2016 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
| Project/Area Number |
15H02762
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
杉原 知道 大阪大学, 工学研究科, 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、昨年度保留した支持状態遷移制御器の拡張と、昨年度開発した足着地位置誘導型制御器とそれとの統合を主な課題とした。
前者においては、開けた環境において両脚と体幹を矛盾なく目標地点へと運ぶための誘導則を離散制御器として設計し、目標地点が動的に変更されてもロバストに追跡することを達成していた。これを地形情報、すなわち着地点候補の凹凸や傾斜を自動的に反映するよう拡張した。地形は面切片の集合として与えられているものと仮定し、凹凸によって制約された足配置可能な領域を自動的に検出し、さらに傾斜に合わせて適応的に足の着地姿勢を修正する方法を開発した。
後者については、特段の困難は無かった。開発していた足着地位置誘導型制御器は、従来の方法と比較して計算が軽量で、フィードバック量の計測・推定に対する要求精度も低減され、かつ目標地点の動的な変更に対し十分なロバスト性を有していた。上記の支持状態遷移制御器は離散制御器として実装され、また任意のタイミングにおける目標地点の変更を許容していたため、これらの二者は生来的に親和性が高かった。
シミュレーション環境内に5度程度の傾斜を持つ階段状地形を設定し、それを挟んでロボットの10歩強程度前方に目標地点を設定したとき、ロボットは自律的に地形を踏破し目標地点に到達できた。また、階段状地形上を歩行している途中に目標地点を後方に急変更したとき、ロボットは転倒せず即座にそれに応答できた。
さらに、昨年度開発した重心誘導型制御器を改良し、開けた環境でのロバスト全方位歩行の性能を更に向上することができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、(1)仮想流れ場形成器、(2)支持状態遷移制御器、(3)脚・重心協調制御器それぞれの開発および拡張と、それらの統合によってロバストな二脚ロボット移動制御を達成することが目的である。初年度に(1)(3)の開発を達成し、同時に(3)は(3a)重心誘導型制御器および(3b)足着地位置誘導型制御器に分離して開発する方が望ましいと考え、計画を若干修正した。このことによって(2)と(3)の統合方法がより明確になった。すなわち(3b)は(2)と融合するが、(3a)は(2)を経由せず(1)と直接統合することが可能と分かった。
2年目となる本年度は(2)の開発、(2)と(3b)の融合、(3a)の改良を達成した。結果的に、2か年かけて当初計画に実態をほぼ一致させられたと考えている。
上記のように制御器を優先した代わりに、視覚処理による実環境の計測・モデル自動作成システムの開発および(1)への適用は保留した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
残る課題は、保留した視覚処理による実環境の計測・モデル自動作成システムの開発および(1)への適用、(1)と(3a)の統合、(1)と(2)の統合である。
環境モデルは、現在のところ面切片群として与えられるとしており、これにより地形の凹凸や傾斜が誤差なく分かるという仮定を置いている。実際に用いる予定の測域センサを想定し、視点からの距離に応じて集められる点群密度が異なる条件で、2.5次元地図を逐次的に作成・更新する方法を開発する。またそれに即した(1)の実装を行う。
(1)と(3a)および(1)と(2)の統合は、昨年度の実績報告書に記した通り問題なく行えるものと見込んでいる。
|
