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【講演概要】
ロボットが実環境で安全かつ柔軟に作業するためには、対象物や人との接触状態を捉える触覚機能が重要となる。特に、ロボットの指先やハンド全体、腕、全身へ多数の触覚センサを分布配置するには、センサデバイス単体の性能だけでなく、配線、通信、データ処理、ロボットへの搭載方法を含めたシステム設計が求められる。本講座では、ロボットに触覚を張り巡らせるための分布型触覚センサネットワークシステムについて、集積化触覚センサデバイス、多数のセンサを接続するネットワーク構成、ロボットへの実装技術を基礎から解説する。さらに、取得した分布触覚データを用いた接触状態や対象物の認識、センサ故障が認識性能に与える影響とその対策について、具体的な開発・評価事例を交えて紹介する。
【受講対象】
・ロボット、触覚センサ、センサネットワーク、組込みシステム、触覚認識などの研究開発に携わる企業・研究機関の技術者・研究者。
・ロボットハンドやロボット全身への触覚センサの分布配置、多数のセンサを接続するための配線・通信・データ処理、触覚情報を用いた接触状態・対象物の認識に関心のある方
・触覚センサの導入を検討している方
・センサデバイスからネットワーク構成、ロボット実装、データ解析まで、システム全体を学びたい方
【受講後、習得できること】
・触覚センサの計測原理、特徴および選定方法
・分布型触覚センサシステムにおける集積化デバイスとネットワーク構成
・多数のセンサを接続するための配線、通信、データ収集・処理方法
・ロボットへの触覚センサの実装方法とシステム設計
・分布型触覚センサデータを用いた接触状態・対象物の認識方法
・センサの故障や特性ばらつきが触覚認識性能に与える影響と、その評価・対策方法
1.ロボット触覚と触覚センサの基礎
1.1 ロボットに触覚を持たせる目的と必要性
1.2 触覚センサの計測原理、特徴および選定方法
1.3 ロボット触覚に求められる性能とシステム構成
2.分布型触覚センサと集積化デバイス
2.1 単点型触覚センサと分布型触覚センサ
2.2 センサの配置密度、計測範囲、空間分解能
2.3 触覚センサデバイスと信号読み出し・処理回路の構成
2.4 センサ・回路の統合とMEMS・LSI集積化触覚センサの開発例
3.分布型触覚センサネットワークシステム
3.1 多種・多数のセンサを接続するネットワークの基本構成
3.2 配線、通信、データ収集・統合処理
3.3 センサ・プラットフォームLSIを用いたシステム構成例
3.4 イベント駆動型データ取得とリアルタイム処理
4.ロボットへの触覚センサの実装技術
4.1 ロボットの指先・ハンドへの触覚センサの実装
4.2 ロボットの腕・全身への触覚センサの分布配置
4.3 ロボットへの触覚センサ実装における構成と課題
5.分布触覚データの処理と触覚認識
5.1 触覚センサの校正、特性ばらつきおよびデータ前処理
5.2 分布触覚データを用いた接触状態・把持状態の把握
5.3 機械学習による対象物・接触状態の認識
6.センサ故障への対策とロボット触覚の展開
6.1 センサ故障と特性変動が触覚認識性能に与える影響
6.2 故障を考慮した学習および故障データの補正
6.3 開発・評価事例とフィジカルAIへの展開
【質疑応答】
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