2004 Fiscal Year Annual Research Report
生体の脚運動制御機構のモデル化と,それを応用した二足着地・走行ロボットの制御
| Project/Area Number |
16760214
|
|---|
| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
中山 学之 独立行政法人理化学研究所, 生物制御システム研究チーム, 研究員 (80332344)
|
|---|
| Keywords | 脳の計算モデル / 着地ロボット / 走行ロボット / 漸近安定性 / 適応制御 / ポジティブフィードバック / ハイブリッド制御 |
|---|
| Research Abstract |
安定した脚式ロボットの着地動作を実現するには,着地時に生じる衝撃を適度に膝で吸収することで安定した接地状態を維持するとともに,着地によって乱れた姿勢から即座にバランス状態を回復する必要がある.そのため,如何にしてバランス状態を維持しながら着地による衝撃力を緩和する制御系を構成するかが重要な問題になる.そこで本研究課題の初年度では,着地ロボット実現へむけた糸口を探すべく,人が高所から落下し着地するときの脚部の運動をモーションキャプチャシステムを用いて詳細に調べ,その観測結果に基いて,着地時による衝撃力を緩和しながらバランスを回復することのできる制御則を構築する研究を行った.まず,モーションキャプチャシステムを用いた人の着地動作の計測では,1.人の着地動作では,着床力緩和制御とバランス維持制御の二つのモードが別々に存在しているわけではなく,両者が同時に行われているらしいこと2.足首や膝のスティッフネスは着地動作の直前と後で大きく変化すること3.反力ベクトルは着地直後には後方に傾き,それから前方,再び後方に傾いて止まるという一定のパターンを示すこと,などの興味深い事実が明らかになった.そこで次に,この観測結果と整合するように,着地とバランス制御を切り替えることなく統一的に実現できるような制御則を構築した.提案した制御則は生体の運動制御系に特徴的な反射とその適応的な抑制機構によって構成され,バランス制御・衝撃力緩和制御を統一的なフレームワークの中で実現することができる.提案した制御則の安定性は理論的に保証することができ,既に計算機シミュレーションによる動作確認までは成功している.(ロボット学会学術講演会にて発表)現在,提案した制御則の実現可能性,有効性を実際のロボットで確認するために,2リンク脚型ロボットの製作を行っている.
|
