イェール大学らが発表した手の器用さをモデルにしたロボットマニピュレーターの設計と開発

Complex manipulation with a simple robotic hand through contact breaking and caging [1]

人間は手のすべての表面を接触の多い操作に使用します。対照的に、ロボットの手は通常、指先のみを使用するため、物体を掴む上でも器用さが制限される可能性があります。

イェール大学の研究チームが、従来のアプローチのような接触レンチのモデリングに依存しない、位置エネルギーベースの手全体の操作モデルを活用して、ロボットマニピュレーターを設計し、その成果をScience Roboticsに寄稿しています。

ロボットによるケージの把持と人間の操作で観察される高レベルの器用さを参考に、操作モデルと組み合わせることで、2本指の器用な手であるモデルWが設計されました。これは、すべての平面指トポロジーをシミュレートすることによって達成されたとしています。最大3つの連続した回転およびプリズムジョイントのオープンキネマティックチェーンで構成され、対称的な2本の指の手を形成しており、パフォーマンスを評価しています。

デザイン性および、オブジェクトの向きの変更、およびパワーとピンチグリップ（ロボットハンドをしばしば回避してきた2つのスキル）を繰り返し交互に実行できるロボットハンドを提示し、手の操作能力を実験的に特徴付けたとしています。このロボットハンドは、人間の親指と人差し指の操作動作を連想させる操作動作を実現し、そのトポロジーは、汎用の器用なロボットハンドの基盤を提供したとしています。

[1] : Bircher, W. G., Morgan, A. S., & Dollar, A. M. (2021). Complex manipulation with a simple robotic hand through contact breaking and caging. Science Robotics, 6(54).

URL : https://robotics.sciencemag.org/content/6/54/eabd2666

COVID-19によってデジタルファブリケーション教育がどのように影響を受けたか

Remote Learners, Home Makers: How Digital Fabrication Was Taught Online During a Pandemic [1]

物理的なスペースに依存していたデジタルファブリケーションコースは、COVID-19 によってひどく混乱しました。 2020年春に大学が閉鎖されると、インストラクターは遠隔地でのデジタルファブリケーションの新しいモデルを開発しました。

ワシントン大学とUCサンタバーバラ校の研究チームは、教職員と学生へのインタビューとコース教材の試験を通じて、8つのリモートデジタルファブリケーションコースの経験を詳しく説明、分析し、そのレポートをCHI2021に寄稿しています。

趣味の機器やオンラインソーシャルネットワークを使用した学習は、ワークショップで産業機器を使用して代替できることがわかったり、在宅デジタルファブリケーションは、より多くの反復、機械のチューニング、メンテナンスを含むユニークな学習機会を提供していることも報告されています。これらの機会は、新しい形態の労働に依存し、学生の生活状況によって異なるとも報告しています

調査結果は、リモートおよび対面でのデジタルファブリケーションの指導に影響を及ぼし、ツールへのアクセスがいかに重要であるかを示していますが、反復の機会を提供するほど重要ではないとも述べています。彼らは、遠隔操作が学生の不公平をどのように悪化させたかを示しています。そして彼らは、学習目標に関してリモート製造モデルのトレードオフを評価するための戦略を提案していますが、学生のみならず、研究機関においても重要な示唆を与えるものとなっています。

[1] : Benabdallah, G., Bourgault, S., Peek, N., & Jacobs, J. (2021, May). Remote Learners, Home Makers: How Digital Fabrication Was Taught Online During a Pandemic. In Proceedings of the 2021 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (pp. 1-14).

URL : https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3411764.3445450

MIT CSAILらが発表した機械編みを用いたテキスタイル センサーとユーザーインターフェイスの作成

KnitUI: Fabricating Textile Sensor and User Interface with Machine Knitting [1]

ウェアラブル エレクトロニクスとスマート ガーメントへの最近の関心により、センシングとインタラクティブなテキスタイルのデジタル加工の需要が高まっています。最近、デジタル機械編みの進歩により、柔らかく通気性のある生地をプログラム可能で迅速に製造する機会が提供されています。

MITのCSAILの研究チームが、抵抗変動型圧力センサーを用いた、新しい機械編みのユーザーインターフェイスである KnitUI を開発、その研究成果を2021年度のCHI会議にて報告、Honorable Mentionに選定されています。

導電性糸とさまざまな機械編み技術を採用し、最小限の手作業による後処理で、二重層の抵抗性センシング構造と結合された導電性糸の構造計算を踏まえて設計し、自動的で機械編みするそうです。
ユーザーが KnitUI の色、サイズ、位置、形状をカスタマイズするためのインタラクティブなデザインインターフェイスも簡易的に設計提案しています。

最適化されたセンシングとインタラクティブなパフォーマンスの設計パラメーターを調査した後、ポータブル、変形可能、洗える、およびカスタマイズ可能なインタラクティブおよびセンシングプラットフォームとしての KnitUI を提案したと報告しています。同時に、KnitUIを使用して作成したウェアラブルユーザーインターフェース、触覚ウェアラブル、人工ロボットスキンなど、多様なアプリケーションを論文内で提案しています。

[1] : Luo, Y., Wu, K., Palacios, T., & Matusik, W. (2021, May). KnitUI: Fabricating Interactive and Sensing Textiles with Machine Knitting. In Proceedings of the 2021 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (pp. 1-12).

URL : https://dl.acm.org/doi/10.1145/3411764.3445780

TexYZ : 刺繍を用いたテキスタイル容量センサーの制作と評価

TexYZ: Embroidering Enameled Wires for Three Degree-of-Freedom Mutual Capacitive Sensing [1]

Media Interaction Labの研究チームが、汎用の刺繍機を使用して、テキスタイルを用いた相互容量センサーを迅速かつ簡単に製造する方法であるTexYZを開発、その成果をCHI2021に寄稿しています。

エナメル線を下糸として使用し、高品質で一貫性のあるテキスタイルコンデンサを製造しており、サイズが限られている場合でも、テキスタイルエレクトロニクスの予測相互キャパシタンスの精度と表現力を活用できるとしています。

機械刺繍を活用して、5 つの異なる電極パターンを実装および分析しており、実現できるマトリックスレイアウトの候補の実現可能性も示しています。 結果として得られたセンサーは、静電容量の均一性、信号対雑音比（SN比）、検出可能範囲、および洗濯への耐性も評価しています。

論文中では、動画にもあるようにユーザーインターフェースとして、最大 3 自由度の入力を用いた2 つのユースケースシナリオを示しており、テキスタイルを用いたインターフェースへの展開の可能性について言及しています。

[1] : Aigner, R., Pointner, A., Preindl, T., Danner, R., & Haller, M. (2021, May). TexYZ: Embroidering Enameled Wires for Three Degree-of-Freedom Mutual Capacitive Sensing. In Proceedings of the 2021 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (pp. 1-12).

URL : https://dl.acm.org/doi/10.1145/3411764.3445479

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