テレイグジスタンスの研究（第 36 報）
TELESAR II スレーブアームの開発
東京大学大学院 情報理工学系研究科 ○多田隈 理一郎, 梶本 裕之, 川上 直樹, 舘 暲

Study on Telexistence (XXXVI)
Development of TELESAR II Slave Arm○ Riichiro Tadakuma, Hiroyuki Kajimoto, Naoki Kawakami, Susumu Tachi The University of Tokyo
Abstract: Telexistence is an advanced type of teleoperation system that enables an operator to perform remote manipulation tasks
dexterously with the feeling that he or she exists in the remote environment where the robot is working in. The robot is painted withretro-reflective material and can act as screens for HMP (Head Mounted Projector). So the robot is seen as if it is the operator by theprojection of real image of him or her on it with a sensation of presence. The second prototype of a telexistence master-slave system forremote manipulation experiments is being designed and developed. The robot built for this system is called “TELESAR II”. In this study, wefocus on producing human-like, realistic movement of TELESAR II.

2. TELESAR II スレーブアーム
1. はじめに今回試作した TELESAR II スレーブアームは、大きさ

本研究室では、再帰性反射材と頭部搭載型プロジェや関節の配置及び指の数を人間と同じにして、固有受

クタ(HMP)とを用いてスレーブ型ヒューマノイドロボ

容感覚を最大限に利用したロボットの体の制御を可能ットに操作者の姿を投影するという相互テレイグジスとする。

1)

タンスの技術を開発している 。従来のヒューマノイド試作した TELESAR II スレーブアームの図面を Fig. 1

ロボットの腕は、人間との寸法の違い、速度の不足等に示す。図に示すように、手首と肩の Roll,Pitch,Yaw

から操作者の腕を投影することが不可能なものが多かの 3 自由度の回転軸は 1 点で交わっており、逆運動学った

2)3)。そこで、本研究室では、人体を投影するのに十分な寸法と速度とを持つヒューマノイドロボットの計算を容易に行うことができる。以下、その詳細設計について述べる。

TELESAR II 用のスレーブアームを開発した。本発表では、このスレーブアームについて報告する。

3. 機構設計
3.1 関節の可動範囲
TELESAR II スレーブアームの関節可動範囲の設計においては、操作者のジェスチャーを自然に再現するために、人体と同等の可動範囲を持たせることを目標とし、Table 1 に示す可動範囲を持たせた（Fig. 1 の姿勢を中立点とする）。比較のために、人間の腕の可動範囲も同表に示す 4)。
Table 1 Mobility range of the slave arm
JointWrist

J7-35/+35 (-35/+35)

J6-35/+35 (-35/+35)

J5-180/+180 (0/+180)

Elbow

J4

0/+135 (0/+130)

ShoulderJ3-180/+180 (0/+100)

J2

0/+180 (0/+165)

J1-180/+180 (-60/+180)

Fig. 1 TELESAR II slave arm
第4回システムインテグレーション部門学術講演会(SI2003)（2003年12月19日～21日・東京）－５９２－Motion range (for human) [deg]SY0014/03/0000-0592 © 2003 SICE

ックラッシュの無い機構をコンパクトに実現できる。

3.2 関節駆動機構

腕の手首部分には 6 軸力センサが取り付けられておFig. 2 に手首 Pitch 軸機構を示す。DC モータの出力を、タイミングプーリとベルトを介してハーモニックドラり、ハンドにかかる力を計測できる。
このスレーブアームを、本学会の別報 6)7)にて発表す

イブに入力する駆動機構を用いた。腕の全ての関節には同様の機構を採用している。各関節の仕様を Table 2るマスターアームで制御する。に示す。

4. おわりに
本論文では、相互テレイグジスタンスの研究のために開発中のヒューマノイドロボット TELESAR II に関して、その腕の詳細設計について述べた。今後は、頭部と両腕を備えた TELESAR II の相互テレイグジスタンスを用いた制御技術の確立を目指してゆく。

謝辞
Fig. 2

本研究は、科学技術振興事業団 戦略的創造研究推進

Mechanism of drive system

事業(CREST)の研究課題「テレイグジスタンスを用いる相互コミュニケーションシステム」の一環として実施

Table 2 Specifications of the slave arm

された。
Wrist Motor

J5, J6, J7

17.5 [W]Elbow Motor

J490 [W]参考文献

Shoulder Motor

J390 [W][1] 舘暲, 川上直樹, 梶本裕之,

J2, J1150 [W]スの研究（第 35 報）−相互テレイグジスタンスロボッ

テレイグジスタン

Reduction Ratio

50

Weight7.3 [kg][2] 森田寿郎, 冨田信義, 植田武男, 菅野重樹： 関節Payload

0.5 [kg]の機械インピーダンスを調節可能な力制御ロボットア

トシステム TELESAR II の構想−ームの開発
我々はテレイグジスタンス用スレーブロボット5), SI2003, 2003.

, 日本ロボット学会誌, Vol.16 No.7,

pp.1001‑1006, 1998.

TELESAR をこれまでに製作し、テレイグジスタンスに[3] 大道武生, 樋口優, 大西献： 極限作業ロボットマ関する基礎的な研究を行ってきた。しかし、TELESAR ス

ニピュレータの設計法に関する研究（その 1）‑繊細感

レーブロボットの関節は産業用ロボットに多く用いら覚多本指マニピュレータの設計法‑ , 日本ロボット学

れる高減速比ギヤを採用したためにバックドライバビ

会誌, Vol.16 No.4, pp.508‑517, 1998.

リティが無く、力制御を行うことは出来なかった。一[4] 加藤一郎監訳： 続 人間の手足の制御 , 学献社,方、TELESAR II においては、上記のように減速比を低1973.

く設定することで、関節にバックドライバビリティを[5] 舘暲, 荒井裕彦, 前田太郎： テレイグジスタンス持たせ、人間に接する時の危険性を緩和でき、また、の研究（第 13 報） , SICE 88, pp.249‑250, 1988.

各関節のモータの電流を常に計測することで、各関節[6] 朝原佳昭, 梶本裕之, 川上直樹, 舘暲： テレイグにかかるトルクを測定することにより力制御することジスタンスの研究（第 37 報） , SI2003, 2003.

が可能となる。

[7] 中河原修平, 多田隈理一郎, 梶本裕之, 川上直樹,

また、ハーモニックドライブを使用することで、バ舘暲： テレイグジスタンスの研究（第 38 報） , SI2003.

－５９３－