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Extended balance stabilization for humanoid robot on unstable vehicles and transformable configuration for locomotion modes

Research Project

Project/Area Number 19K20373
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 61050:Intelligent robotics-related
Research InstitutionThe University of Electro-Communications (2021-2022)
The University of Tokyo (2019-2020)

Principal Investigator

Kimura Kohei  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (50839230)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsロボティクス / ヒューマノイド / 制御 / 移動形態の可変構成 / 形態変化ロボット / 吸盤併用グリッパ / 登攀ロボット / 搭乗型機器 / 拡張型バランス安定化制御 / トランスフォーマブルロボット / ヒューマノイドロボット / 脚車輪ロボット / 回転傾斜面 / シーソー・倒立振子モデル / バランス安定化 / セグウェイ / 不安定性の解消 / 安定余裕最大化 / 転倒防止機能 / 脚車輪型ロボット / 移動ロボット / 拡張型バランス安定化 / 移動形態可変構成 / 知能ロボティクス
Outline of Research at the Start

本研究は,人間が乗って移動する搭乗型機器を人間の身体構成を模したヒューマノイドロボットが利用する上での汎用性を高めることを目的とする.
本研究で得られる成果として,搭乗型機器の中でも機器単体の自立が不安定となる機器上で,ヒューマノイドが転倒しないための搭乗型機器自体も包括した拡張型のバランス安定化を確立する.
ヒューマノイドの搭乗型機器に対する運転操作と適応行動の実現法に加えて,新たに提案する拡張型バランス安定化を統合することで,汎用性を持たせた複数の搭乗型機器を対象としたヒューマノイドの乗込行動と降車行動の動作獲得法,ヒューマノイドの身体構成を変化させた移動形態の可変構成法を明らかにする.

Outline of Final Research Achievements

In this research, we have achieved the following results: (1) realization of extended balance stabilization to stabilize both unstable humanoid and unstable vehicles in order that the humanoid robot can ride on unstable vehicles, (2) establishment of stable locomotion approach utilizing wheels for unstable biped robots to extend mobility of mobile robots, and (3) development of robot configurations with transformable locomotion modes in the same body by combining elements for mobility such as legs and wheels.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果の学術的意義は,従来のヒューマノイドロボット単体のみを対象としたバランス安定化から,ロボット自身の安定化に加えて足場の不安定な搭乗面までも安定化することが可能となった点にある.また,本研究成果の社会的意義は,人間の身体を模したロボットが人間のために作られた不安定な乗り物を扱えるようになった点,不安定な二脚ロボットがより安定した移動方策を獲得した点,1台で複数の移動形態に変化可能となったことで実世界に混在している多様な移動環境に適応可能となる点,にある.

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] ロボットが乗り物を操るために(研究ストーリー)2021

    • Author(s)
      木村 航平
    • Journal Title

      Journal of the Society of Mechanical Engineers

      Volume: 124 Issue: 1233 Pages: 46

    • DOI

      10.1299/jsmemag.124.1233_46

    • NAID

      130008078600

    • ISSN
      2424-2675
    • Year and Date
      2021-08-05
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Extended balance stabilization control for humanoid robot on rotational slope based on seesaw-inverted-pendulum model2021

    • Author(s)
      Kohei Kimura, Kei Okada, Masayuki Inaba
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 35 Issue: 18 Pages: 1116-1130

    • DOI

      10.1080/01691864.2021.1959398

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Locomotion approach of bipedal robot utilizing passive wheel without swing leg based on stability margin maximization and fall prevention functions2020

    • Author(s)
      Kimura Kohei、Imaoka Noriaki、Noda Shintaro、Kakiuchi Yohei、Okada Kei、Inaba Masayuki
    • Journal Title

      ROBOMECH Journal

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 1-19

    • DOI

      10.1186/s40648-020-00182-1

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 3肢ロボットによるフェンス及び壁面の移動2023

    • Author(s)
      柿沼 龍, 滝澤 優, 末廣 尚士, 工藤 俊亮, 木村 航平
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2023(ROBOMECH2023)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 見回りと体当たりを利用した開閉判断に基づく小型ロボットによる戸締りの確認と実行2022

    • Author(s)
      生玉 昂大, 滝澤 優, 末廣 尚士, 工藤 俊亮, 木村 航平
    • Organizer
      第23回SICEシステムインテグレーション部門講演会講演概要集
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and Development for Humanoid-Vehicle Transfomer Platform with Plastic Resin Structure and Distributed Redundant Sensors2022

    • Author(s)
      Tasuku Makabe, Naoki Hiraoka, Shintaro Noda, Tomoki Anzai, Kohei Kimura, Mirai Hattori, Hiroya Sato, Fumihito Sugai, Yohei Kakiuchi, Kei Okada, Masayuki Inaba
    • Organizer
      In Proceedings of The 2022 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA2022)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A transformable human-carrying wheel-leg mobility for daily use2021

    • Author(s)
      Noriaki Imaoka, Kohei Kimura, Shintaro Noda, Yohei Kakiuchi, Masayuki Inaba, Takeshi Ando
    • Organizer
      In Proceedings of The 2021 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2021)
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      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 力覚・聴覚・手先位置の複合情報フィードバックに基づくドリルを扱うロボットにおける卵殻の切削タスク戦略2021

    • Author(s)
      木村 航平, 中尾 達也, 稲葉 雅幸, 岡田 慧
    • Organizer
      第22回SICEシステムインテグレーション部門講演会講演概要集
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] シーソー・倒立振子モデルに基づくヒューマノイドロボットの回転傾斜面における拡張型バランス安定化制御2021

    • Author(s)
      木村 航平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • Organizer
      第26回ロボティクスシンポジア予稿集
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 低剛性の樹脂製ヒューマノイドにおける視覚に基づく重力補償行動の獲得2020

    • Author(s)
      佐藤 裕弥, 真壁 佑, 木村 航平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • Organizer
      第21回SICEシステムインテグレーション部門講演会講演概要集
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 腰部軸を備えた用途適応三輪車型パーソナルモビリティロボットの開発2020

    • Author(s)
      真壁 佑, 永松 祐弥, 木村 航平, 菅井 文仁, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • Organizer
      第38回日本ロボット学会学術講演会講演論文集
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ヒューマノイドによる人の教示に基づく変形遷移可能な物体モデルの獲得とそれを用いた動作計画2020

    • Author(s)
      國田 錬, 野田 晋太朗, 木村 航平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'20講演論文集
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小型多種ロボット構成キットによる4輪走行トランスフォームヒューマノイドの設計と行動実現2020

    • Author(s)
      真壁 佑, 木村 航平, 服部 未来, 佐藤 裕弥, 菅井 文仁, 垣内 洋平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'20講演論文集
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小型多種ロボット構成キットで利用可能な接合部組込み複合センサモジュールの開発2020

    • Author(s)
      真壁 佑, 服部 未来, 木村 航平, 佐藤 裕弥, 菅井 文仁, 垣内 洋平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'20講演論文集
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 安定余裕最大化と転倒防止機能に基づく二脚ロボットの受動車輪を活用した遊脚の存在しない移動法2020

    • Author(s)
      木村 航平, 今岡 紀章, 野田 晋太朗, 垣内 洋平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • Organizer
      第25回ロボティクスシンポジア予稿集
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 倒立振子への状態遷移が可能な小型ヒューマノイドの転倒復帰機能を利用した目標角の自動設定2019

    • Author(s)
      佐藤 裕弥, 木村 航平, 岡田 慧, 稲葉 雅幸
    • Organizer
      第37回日本ロボット学会学術講演会講演論文集
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 形態変化ロボット

    • URL

      https://www.robo.lab.uec.ac.jp/ja/project/transformable/

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      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 小型戸締りロボット

    • URL

      https://www.robo.lab.uec.ac.jp/ja/project/door-closing-robot/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] フェンス及び壁面移動ロボット

    • URL

      https://www.robo.lab.uec.ac.jp/ja/project/three-limbed-climbing-robot/

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://www.robo.lab.uec.ac.jp/~kimura/research.html

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      https://www.robo.lab.uec.ac.jp/ja/project/transformable/

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      2021 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 吸着グリッパおよび登攀ロボット2023

    • Inventor(s)
      木村 航平, 柿沼 龍
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人電気通信大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-015844
    • Filing Date
      2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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