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エネルギー保存を規範とする2脚走歩行制御理論に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15760144
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Dynamics/Control
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

玄 相昊  東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30344691)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords歩行ロボット / 走行ロボット / ヒューマノイド / 非線形制御 / ハミルトン系 / 非線形力学系 / 振動制御 / ハイブリッドシステム / ロボット / 力学系
Research Abstract

本研究の目的は,2脚ロボットに対して,エネルギー保存を規範とした高効率かつロバスト安定な走行・歩行制御則を見いだし,実験によって理論の有効性を示すことにある.
本年度の主要な成果は3つある.1つは新たに2脚走歩行ロボットを開発したこと.2つ目はロバストな新しい動歩行制御理論を開発したこと,3つ目は歩行と走行を繋げる遷移則を見出したことである.
1.新たに開発した2脚ロボットについて:これは本研究の主題である走行と歩行の理論の有効性を実験で検証するための検証用ロボットである.ロボットの開発は限られた予算の中,技官の手を借りて全て手作業で行った.完成後ただちに跳躍実験を行い高い機動性を確認した.
2.歩行制御について:エネルギー保存系つまりハミルトン系の可逆対称性に着目し,いかなる状況でも転倒しない画期的な歩行制御則を発明した.この制御則をロボットに適用した結果,予想通りの高い性能を確認した.本制御則の優れた点は,従来のヒューマノイドロボットに広く使われているZMP規範の目標軌道作成という作業が不要である点である.つまり,目標スピードを指定するだけであとはロボットみずから転倒を回避しつつ目標スピードに収束する.これを「対称歩行制御」と命名し,特許出願した.
3.最後に歩容遷移について:既に昨年度本研究によて開発された対称性に基づく走行制御則を上述の対称歩行制御と組み合わせる遷移則を見出し,目標スピードを指定するだけで,静止から歩行,歩行から走行までの一連の動きを単一の制御則で実現した.ただし,現段階では,シミュレーションのみで未発表である.
本年度で本課題は終了となるが,今後は走歩行制御理論を等身大の高機動ヒューマノイドロボットに適用する予定である.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) Publications (2 results)

  • [Journal Article] Back handspring of a multi-link gymnastic robot - reference model approach2005

    • Author(s)
      S.Hyon, T.Emura
    • Journal Title

      Advanced Robotics (掲載決定)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 動的脚ロボットのハミルトン系に基づく走行制御2005

    • Author(s)
      玄相昊
    • Journal Title

      システム制御情報学会誌 (掲載決定)

    • NAID

      110003969702

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 倒立振子から始めた2脚ロボットの開発2005

    • Author(s)
      江村超, 玄相昊
    • Journal Title

      日本ロボット学会誌 23・4(掲載決定)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Energy-preserving control of passive one-legged running robot2004

    • Author(s)
      S.Hyon, T.Emura
    • Journal Title

      Advanced Robotics 18・4

      Pages: 357-381

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 脚式走行ロボットにおける非線形振動2004

    • Author(s)
      玄相昊, 江村超, 上田哲史
    • Journal Title

      信学技報 NLP2004-9

      Pages: 47-52

    • NAID

      110003291471

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 2脚ロボットの歩行制御装置および歩行制御方式2004

    • Inventor(s)
      玄相昊, 江村超
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学
    • Filing Date
      2004-10-22
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] S.Hyon, T.Emura: "Energy-preserving control of passive one-legged running robot"Advanced Robotics. 18・4(掲載決定). (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] S.Hyon, T.Emura, T.Mita: "Dynamics-based control of one-legged hopping robot"Journal of Systems and Control Engineering. 20・4. 83-98 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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