ロボティクスで、人の手の限界を超える。

バイラテラル制御システム

人が立ち入れない宇宙空間や災害現場での作業から、人の手では困難なマイクロ単位の精密さが求められる作業まで、高度な遠隔操作を可能にする「精密バイラテラル制御システム」への期待が高まっています。ソニーは、直接手で触っているような繊細な感覚での遠隔操作を,「力覚」・「触覚」・「聴覚」などのマルチモーダルな情報提示によって可能にしようとしています。

ソニー株式会社 R&Dセンター 基盤技術研究開発第1部門 増田 大雅・本郷 一生

増田 大雅・本郷 一生 ソニー株式会社
R&Dセンター 基盤技術研究開発第1部門

人の手のような力加減を、ソフトとメカの両面から追求。

増田:人は無意識に物体の位置を把握し、力を巧みに加減して物理的な操作を行っています。遠隔操作ロボットも、精密な動きの実現には動作部の位置と力をうまく制御しないといけません。これらを同時にコントロールするのが加速度制御の技術です。精緻な力覚を感じながら精密な作業を可能にする「精密バイラテラル制御システム」のため、ソニーが培ってきたロボティクス技術をベースに、さらなる技術開発をソフトとメカの両面で進めています。さらに、実際に操作している感覚に近づけるために、対象物への接触力・把持力などの"力覚"だけではなく、対象物との間で発生する"音"や、対象物の表面がザラザラしているのか、それとも、ツルツルしているのかといった"触覚"の提示も試みています。

離れた対象物を、実際に触っているような感覚を目指して。

増田:遠隔操作ロボットの課題として、人と対象物の間に介在するロボット自体の慣性があります。この慣性が小さくなるほど、人が対象物を直接触っている状態に近づくのですが、そのためにも、加速度の高精度な制御が必要となります。我々が想定しているような微細な力を扱う領域では、この慣性を小さくすることが特に重要だと考えています。

本郷:遠隔操作ロボットは、人が操作するロボットと、実際に作業を行うロボットとで構成されます。操作側のロボットは、加速度を制御しやすいよう、変形しにくく軽量な独自構造を開発し、従来の構造では苦手だった回転動作も、先端の回転可動域を広げて操作しやすくしました。作業側のロボットは、FBGと呼ばれる光ファイバーを使った変形計測センサーを先端部に組み込み、これまで困難だった先端部での微細な接触力や把持力の高精度な検出を可能にしました。
また、作業側のロボットの先端付近に搭載したマイクで接触音を収集し、その信号を音データおよび触覚データへと変換して操作者に提示しています。音データはスピーカーを頭部の近くに配置して聴覚に提示し、触覚データはボイスコイルモータと呼ばれる高周波振動を提示できるアクチュエータを操作側の指表面を振動させるように配置して触覚に提示しています。この時、触覚提示が他センサー類へのノイズとならないように構造上の工夫を行っています。

ソニーの技術を結集し、社会課題の解決へ。

増田:技術を突き詰めることで、人の手以上の精密な作業を容易に、そして安定的に行えるロボットを開発していきます。それによって社会課題を解決できる可能性を切り拓き、夢のような未来につなげたいですね。

本郷:ロボットはセンサー、メカ、電気、ソフトなどを統合してはじめて成り立つ技術です。ソニーの幅広い技術を結集し、総合力でより良いものに進化させていきたいです。

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