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ヒューマノイドの複雑動作生成のための効率的な数値解法の研究

Research Project

Project/Area Number 13F03796
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field 知能ロボティクス
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

吉田 英一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 副研究部門長 (30358329)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ESCANDE ADRIEN  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 外国人特別研究員
ESCANDE Adrien  独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 外国人特別研究員
ESCANDE Adrian Claud Michel  独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2015: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywordsヒューマノイドロボット / 数値最適化 / 多点接触動作計画 / 全身動作制御 / 最適化 / ヒューマノイド
Outline of Annual Research Achievements

ヒューマノイドの多点接触動作計画・制御手法に関する知識を活かして、積極的に研究を展開し、動作生成の数値解法に関し、以下に示すように新たな理論的知見を見出した。
(a) 制約下での優先度付きの非線形最適化問題の解法: 等式の制約下において、非線形問題を線形化し、階層化二次計画法(Hierarchical Quadratic Programming, HQP)を繰り返し適用することで最適化を行えることを示した。SQP手法については、それまでは最適解への収束が問題となっていたが、階層化最適化問題を辞書的並べ替え問題と捉え、最適化を小さいステップで実行することで、高優先度の指標を満たす最適解を導出できることを示した。
(b) ヒューマノイドの姿勢を生成する効率的なソルバーの構築:多様体上での制約下でSQPを実行する手法を構築し、これまで開発されているQP解法が使用できる形に実装した。
(c) 全身動作軌道の最適化に適した計算定式化手法の導出:物理方程式に相当する制約が必ず満たされるように、関節角のパラメータ表現に応じて力をパラメータ化する手法を構築した。この手法の特徴は、ロボットの接触点の系列が与えられた際、このパラメータ化は前計算の段階で一回だけ行えばその後の計算にすべて使用でき、実時間での軌道最適化に使用できる。
(d) ヒューマノイドの動力学パラメータの同定: 従来行われていた動力学パラメータ同定手法に、(a)-(c)までの成果を活用して、複数の優先度を持つ制約によるHQP問題として定式化し、物理的制約を組み込めるようにした

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] CNRS(フランス)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fast closest logarithm algorithm in the special orthogonal group2016

    • Author(s)
      Adrien Escande
    • Journal Title

      IMA Journal of Numerical Analysis

      Volume: 6-2 Issue: 2 Pages: 675-687

    • DOI

      10.1093/imanum/drv027

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Humanoids and Humans Inertia Parameters Identification using Hierarchical Optimization2016

    • Author(s)
      Jovana Jovic, Adrien Escande, Ko Ayusawa, Eiichi Yoshida, Aberrahmane Kheddar, GentianeVenture
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Robotics

      Volume: 99 Pages: 1-9

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Multi-contact vertical ladder climbing with an HRP-2 humanoid2016

    • Author(s)
      Joris Vaillant, Abderrahmane Kheddar, Herve Audren, Francois Keith, Stanislas Brossette, Adrien Escande, Karim Bouyarman, Kenji Kaneko, Mitsuharu Morisawa, Pierre Gergondet, Eiichi Yoshida, Suuji Kajita, Fumio Kanehiro
    • Journal Title

      Autonomous Robots

      Volume: 40-3 Issue: 3 Pages: 561-580

    • DOI

      10.1007/s10514-016-9546-4

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification of Dynamics of Humanoids: Systematic Exciting Motion2015

    • Author(s)
      Jovana Jovic, Franck Philipp, Adrien Escande, Ko Ayusawa, Eiichi Yoshida, Aberrahmane Kheddar, GentianeVenture
    • Journal Title

      Proc. 2015 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems

      Volume: 1 Pages: 2173-2179

    • DOI

      10.1109/iros.2015.7353668

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Continuous satisfying constraints with contact forces in trajectory optimization for humanoid robots2015

    • Author(s)
      Benjamin Chretien, Adirien Escande, Abderrahmane Kheddar
    • Journal Title

      Proc. 2015 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems

      Volume: 1 Pages: 3956-3961

    • DOI

      10.1109/iros.2015.7353934

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Humanoid Posture Generation on Non-Euclidian Manifolds2015

    • Author(s)
      Stanislas Brossette, Adrien Escande, Gregoire Duchemin, Benjamin Chretien, Abderrahmane Kheddar
    • Journal Title

      Proc. 2015 IEEE-RAS Int. Conf. on Humanoid Robots

      Volume: 1 Pages: 352-358

    • DOI

      10.1109/humanoids.2015.7363574

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Integration of non-inclusive contacts in posture generation2014

    • Author(s)
      S. Brossette, A. Escande, J. Vaillant, F. Keith, T. Moulard, A. Kheddar
    • Journal Title

      Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robotics and Systems (IROS)

      Volume: 1 Pages: 933-938

    • DOI

      10.1109/iros.2014.6942671

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Model preview control in multi-contact motion - application to a humanoid robot2014

    • Author(s)
      H. Audren, J. Vaillant, A. Kheddar, A. Escande, K. Kaneko, E. Yoshida
    • Journal Title

      Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robotics and Systems (IROS)

      Volume: 1 Pages: 4030-4035

    • DOI

      10.1109/iros.2014.6943129

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      2014 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Fast Closest Logarithm Algorithm in the special orthogonal group2014

    • Author(s)
      A. Escande
    • Journal Title

      IMA Journal of Numerical Analysis

      Volume: NA

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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