脚と車輪を有する不整地移動プラットフォームの操作性を考慮した歩容制御手法の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650242
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 中野 栄二 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (90198151)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 庄司 道彦 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助手 (00333873) ; 王 志東 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 講師 (40272017) ; 高橋 隆行 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (70197151)
• Keywords: 脚車輪ロボット / 不整地移動 / 段差踏破 / 階段 / 操縦型制御 / 脚相管理歩容

Research Abstract

1)オペレータによる操縦に的確に反応する脚相管理歩容 オペレータの指示する速度がある一定限度を超えたときに,脚の復帰動作が間に合わずに推進動作が停止する問題が前年度の研究で明らかになっていた.本年度はこの点の解決を特に重点を置き,集中的に研究を行った.その結果,これまで提案してきた脚相管理歩容ときわめて親和性の高い,かつ効果的な方法の開発に成功した.この方法の主要な部分は以下の通りである.
(a)ベースとなる脚相管理歩容とは,脚が可動限界に到達して推進動作が継続不可能になる時刻を予測し,それに基づいて脚の復帰動作開始タイミングを決定する手法である.この手法は,脚の機械的な可動限界到達までの時間と,可動限界からの復帰に要する時間を比較し,継続的な推進動作を実現しようとするものである.
(b)しかしながらオペレータの指示速度が過大で,脚の動作タイミングの制御のみでは推進動作の継続性が維持できない場合,速度指令を強制的に小さくすることにより,機体が実現可能な範囲内で最大の速度が出せるようにする.
この二つの手法を併用することにより,制御対象である脚車輪型ロポットを不整地上で継続的に動作させることに成功し,また速度指令が一定の場合については,脚の復帰動作を最小限に抑えた効率的な推進動作が実現できることを確認した.
(2)安定性を考慮に入れた脚相管理歩容の拡張 上述の脚相管理歩容を,任意に設定した転倒安定余袷を確保しながら継続的推進動作が可能なように拡張した.
(3)実験による検証 以上の成果を,昨年度試作した実験機にて実現し,目的の性能が得られることを実験により確認した.

Research Products

• [Publications] 熊谷正俊, 高橋隆行, 王志東, 中野栄二: "予測型イベントドリブン歩容による脚車輪分離型ロボットの継続推進動作"日本ロボット学会誌. vol.19,no.6. 99-107 (2001)
• [Publications] M.Kumagai, T.Takahashi, Z.D.Wang, M.Shoji, E.Nakano: "Predictive Motion Control Method for Continuous Locomotion of Leg-Wheel Robot"Prof.of Int.Conf.on Control, Automation and Systems. 976-979 (2001)
• [Publications] 岩渕真也, 熊谷正俊, 庄司道彦, 高橋隆行, 中野栄二: "脚車輪型移動ロボットの移動速度と操作追従性能向上のための歩容制御"計測自動制御学会東北支部第199回研究集会資料. no.199-2. 1-10 (2001)