並列分散処理による実時間歩容生成・補償機構を有する不整地での二足動歩行制御

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750213
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: 古田 貴之 青山学院大学, 理工学部, 助手 (40286232)
• Keywords: ヒューマノイド / 二足歩行 / 歩容生成 / 歩行制御

Research Abstract

本年度の研究では、下記の技術の研究・開発を完了した。
1.支持脚足首を用いた実時間ZMP補償機構部の構築
2.行動規範型AIによる突発的転倒回避モジュール部の構築
3.両脚支持期による歩行安定化手法の考案と構築
4.反射-計画行動調停機能の考案とそれを用いたスーパバイザ部の構築
本年度は、まず実時間ZMP補償機構部および転倒回避モジュールを完成させた。一方、終端値歩容生成法を改良するために、両脚支持期による歩行安定化手法の考案も行った。本手法は、実時間で生成した単脚支持期の初期値を生成する機構である。不整地での路面状況に応じ、両脚支持期でZMP偏差を補償出来る。そのため、区分歩容生成機構に結合することで、歩行安定性性能の向上を達成できる。さらに、開発した1〜3のモジュールをスーパバイザ部と結合することで、並列分散処理に基づく不整地での二足動歩行機構の試作を行った。実験用ヒューマノイドも本手法を検証するために下記の改良を行った。
1.ワンチップマイコンPICによるDCサーボモータ制御用サブCPUシステムの構築
2.ヒューマノイド制御用CPUシステムのローカル・リモートホスト間通信の高速化
3.ロボットボディの各関節可動範囲増大
上記3項目の改良を施した実験用ヒューマノイドに提案手法を実装し、不整地での並列分散処理に基づく歩行制御系を試作した。
試作システムの安定性を検証するために、実験を行った。検証では、身長35cmのロボットに対し、5mmの段差がランダムに配置された環境にて直進歩行をロボットに行わせた。結果、ロボットはリアルタイムで歩幅と歩容を変更することにより、実験環境を安定に踏破することができた。
以上、考案した各サブモジュールを統合することで、並列分散処理に基づく不整地歩行制御系を完成させた。有効性の検証を完了した。

Research Products

• [Publications] 清水,古田,富山: "分散型行動調停ネットワーク:ヒューマノイドのための自律行動制御アーキテクチャ"電子情報通信学会論文誌D-I編. No.3. 303-313 (2000)
• [Publications] T.Furuta,Y.Okumura and K.Tomiyama: "Design and Construction of a Series of Compact Humanoid Robots and Development of Biped Walk Control Strategies"Proceeding of the First IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots. PaperNo.84 (2000)
• [Publications] 高木,古田,富山: "二足歩行における歩行安定化.支持脚足首を用いた実時間ZMP補償機構の構築"第18回日本ロボット学会学術講演会論文集. Vol.III. pp.1103-1104 (2000)
• [Publications] M.Shimizu,T.Furuta and K.Tomiyama: "An Autonomous Behavior Generation Architecture for Humanoids"Proceeding of The First IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots. PaperNo.89 (2000)
• [Publications] 古田,戸田,永野,富山: "二足ロボットにおける物理的ZMP安定期を有する区分歩容生成法"ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集. 2A1-78-117 (2000)
• [Publications] 板橋,古田,清水,富山: "反射-計画行動調停機能のヒューマノイドへの実装"第18回日本ロボット学会学術講演会論文集. Vol.III. 1241-1242 (2000)