住環境下での日常生活支援のためのゼロ剛性フレキシブル人間型ロボットの基礎研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11355019
• Research Institution: Yokohama National University, Faculty of Engineering
• Principal Investigator: 河村 篤男 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 教授 (80186139)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梶田 修司 産業技術総合研究所, 知能システム研究部門・ヒューマノイド研究グループ, 主任研究員 ; 藤本 康孝 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 講師 (60313475)
• Keywords: 2足歩行ロボット / ヒューマノイド / 3Dシミュレータ / ROCOS / 動歩行 / ビジュアルサーボ / ZMPセンサ / 低剛性アクチュエータ

Research Abstract

今年度は、次の5つの分野で研究を遂行し、以下の成果を得た。
(1)低剛性人間型ロボット(MARI-2)の歩行制御として、ZMPセンサを用いて安定歩行制御法を確立した。
(2)住環境下での移動を可能にするため、カメラセンサを用いて人を追いかけるビジュアル歩行と、姿勢を変え対象物を追従するビジュアルサーボのハイブリッド制御を開発した。左右、前方の方向に関して、赤い色のシャツを着た人を追いかけ、近づいては止まることができる。また、上下方向に関しては、姿勢を変えて、重心位置を変えて追従することができる。
(3)2足歩行ロボットMARI-1においては、高速歩行を目指すための実験を行った。ルームランナー上で歩行はできるが、速度が上がると、ヨー軸方向のぶれが生じることが実験で確認できた。高速歩行では、腕を振ってヨー軸モーメントを補償するなど検討中であるが、アクチュエータのパワー不足で軌道指令値に追従できないことが最大の原因であることがわかった。
(4)ロボットコントロールシミュレータ(ROCOS)を用いて、高速歩行および走行のための基礎研究を行った。ZMP軌道を目標値にして歩行パターンを作成するアルゴリズムを開発すると、歩行速度は向上した。走行に関しては、片足ジャンプでは安定に動作するところまでアルゴリズムの開発が進んだか、2足走行ではヨー軸の補償がまだ不十分で数歩走ると斜め前に転ぶ。
(5)人との力学的干渉を考慮し,接触しても人に危害を与えないことを目的として,柔らかい動作を実現するゼロゼロ剛性アクチュエータの開発を行った.本アクチュエータでは高減速比のギアと出力軸との間にバネを挿入し適切に制御することで,環境からの外力に対する可逆性を大幅に向上させることができた。

Research Products

• [Publications] K.Erbatur, A.Okazaki, K.Obiya, T.Takahashi, A.Kawamura: "A study on the zero moment point measurement for biped walking robots"Proceeding of IEEE International Workshop on Advanced Motion Control. 431-436 (2002)
• [Publications] T.Takahashi, A.Kawamura: "Posture Control using Foot Toe and Sole for Biped Walking Robot Ken"Proceeding of IEEE International Workshop on Advanced Motion Control. 437-442 (2002)