搭乗型機器を操作するヒューマノイドにおける作用反作用構造の統合認識と制御戦略獲得

• Project/Area Number: 16J09587
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Intelligent robotics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 木村 航平 東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ヒューマノイドロボット / 搭乗型機器 / 学習制御 / 軌道修正 / ゲイン学習 / オンラインシステム / バランス制御 / 制御 / マニピュレーション / 認識行動

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，前年度に独立して設計・実装を行っていた学習制御システムをインテグレーションすることで，平行二輪電動スクーターに対する乗り込み行動と乗り込み後の移動速度制御への調整行動をシーケンシャルに実現する逐次オンライン学習制御法を提案した．
このような統合的処理はヒューマノイドロボットの搭乗型機器への適応行動の範囲内で行われていたものであったが，汎用的な搭乗型機器に対する共通化されたアプローチの提案方策として，軌道修正とゲイン学習を統一的に扱う一般化処理に基づいた搭乗型機器への運転操作と適応行動について体系化を行い，実機実験評価に基づきながらそれらの実現法を明らかにした．
処理方策の一般化・共通化にとどまらず，軌道修正やゲイン学習を複合的に処理することで搭乗型機器における新たな課題を解くことを目的とし，平行二輪電動スクーターとは異なる駆動形態をもつ電動一輪車等の搭乗型電動機器に対する適応行動実現を示した．
平行二輪電動スクーターにおいては，ヒューマノイドロボットがどのような作用（操作）を加えれば，反作用が得られるか（搭乗している機器がどのように駆動するか）の情報は既知であり，スクーターのボード傾斜角に応じて電動車輪の駆動量が決まることが予め知識として存在した上で適応行動を達成していた．
本年度においては，そのような搭乗型機器特有の駆動方式が未知な対象として補助輪付き電動一輪車上でのヒューマノイドの調速行動を実現した．
昨年度に提案した調速行動で利用していたゲイン学習系と共存するかたちで，ロボットの目標ZMPに対する軌道修正を並列実行する併合システムを構成することで，軌道修正を適用すべきか，ゲイン学習を適用すべきか，を人間が予め判断し決定するプロセスを経ることのない適応行動の実現を可能とした．

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Speed governing behavior on parallel two-wheeled electric scooter by life-sized humanoid robot based on learning control with online tuning for PID gain during control (2018)
  • Author(s): KIMURA Kohei、MIZOHANA Hiroto、NOZAWA Shunichi、OKADA Kei、INABA Masayuki
  • Journal Title: Transactions of the JSME (in Japanese) Volume: 84 Issue: 864 Pages: 18-00032-18-00032
  • DOI: 10.1299/transjsme.18-00032
  • NAID: 130007439752
  • ISSN: 2187-9761
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Learning to Segment Generic Handheld Objects Using Class-Agnostic Deep Comparison and Segmentation Network (2018)
  • Author(s): Chaudhary Krishneel、Wada Kentaro、Chen Xiangyu、Kimura Kohei、Okada Kei、Inaba Masayuki
  • Journal Title: IEEE Robotics and Automation Letters Volume: 3 Issue: 4 Pages: 3844-3851
  • DOI: 10.1109/lra.2018.2856917
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Achievement of Pedaling Manipulation Based on Cooperative System for Active Leg and Passive Leg by Tendon-driven Humanoid (2016)
  • Author(s): 木村 航平, 浅野 悠紀, 上月 豊隆, 白井 拓磨, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
  • Journal Title: Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers Volume: 52 Issue: 8 Pages: 428-436
  • DOI: 10.9746/sicetr.52.428
  • NAID: 130005265946
  • ISSN: 0453-4654, 1883-8189
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tricycle Manipulation by Arms and Legs of Humanoid Robot based on Active and Passive Switching Control System (2016)
  • Author(s): 木村 航平, 野沢 峻一, 垣内 洋平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
  • Journal Title: Journal of the Robotics Society of Japan Volume: 34 Issue: 7 Pages: 468-477
  • DOI: 10.7210/jrsj.34.468
  • NAID: 130005598544
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Riding and Speed Governing for Parallel Two-Wheeled Scooter Based on Sequential Online Learning Control by Humanoid Robot (2018)
  • Author(s): Kohei Kimura, Shunichi Nozawa, Hiroto Mizohana, Kei Okada, Masayuki Inaba
  • Organizer: in Proceedings of The 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 制御実行中にオンラインでPIDゲインをチューニングする学習制御に基づく等身大ヒューマノイドロボットの平行二輪電動スクーター上での調速行動 (2018)
  • Author(s): 木村 航平, 溝花 弘登, 野沢 峻一, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
  • Organizer: 第23回ロボティクスシンポジア予稿集
• [Presentation] Tricycle Manipulation Strategy for Humanoid Robot Based on Active and Passive Manipulators Control (2016)
  • Author(s): Kohei Kimura, Shunichi Nozawa, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba
  • Organizer: 2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • Int'l Joint Research