階層制御構造を用いた4足歩行ロボットの3次元動出来制御に関する研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550204
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 古荘 純次 岐阜大学, 工学部, 助教授 (70107134)
• Keywords: ロボット工学 / 4足歩行ロボット / コンプライアンス制御 / 階層制御 / 関節トルクセンサ / 動歩行

Research Abstract

本研究は、滑らかな3次元動歩行をロボットで実現することを目的としている。滑らかな3次元動歩行は、姿勢角情報および力情報を用い、さらにロボットのダイナミクスを考慮することによって初めて可能となる。そこで本研究では、多くのセンサ-情報を用いた一つの階層制御方式を提案し、さらにロボットに適用して実験を行なった。平成元年度の当初の研究計画はほぼ達成でき、以下のような結果が得られた。
1.対角線上の2脚(例えば右前脚と左後脚)が支持脚とある時期と3脚支持になる時期とを交互に持つトロット歩行について検討した。歩行速度を上げるには2脚支持になる時間の割合を増した方がよい。しかし、2脚支持期には地表の支持点を結ぶ対角線のまわりに回転が起こり不安定となる。この時期には、階層制御システムの上位レベルにおいて、筆者らが、提案した低次モデルを用いて制御策を決定した。
2.足底圧センサおよび関節トルクセンサを製作し歩行ロボットに取り付けた。これらのセンサからの信号は下位レベルの制御を行うマイクろコンピュ-タに取り込まれ、力制御ル-プを構成した。3脚支持期には、位置制御だけを行うと爪先の滑りなどが生じる。そこで、これらの力情報を用いた制御を3脚支持期には適用した。以上の方法を用いて、歩行速度0.5m/secの歩行実験を行なった。
3.一脚だけについてではあるが、コンプライアンス制御実験を行ない、任意のバネ定数行列およびほぼ要求を満たす粘性行列を実現した。
4.歩行シミュレ-タを用いて、歩行の各相においていかなるコンプライアンスが望ましいかの検討を行なった。現在、遊脚着地時の望ましいコンプライアンスについてはほぼ設計が終了した。

Research Products

• [Publications] 古荘純次: "重力場における自由運動を基礎とした4足歩行ロボットの動的制御" 日本機械学会論文集、C編. 55. 2575-2582 (1989)
• [Publications] 佐野明人: "点支持型4足歩行ロボットの3次元動的制御に関する実験的研究" 日本機械学会論文集、C編. 55. 3014-3021 (1989)
• [Publications] J.Furusho: "A Sensor-based Control of a Nine-link Biped" International Journal of Robotics Research. 9. (1990)
• [Publications] 佐野明人: "4足歩行システムの低次モデル(トロット歩行の場合)" 日本機械学会論文集、C編. 56. (1990)