ヒューマノイドによるロープを道具として用いる多種全身移動動作実現

• Project/Area Number: 20J13773
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 61050:Intelligent robotics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 板東 正祐 東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2020: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 双腕ロボット / 全身動作生成 / ロープマニピュレーション / 動的マニピュレーション / 等身大ヒューマノイド / 懸垂降下 / 高所作業動作

Outline of Research at the Start

ロープを活用することで移動と操作の拡張を行うヒューマノイド知能の実現を目指す。ロープを使ったヒューマノイドの移動、並びにマニピュレーションをテーマとして、つまむ、握る、巻き取るといったロープ把持が可能なハンドの開発、ロープの状態を認識し適切なマニピュレーションを生成する手法、さらにロープを使用している状態で全身を安定的に制御する実時間計画制御法の3つに取り組む。

Outline of Annual Research Achievements

ロープを道具として用いるヒューマノイドの動作生成という研究目的に基づき、台車型双腕筋骨格ヒューマノイドを用いて、ロープのマニピュレーションの動作生成についての研究を行った。これまでの研究内容ではロープを用いて静的な力の釣り合いが成立している状態における動作を扱っていたが、さらに可能となるマニピュレーションの範囲を拡大するため、ロープという柔軟な物体を動的に扱う動作を生成することを研究の目標とした。具体的な動作例として、ロープの一端をロボットが把持した状態で、ロープ全体を動的に操作する動作に焦点を当て、ロープ回しの動作生成を実現することを目指した。人間によるロープ回し動作の手先軌道を解析し、その軌道をもとにロボットの手先位置の軌道の生成を行った。加えて、動作中のロープの力学的な釣り合いの条件から、目標動作を実現するために要求される手先の速度条件を近似的に定式化した。その条件をもとに手先の動く軌道を生成し、腕の各関節の角速度制約および可動範囲を考慮して逆運動学を解くことによって、実行可能な動作軌道の生成が行えることを示した。提案手法の性能を確認するため、ロープを近似的に再現したシミュレーション環境において、生成されたロープ回しの動作を検証し、実機実験の前に最適なパラメータの推定を行った。シミュレーションによる検証後、生成した動作を実際に実機において実行し、目標とするロープ回しが実現されることを確認した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。