中国p站

株式会社中国p站（本社：東京都港区、社長：蓮輪賢治）は、建設重機のオペレーターが重機の先端部が触れた物体の力や動き、触覚を得ながら作業できるよう、庆应义塾大学（理工学部システムデザイン工学科専任講師 野崎貴裕、グローバルリサーチインスティテュートハプティクス研究センター（センター長：村上俊之（理工学部教授）））と共同して開発した、力触覚（※1）を再現する技術「リアルハプティクス」を油圧駆動の建設重機に適用し性能?作業性を実証しました。

「リアルハプティクス」は、庆应义塾大学グローバルリサーチインスティテュートの大西公平特任教授が発明した「現実の物体や周辺环境との接触情報を双方向で伝送し、力触覚を再現する技術」です。人間が物体に触った際に感じる硬さや柔らかさ、風船のような弾力、自律的な動きなどの力触覚を伝送することで、遠隔にいる操作者の手元で同様の力触覚を再現できます。また、「リアルハプティクス」は、他のハプティクス（触覚技術）と異なり、機械駆動部が受ける反力を利用するため、触覚を検知するセンサーが極めて少なくて済むという特徴があり、センサーにとって過酷な外部环境にも適した技術です。

加えて操作側と駆動側の「力の倍率」や「距離の倍率」を任意に設定できるため、操作側の手元は小さい力やわずかな動きでも駆動側は数倍の力で大きく稼働させることが可能です。屋外环境で重量物を扱う建設重機との親和性が強いだけでなく、視覚と聴覚から得られる情報のみを頼りに操作しているオペレーターに、力触覚を導入?活用することで作業の安全性と効率の向上が期待できることから、大林組と庆应义塾大学は、2018年に建設重機に「リアルハプティクス」を適用するため、油圧駆动制御に适したアルゴリズムを开発しシステム化しました。

今回中国p站は、开発したシステムを油圧ショベルの実机に适用し実証実験を行いました。駆动侧となるグラップル（※2）を装着した油圧ショベルに、「力の倍率」を2,000倍、「距离の倍率」を16倍と设定し、操作侧からの指示に基づきグラップルを稼働させ试験体を把持しました。その结果として、厚さ0.5尘尘の薄肉钢管、贬形钢や木材など物性の违う10种类の建设资材に対して、いずれもオペレーターの手元で力触覚を再现し、非常に変形しやすい薄肉钢管でもつぶすことなく把持しながら运ぶことができました。かつ、操作侧の指示に対する駆动侧の位置?加速度?力の3要素を计测して数値比较することで、设定した倍率どおりに稼働していることを定量的にも确认しました。

また、「リアルハプティクス」がない状态で同様の操作を実施したところ、试験体が変形しないよう视覚で确认しながら少しずつ握ることに时间がかかるなど、力触覚を感じることによる作业効率の向上を确认しました。加えて、既存の油圧駆动の重机に后からシステムを搭载することで、导入のための费用や期间が过大にならないことも确认しました。

実験に际して、実机の操作性を考虑し、操作侧にはレバー型とグローブ型の2种类の装置を开発しました。レバー型は、オペレーターが力触角を感じながら最适な力加减で建设资材を把持するだけでなく、その把持した力加减を维持できる机能を持たせました。グローブ型は、ロボットの远隔操作にも用いる装置を使用し、手の动きと実机のグラップルの动きが同期するため、重机の操縦に惯れてない人でも感覚的に操作することができます。

今后、「リアルハプティクス」のメリットを最大限活用するため、アーム型装置の开発など建设重机全体を感覚的に操作できるシステムを构筑し、実用化をめざします。さらには、本システムを利用する熟练オペレーターの操作をデータ化することで、重机の自动运転化や若年技能労働者のトレーニングへの活用を図るなど、本システムの展开を図っていきます。