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2015 Fiscal Year Annual Research Report

包摂型力学系による二脚ロボットの複雑環境内自在移動制御

Research Project

Project/Area Number 15H02762
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

杉原 知道  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70422409)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords知能ロボティクス / 二足歩行 / 包摂アーキテクチャ / 運動制御 / 力学系
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、(1)仮想流れ場形成器、(2)支持状態遷移制御器、(3)脚・重心協調制御器の開発を課題とした。
(1)については、障害物により視野が制限される環境におかれたロボットが、現在の可視領域内に流れ場を形成し、それに従って移動しながら、可視領域と流れ場を動的に更新していくアルゴリズムを開発した。これにより、未知環境内の探索と経路計画を効率的に同時遂行することが可能になった。
(3)について、当初は比較的開けた環境において重心を誘導する制御器を開発し、これを拡張して足場に制約のある環境に適用することを考えていた。しかし研究を進める過程で、重心の誘導を主とする制御器と足の踏み出し位置誘導を主とする制御器では、設計方針を変えるべきであることが分かった。このため、前者を重心誘導型制御器、後者を足着地位置誘導型制御器と位置づけ、別々に開発した。また、両者をシームレスに切り替えることも可能になった。このことを優先したため、(2)は次年度に保留することにした。
シミュレータ上ではあるが、操縦者がロボットのおかれた環境・状況を認識し、上記の二つの制御器を切り替えて、飛び石のように足場が著しく制限される環境や段差の多い環境内でロボットを移動させることに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

上記のように、(1)~(3)の課題のうち(2)を保留し、(3)の展開に充てた。重心誘導と足着地位置誘導とで制御器の設計方針を変えるべきであることが分かったのは、有用であった。またこのことに基づいて、足着地位置誘導型制御という新たな問題設定と解決を行うことができた。その結果、動的な環境変化や外力による摂動、操縦者からの指令変更に対してよりロバストな制御系を構築する下地ができたものと考える。
このことによって、(2)で解決すべき問題はより単純化された。(1)と組み合わせる方法も明確になった。

Strategy for Future Research Activity

予定通り、視覚処理による実環境の計測・モデル自動作成システムを開発する。(1)で仮想環境を対象に実装したアルゴリズムを、実環境に適用できるようにする。
また、(1)と(3)の重心誘導型制御器を統合する。(1)で形成された仮想流れ場内にロボットがおかれたとき、流れベクトルがそのまま重心のノミナル目標速度となる。したがって、障害物の少ない開けた環境であればこれは問題なく行えるものと期待する。
さらに、(1)に組み込む形で(2)支持状態遷移制御器を開発する。(1)においては、可視領域/不可視領域という観点で流れ場を形成した。これに合わせて地形情報を考慮することで、踏破可能性まで考慮した流れ場と、同時に踏破可能な領域の検出を行い、同領域上に動的に支持状態の候補を配置するアルゴリズムを開発する。

  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] COM motion estimation of a biped robot based on kinodynamics and torque equilibrium2016

    • Author(s)
      Ken Masuya and Tomomichi Sugihara
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 30 Pages: 691-703

    • DOI

      10.1080/01691864.2016.1150201

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] COM Motion Estimation of a Humanoid Robot Based on a Fusion of Dynamics and Kinematics Information2015

    • Author(s)
      Ken Masuya and Tomomichi Sugihara
    • Organizer
      2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • Place of Presentation
      Hamburg, Germany
    • Year and Date
      2015-09-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 移動座標系に基づいた二脚ロボットの前後・左右・旋回歩行制御2015

    • Author(s)
      熱田洋史, 野崎晴基, 杉原知道
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京電機大学千住キャンパス(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-04
  • [Presentation] 接触状態変化に対し低感度な重心-ZMPモデルに基づく二脚ロボット制御2015

    • Author(s)
      土壁創一, 杉原知道
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京電機大学千住キャンパス(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-04
  • [Presentation] MARGセンサの動特性を補償した三次元姿勢推定のための非線形相補フィルタ2015

    • Author(s)
      舛屋賢, 杉原知道
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京電機大学千住キャンパス(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-03
  • [Presentation] 仮想Leader-Followerモデルに基づくロバスト経路追従制御2015

    • Author(s)
      杉原知道
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京電機大学千住キャンパス(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-03
  • [Presentation] 運動状態からの時間情報再構成によるロバスト到達運動制御2015

    • Author(s)
      杉原知道
    • Organizer
      第33回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京電機大学千住キャンパス(東京都足立区)
    • Year and Date
      2015-09-03
  • [Presentation] Dynamics Morphing to Combine Stand-still and Maneuvering Control on a Humanoid Robot2015

    • Author(s)
      Tomomichi Sugihara
    • Organizer
      Workshop on Dynamic Locomotion and Balancing of Humanoids: State of the Art and Challenges, a full-day workshop at 2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • Place of Presentation
      Seattle, USA
    • Year and Date
      2015-05-26
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2017-01-06  

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