内力アクチュエータを用いた転倒速度抑制によるヒューマノイドの躓きからの転倒回避

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K16069
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 菅井 文仁 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任助教 (30739256)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: コントロールモーメントジャイロ / ヒューマノイド / 転倒回避

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，ヒューマノイドロボットが躓いた時にコントロールモーメントジャイロ（CMG）を用いることで，転倒時の転倒速度を抑制し，転倒を回避するための足の踏み出し動作を行う時間的な余裕を拡大する．それによって，足の踏み出しによる転倒回避手法の適用範囲拡大を目的としている．
平成28年度は，平成27年度に設計開発を行った2軸のジンバル機構を有するCMGをヒューマノイドロボットに搭載し基礎的な性能評価を行った．実験の結果，ヒューマノイドロボットが直立した状態でCMGの出力により設計仕様通りにZMPを10mm 程度変化させる出力を得ることができるということが確認できた．
また，躓きへの対応実験に関しては，ヒューマノイドロボットへのCMGの取り付けを行うためのスペース確保を28年度に行う予定であったが，搭載スペース確保のための搭載部品の小型化に関して問題が発生したため，問題の原因究明と対策を行った．これにより，小型化への目途をつけることができたが，実験計画に遅れが生じている．
当初計画では試作CMGによる評価試験を行ったのち，小型化高出力化を行う計画である．小型高出力化の方針としてはCMGのホイール回転速度の高速化を検討していたが，高速回転に伴う重量増加や振動対策等を勘案し，2軸のジンバルを有するCMGを2台設置することで全体として小型高出力化を狙えないかという検討を行っており，その結果を踏まえて平成29年度はCMGの小型高出力化を行う予定である．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

平成28年度において，ヒューマノイドロボットにCMGを搭載するにあたり，CMG搭載予定部に搭載されているモータ制御ボード，制御用コンピュータ，水冷冷却システムなどを小型化または移設を行う計画であったが，モータ制御ボードの小型化に予期せぬ問題が発生したため，その原因の究明と対策が完了するまで，搭載部の検討を中断する必要が生じ遅れが出ている．

Strategy for Future Research Activity

CMG搭載スペースの確保については，モータ制御ボードの小型化に関して発生した問題の対策が完了したため搭載部の検討を再開しており，29年度の早い段階でCMGのロボットへの搭載を行う．
また，平成28年度に予定していたCMGの小型化および高出力化に関しては設計の検討を行ってきており，試作したCMGのロボットへの搭載試験結果からのフィードバックを受けた上で製作を行う．

Causes of Carryover

実験装置を搭載予定であったロボットの改修に当初予定以上の時間を要し，検証実験による評価が不十分であるため．

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成28年度に実施予定であった物のうち，検証実験による評価が不十分であったために行えていない物に関して，平成29年度に実施する予定である．