2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Minimal Two-legged Walking and Running Mechanism Based on Passive Dynamical Mechanism
| Project/Area Number |
16H04302
|
|---|
| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
佐野 明人 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80196295)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池俣 吉人 帝京大学, 理工学部, 講師 (70467356)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | ロボティクス / 受動的力学機序 / 歩行・走行 / データ駆動 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
受動的な力学機序（力学メカニズム）を規範とすることは普遍性があり，これを持続的に発展させる意義がある．本研究では，ミニマルな2脚歩行・走行機構を開発し，実機実験によりその有用性を示した．簡単な介入操作以外は全て受動的な振る舞いであり，受動的力学機序を規範としている．
歩行に関しては，外部フレームや上体の揺動慣性体はなく，数歩であるがより自立性の高い歩行を実現した．新しい脊椎機構により上体と脚が上手く相互作用し，滑らかな脚運動を実現している．また，おもりのある上体上端の辺りの動きは，頭をもたげるようにはならず比較的並進に近い動きとなっている．さらに，歩行機の横の実験者の介入はこれまでになく小さくなっている．これは，股関節周りの剛性が高まったことから歩行機全体がしっかりとして，骨盤の前後傾が緩和された感じで安定感が高まったと思われる．なお，サーボモータにより前額面の姿勢制御を行い，ヒトアシストの比率を下げて自立性のさらなる向上を図った．
走行に関しては，最小限のヒトの介入のみで，遠隔蛇管ワイヤ駆動し，弾性体やバネ付ワイヤ拘束を複合して用いることで，受動的な振る舞いを規範とした走行を実現した．さらに，ヒトによる遠隔蛇管ワイヤのレバー操作を電動化による自動操作に転換した．左レバーはレバー角度に対するトルクパターンを入力としたフィードフォワード制御を行い，右レバーは逆位相で位置制御することとした．合わせて，上方からの紐アシストを自動操作に切り替えた．実験の結果，ヒトが一切介入しない完全自動化を実現した．これにより，今後再現性の向上や定量的な解析が可能になると考えている．
なお，統合実験環境での実験データが蓄積され，安定化制御，動作推定と転倒予測，異常検知による破損予測，調子評価などの領域で，データ駆動型アプローチを活かした．
|
| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
