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Constraint satisfactory integrated control for multi-legged robots

Research Project

Project/Area Number 19H02108
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionNanzan University (2020-2021)
Nagoya University (2019)

Principal Investigator

Inagaki Shinkichi  南山大学, 理工学部, 教授 (80362276)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords知能ロボティクス / 多脚ロボット / 知能機械 / 移動ロボット / 分散制御 / 多脚移動 / ロボティクス / 知能機械システム / 多脚移動ロボット
Outline of Research at the Start

本研究では,災害地のような未知で複雑な不整地環境を、柔軟にかつ頑健に移動することができる多脚移動ロボット(6 脚以上の脚を持つ移動ロボット)の実現を目指し、それに必要となる歩行制御、接地点計画、局所適応制御、および耐故障制御の種々の機能と、それらを矛盾なく統合して実行できる制約充足型統合制御を開発し、6 脚、8 脚、ムカデ型の多脚移動ロボットへの実装と実証実験を通して、その有用性を示す。

Outline of Final Research Achievements

We studied gait control to realize a multi-legged robot that can move flexibly and robustly in unknown and complex uneven terrain environments such as disaster areas. First, as a gait control that can comprehensively adapt to environmental changes and robot failures, a gait control that satisfies the constraint of continuous walking in an unconstrained environment is developed. Then, a semi-autonomous control system that uses local adaptive control of each leg, an immersive control system, and contact point planning were developed and embedded to the walk control. This system enables the robot to achieve the operator's intended operation as well as excellent traversing ability over rough terrain. These control methods were demonstrated in an actual experiment with multi-legged (hexapod and centipede-type) robots developed using a 3D printer.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

災害の多い我が国では、不整地においても優れた移動能力と人や物資を搬送できる移動手段が必要です。本研究では、そのような能力を持つ多脚ロボット(6脚以上の脚を持つ移動ロボット)の実現を目指し、根幹となる歩行制御について歩容(歩き方)制御から、環境適応、耐故障制御、運動計画、操作系と幅広く研究開発を行いました。それらの有効性は、独自開発の多脚ロボットによる実機実験によって実証され、社会での活躍に大きく近づきました。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 歩脚の減少・増加に対応可能な接地点追従式6脚移動制御2022

    • Author(s)
      細萱広高, 稲垣 伸吉, 鈴木 達也,
    • Journal Title

      計測自動制御学会論文集

      Volume: 58, 6

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Immersive Walk Operating System for Hexapod Robot with Dual Haptic Devices and Bilateral Control2022

    • Author(s)
      Yuya Murai, Yuki Murata, Shinkichi Inagaki, Tatsuya Suzuki
    • Organizer
      The 8th IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization (SAMCON2022)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 6 脚移動ロボットの接地点計画と接地点追従法を用いた半自律歩行の実機実現2022

    • Author(s)
      棚田 晃世, 村井 裕弥, 稲垣 伸吉, 村田 勇樹, 加藤 亮太, 鈴木 達也
    • Organizer
      第34回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Immersive Operation System for Hexapod Robot with Follow-the-Contact-Point Gait Control2021

    • Author(s)
      Yuki Murai, Shinkichi Inagaki, and Tatsuya Suzuki
    • Organizer
      IECON 2021; 47th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リアルタイム接地点計画を用いた6脚移動ロボットの半自律歩行システムの開発2021

    • Author(s)
      棚田 晃世, 村井 裕弥, 稲垣 伸吉, 村田 勇樹, 加藤 亮太, 鈴木 達也
    • Organizer
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 6脚移動ロボットの接地点伝搬の切り替えによる方向転換と超信地旋回2021

    • Author(s)
      細萱広高, 稲垣伸吉, 鈴木達也
    • Organizer
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 接地点追従型6 脚移動ロボットの没入型操作系の開発2021

    • Author(s)
      村井裕弥, 稲垣伸吉, 鈴木達也
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 脚間の隣接情報管理と接地点追従法による歩行に使用する脚数の減少に対応した多脚歩行制御2021

    • Author(s)
      細萱広高, 稲垣伸吉, 鈴木達也
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 接地点追従型多脚移動ロボットにおける脚先の接触・接地センサの開発と局所制御の統合2021

    • Author(s)
      藤井海斗, 稲垣伸吉, 鈴木達也
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 多脚ロボットの転倒復帰における モデル化と脚の揺動について2021

    • Author(s)
      吉田 和司, 中島 明, 稲垣 伸吉, 坂本 登
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 接地点追従型多脚移動ロボットの脚の開発2021

    • Author(s)
      稲垣 伸吉
    • Organizer
      第26回ロボティクスシンポジア
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 多脚移動ロボットの脚先センサの開発と各脚における複数の局所制御の統合2021

    • Author(s)
      藤井海斗、稲垣伸吉、鈴木達也
    • Organizer
      第33回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 接地点追従法型6 脚移動ロボットにおける没入型操作系の開発と脚の冗長自由度化2021

    • Author(s)
      村井裕弥、稲垣伸吉、鈴木達也
    • Organizer
      第33回自律分散システム・シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 接地点追従法の改良による歩行に使用する脚数の減少に対応可能な多脚歩行制御2021

    • Author(s)
      細萱広高、稲垣伸吉、鈴木達也
    • Organizer
      第33回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 接地点追従型多脚移動ロボットの脚の開発2021

    • Author(s)
      稲垣伸吉
    • Organizer
      第26回ロボティクスシンポジア
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 事象駆動型統合制御「Timekeeper 制御」の改良による6 脚移動ロボットの不整地歩行2020

    • Author(s)
      村田祐樹、稲垣伸吉
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 目標胴体軌道に追従する3自由度能動体節間関節をもつムカデ型ロボットの歩行制御と実機検証2019

    • Author(s)
      村田勇樹、稲垣伸吉、鈴木達也
    • Organizer
      第32回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 脚表面を被覆する接触センサの開発と接触情報に基づく事象駆動型6脚移動ロボットの反射制御の実現2019

    • Author(s)
      藤井海斗、村田勇樹、稲垣伸吉、鈴木達也
    • Organizer
      第32回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of an Adaptive Hexapod Robot Based on Follow-The-Contact-Point Gait Control and Timekeeper Control2019

    • Author(s)
      Yuki Murata, Shinkichi Inagaki, Tatsuya Suzuki
    • Organizer
      2019 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Adaptive walk control for hexapod robot based on iterative model-checking and Timekeeper control2019

    • Author(s)
      Yuki Murata, Shinkichi Inagaki, Tatsuya Suzuki
    • Organizer
      58th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan (SICE)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 事象駆動型分散歩行制御とTimekeeper 制御による適応型6 脚移動ロボットの開発2019

    • Author(s)
      藤井海斗、村田勇樹、稲垣伸吉、鈴木達也
    • Organizer
      第23回創発システム・シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 3Dプリンタを用いた分布型接触センサの開発と事象駆動型6 脚移動ロボットの反射制御2019

    • Author(s)
      藤井海斗、村田勇樹、稲垣伸吉、鈴木達也
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Timekeeper 制御に基づく事象駆動型6 脚移動ロボットの歩行・計画・局所適応の統合制御2019

    • Author(s)
      村田勇樹、鈴木義久、藤井海斗、稲垣伸吉、鈴木達也
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 南山大学稲垣研究室

    • URL

      http://inalab-nanzan.jp/

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ロボット制御システム2022

    • Inventor(s)
      鈴木達也,村井裕弥,稲垣伸吉,村田勇樹,加藤亮太,村尾大樹
    • Industrial Property Rights Holder
      鈴木達也,村井裕弥,稲垣伸吉,村田勇樹,加藤亮太,村尾大樹
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2022-020319
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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