運動パターン形成と分岐理論およびその歩行ロボット実現への応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455177
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: 安林 幹翁 中部大学, 工学部, 講師 (10102782)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 正美 理化学研究所, バイオ・ミメティックコントロール研究センター, センター長 (30023021)
• Keywords: 多脚歩行ロボット / CPG(中枢パターン発生器) / 歩行パターン生成 / 最適エネルギー効率 / 分岐 / 自己組織 / 自律分散システム

Research Abstract

生物の歩行運動における各脚の周期パターンは、一般に安定平衡状態としてリミットサイクルを持つ常微分方程式系でモデル化される。これらを相互作用させたときの周期パターン形成およびその周期パターンの分岐に関して、生物における中枢パターン発生器(CPG)と呼ばれるモデルがある。実際にはCPGの指令により肢体(脚式歩行システム)を物理的に駆動しなければならない。また、その駆動時の情報からCPGにより発生される周期パターンをふさわしく修正、分岐、自己組織するよう、CPGを構成する必要がある。そこで本研究では、実際に脚式歩行ロボットを用いて実験することにより、運動パターン形成のための分岐理論と、その歩行ロボット実現への応用法の確立を目的とする。
研究実績としては、エネルギー効率を考慮した脚式移動ロボットの歩行パターン生成についてシミュレーション手法を提案したが、計算時間をかなり削減する必要があるため、その結果はまだ得られていない。一方、自律分散システムを用いた多脚歩行ロボットに必要となる機能とそのアルゴリズムについては、シミュレーションによって、各歩容が実現されかつ移動速度の変化に伴い歩容も滑らかに変化することが確認された。しかし、脚の本数が増加するにつれ著しく歩行速度が遅くなる。これを解決するためには脚の本数に応じても歩容を変更する必要がある。また、遊脚を許可する目安になるポイントと脚の本数と関係について、理論的な裏付けのとれたルールを今後検討する必要がある。

Research Products

• [Publications] 酒井厚夫: "エネルギー効率を考慮した脚式移動ロボットの歩行パターン生成" 第9回自律分散システム・シンポジウム資料(計測自動制御学会). 141-144 (1997)
• [Publications] 小田島正: "自律分散システムを用いた多脚歩行ロボットに必要となる機能とそのアルゴリズム" 第9回自律分散システム・シンポジウム資料(計測自動制御学会). 149-154 (1997)