Realization of responsive multi-contact locomotion system in complex unknown environments
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21H01300
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
森澤 光晴 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 副連携研究ラボ長 (00392671)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
熊谷 伊織 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (60803880)
室岡 雅樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (70825017)
Escande Adrien 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (00835374)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
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| Keywords | 多点接触移動 / 多点接触運動計画 / 多点接触運動制御 / ３次元自律移動 / ヒューマノイドロボット / 3次元自律移動 / 非線形モデル予測制御 / ３次元自律異動 / モーションライブラリ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では、隘路度の高い複雑未知環境における3次元自律移動に関する研究を行う。本研究では、梯子・螺旋階段・乱立した配管といった隘路度の高い環境を想定し、これらの環境をヒューマノイドロボットによる手足を自在に組み合わせて移動する多点接触運動を考える。具体的には以下の研究課題①即時的に多点接触運動を生成するためのモーションデータベースの構築、②動力学シミュレータを活用したモーションデータベースのデータ自動生成、③重心運動方程式に着目した多点接触運動制御アルゴリズムの開発、④実環境における自律移動の実証、に取り組む。そして様々な環境を連続的に移動可能な統一的なフレームワークを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は昨年度開発した多点接触運動計画と多点接触運動制御手法をより複雑な環境へ対応させるための汎用性の向上を目指した。①即時的に多点接触運動を生成するためのモーションデータベースの構築、②動力学シミュレータを活用したモーションデータベースのデータ自動生成は、昨年度開発した可到達領域のモーションデータベースを活用した多点接触運動計画手法として拡張した。昨年度の手法では次の接触変化を行う部位の順序を固定しなければならない制約があるのに対して、本研究で開発した手法は、接触遷移の順序を事前に学習したデータから決定することで、接触遷移の位置と順序を計画することが可能である。
③重心運動方程式に着目した多点接触運動制御アルゴリズムの開発について、昨年度開発した重心の運動量、角運動量に関する6次元の運動方程式の線形化モデルを用いた多点接触運動生成および多点接触運動制御手法を拡張し、線形モデルに近似しない非線形6次元重心運動方程式を用いた多点接触運動制御手法を開発した。従来手法では、多点接触運動の実時間軌道生成と接触力を制御する多点運動制御を分けて実行し、それぞれ現在の接触状態の制約のみ考慮することができたが、本手法では重心の状態フィードバック制御を包含し、両者を分けることなく未来の接触制約を考慮することが可能である。本手法について、ヒューマノイドロボットによる動力学シミュレーションおよびハードウェア実機で実証した。④実環境における自律移動の実証について、隘路度の高い検証用のモックアップを作成したが、実験検証は次年度に行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
①即時的に多点接触運動を生成するためのモーションデータベースの構築、および②動力学シミュレータを活用したモーションデータベースのデータ自動生成については汎用性の向上し、隘路の不整地環境などで動作計画が可能となった。③重心運動方程式に着目した多点接触運動制御アルゴリズムの開発についても汎用性を向上させることができた。④実環境における自律移動の実証については、本年度は検証用モックアップを構築したものの実機実証の準備が整わなかったため次年度に行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
①即時的に多点接触運動を生成するためのモーションデータベースの構築、および②動力学シミュレータを活用したモーションデータベースのデータ自動生成については、幾何学的な制約の大きい隘路環境での動作生成に向けて可解性の向上を目指す。③重心運動方程式に着目した多点接触運動制御アルゴリズムの開発については、①、②で生成した多点接触運動計画と統合し、④隘路環境における実環境における自律移動の実証することを目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
