著者

斎藤之男 著

出版者

農業総合研究所

巻号頁・発行日

vol.第2巻, 1970

著者

大西 謙吾 宮川 浩臣 田島 孝光 斎藤 之男

出版者

バイオメカニズム学会

雑誌

バイオメカニズム (ISSN:13487116)

巻号頁・発行日

vol.16, pp.155-165, 2002 (Released:2004-09-01)

参考文献数

22

被引用文献数

1

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Demand for fine human function modeling methodology is rising with the popularization of assistive devices. Systems engineering based research that delves into the functional cooperative relationship of the digits, hand, and arm is needed for design of substitutive mechanisms and for their control of the human body. The optimal tool for such research is the design process of a sensor-based robotic hand-arm system. This paper discusses the research issues and our proposed strategy.Our research goal is to develop a sensory-controlled mechanical system for performing versatile human-like prehension. As a design concept, we propose an effective model extracted from functional analysis of the upper limb. The key assumption in categorizing hand behavior is the arm’s driving function. Without proper integration of the two, the hand function can be neither analyzed nor assembled. Our approach uses this assumption as its base; we propose a method for classifying a non-redundant relation to control the dynamic and static use of the artificial upper limb.We began remodeling the degrees of freedom (DOF) of the human hand by identifying the transverse and longitudinal adjustable arch structure in the hand. Our new model is composed of 21 active DOF, which include movement in the palm. We classified movements and postures of the hand and arm with this DOF model located at the end of a seven-DOF arm. We then classified the hand modes as prehensile forms and sustentacular forms.Based on this model and our previous research experience in developing prosthetic upper limbs and anthropomorphic robotic hands, we devised a robotic hand-arm with a total of 24 degrees of freedom. Additionally, a new multitactile sensor has been developed for use on the robotic hands in our laboratory at TDU.For generating control strategy, the behavior of the hand is classified into two divisions. The first is cooperation of the digits and palm, and the second is cooperation of the hand and arm modules. The digit cooperation task is fourfold: formation, transformation, deformation, and hold. A motion planner drives the digit movements from the relation of the hand forms to the task that is proposed.A tactile sensor-based control strategy is presented. The digits are controlled according to the hand modes and the sensory feedback loop, with slippage detection rules. Two strategies are proposed for extending the control for fine manipulation: cooperative slippage sensing of adjacent digits, and slippage prediction applying hand orientation information measured by an inclinometer.The overall objective of our approach is the design of a dexterous control system for a multi-DOF robotic upper limb. This includes discussion of a modeling method for the human upper limb.

著者

斎藤 之男 石神 重信 SHIGENOBU Ishigami

出版者

東京電機大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

1999

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平成11年度(1)スイッチを使わない老老介護を目標に,これまでの基礎研究をベースにバイラテラルサーボによるオムツ交換支援ロボットの試作を行った。(2)おむつ交換は,赤子のオムツ交換姿勢がよく,股部を5cm上昇するのに体重の約1/2が先端にかかり,本システムは,約35kgfの出力(関節部で120kgf)の高出力が得られた。(3)オムツ交換支援ロボットの総重量は,約35kgfであるから,自重と同じ出力が得られたことになり,このような条件は,産業用ロボットに対しても,始めての成果である。平成12年度(1)一般の風呂へ老人を入浴させる介助用ロボットの設計を行った.自由度3の内,2自由度にバイラテラルサーボ系による動力を挿入した。設計条件は,体重60kgfとし,車椅子からの移乗により団地サイズへの入浴を目指した。(2)バイラテラルサーボ系の改良点として空気が入ることがあり,平成11年度より改良を行っているものの長期使用に際しては,シリンダの曲がり,ピストンの曲がりが生じ,設計変更を行った。平成13年度(1)本システムは,福祉用ロボットとして従来不可能であった体重を直接保持することのできるシステムから平成12年度の入浴介護支援ロボットの再検討を行った。(2)バイラテラルサーボに用いるシリンダを実用に耐える設計に改良し,試作・実験を行った。(改良品は,オムツ交換支援ロボット用として利用し,2001年10月に開催されたロボフェスタ神奈川2001に出展した。)(3)新たに二関節同時駆動用シリンダの開発を行った。(4)頸椎損傷者を対象とした上肢動力装具の設計を行った。