まずはその内容を簡単にご紹介します．
1件目は横浜国立大学のグループによる，「センサレスin-hand ケージングマニピュレーションによる物体の位置・姿勢制御」です．手の中で物体の位置や向きを変える操作を，幾何的な形状などの情報のみを用いて実現する手法を紹介していました．
2件目は千葉工業大学のグループによる，「Dual C-Closure Region を用いた２本指による平面ケージング判定アルゴリズムの提案 」です．ケージングと呼ばれる物体を幾何学的に拘束する手法において，平面に置かれた物体がロボットハンドなどによって拘束されているか（ケージングであるか）を判定する手法を紹介していました．
3件目は大阪大学のグループによる，「Regrasp Using a Tray Corner for Eliminating Grasp Uncertainty」です．トレーなどの角の形状を利用して物体の整列を行うことで，把持などによる物体位置姿勢の不確実性を吸収するような手法を紹介していました．
4件目は奈良先端科学技術大学院大学のグループによる，「球状ジャミンググリッパを用いた物体操作 -力制御を必要としない転がし操作- 」です．柔軟性のあるグリッパを用いて，環境との接触を伴う転がし物体操作を行う手法を紹介していました．
5件目は奈良先端科学技術大学院大学のグループによる，「組立部品の形状と挙動に応じて変形する柔軟治具」です．ジャミング転移現象を用いた柔軟治具によって，変形や凝固を柔軟に切り替えることで挿入動作にも適用できる治具を提案しています．
6件目は日本電気株式会社・東京工業大学による，「時相論理を用いたピック＆プレイスロボットの開発」です．動作目標やルールに従い，タスクと動作の計画を同時に行うことのできるピックアンドプレイスのロボットシステムを提案しています．
これらの中から，私が特に興味を持った1件目の「センサレスin-handケージングマニピュレーションによる物体の位置・姿勢制御」と3件目の「Regrasp Using a Tray Corner for Eliminating Grasp Uncertainty」について，詳しくレポートします．
「センサレスin-handケージングマニピュレーションによる物体の位置・姿勢制御」（横浜国立大学）
手の中で物体の位置や向きを変える，In-handマニピュレーションと呼ばれる操作は，皆さんが日常的に行っているものです．例として指先でボールを転がす場合がありますが，ヒトの手は皮膚にある無数の触覚を通して，ボールを見ずとも動きを予測して操作をすることもできます．これをロボットハンドで実現しようとすると，人間の皮膚のような触覚はないので，簡単に操作することはできません．この問題に対して様々な方面から研究がされてきましたが，今回の提案では，ケージングと呼ばれる，幾何学的な情報を用いて物体を囲い込むことで拘束する手法(図1)に着目しています．この方法をIn-handマニピュレーションに応用することで，触覚の情報がなくても囲いを維持したまま物体を望みの位置へ移動させることによって操作を可能にしています(図2)．
人間のように触覚による情報をロボットに用いることは，人間並みに高精度な触覚を得ることや，その情報を利用する方法を考える必要があるのでとても難しくなります．しかし，提案された手法は幾何学的な情報のみを用いることで，簡単なロボットの機構で器用な操作ができるといった利点があります．少ない情報を用いて器用な操作を実現することは，それだけアプリケーションが豊富にあるということなのでとても魅力的だと感じました．
図1.ケージングの条件（予稿原稿[1]より転載）
図2.実機実験（正三角形）（予稿原稿[1]より転載）
「Regrasp Using a Tray Corner for Eliminating Grasp Uncertainty」（大阪大学）
ロボットが物体を操作するとき，物体のどの位置を掴んでいるかという情報は非常に重要です．視覚情報などを利用してロボットハンドで物体を持ったとき，どの位置を掴んでいるかのおおよそはわかりますが，視覚情報の誤差や，掴んだ時の衝撃などの要因によりずれてしまうこと（不確実性）があります．とくに組み立て作業などでは，1mmずれると全く成功しないことがあり，不確実性をどう吸収するかが重要となってきます．
提案された手法は箱の内側の角のようなコーナーの形を利用して，物体を望みの位置姿勢に整列した後に持ち替えを行うことで，正確な位置で把持するという計画を提案しています(図3)．フラスコに小さな玉を落とす時のように，コーナーに物体を落とすことで，ある一つの位置姿勢に終着します．1件目の発表にも関連しますが，幾何的な形状と重力を考える事によって物体がどのような挙動をするのかは予測することができます．提案手法ではこの原理を利用した操作の計画を立てることで位置決め精度の高い把持が実現できています．私がレポートしたマニピュレーション(1/2)の発表にもありましたが，道具を使った操作でできることが増えると既存のシステムに応用できることも増えるので，汎用的なロボットマニピュレーションを実現する上で１つの解となるアプローチだと感じました．
図3.持ち替えの中間姿勢としてコーナーを用いる把持計画（予稿原稿[3]より転載）
以上で「マニピュレーション(2/2)」のセッションレポートを終わります． セッション前半となる「マニピュレーション(1/2)」もレポートしていますので，こちらもぜひご覧ください．
【講演プログラム】
3B2_GS11：マニピュレーション(2/2)
[1] 3B1-01 センサレスin-handケージングマニピュレーションによる物体の位置・姿勢制御
○込山 隼（横国大） ,前田 雄介（横国大）
[2] 3B2-02 Dual C-Closure Regionを用いた２本指による平面ケージング判定アルゴリズムの提案
○代田 康貴（千葉工業大学）,王 志東（千葉工業大学）
[3] 3B2-03 Regrasp Using a Tray Corner for Eliminating Grasp Uncertainty
○Zhengtao Hu（Osaka Univ.） , Weiwei Wan（Osaka Univ.）, Keisuke Koyama（Osaka Univ.）,Kensuke Harada（Osaka Univ.）
[4] 3B2-04 球状ジャミンググリッパを用いた物体操作-力制御を必要としない転がし操作-
○龍田 侑弥（奈良先端大）, 清川 拓哉（奈良先端大）, 高松 淳（奈良先端大）, 小笠原 司（奈良先端大）
[5] 3B2-05 組立部品の形状と挙動に応じて変形する柔軟治具
○清川 拓哉（奈良先端大）, 佐久間 達也（奈良先端大）, 高松 淳（奈良先端大）, 小笠原 司（奈良先端大）
[6] 3B2-06 時相論理を用いたピック＆プレイスロボットの開発
○大山 博之（NEC）, 片山 瑞穂（NEC）, 伊藤 岳大（NEC）, 大和田 卓宏（NEC）, 山北 昌毅（東京工業大学）
