2017 Fiscal Year Research-status Report
マスタスレーブ二足歩行ロボットのための実時間シミュレータ・ベースト制御技術開発
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16K14185
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
菊植 亮 広島大学, 工学研究科, 教授 (90362326)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 二足歩行ロボット / 実時間シミュレーション / マスタスレーブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に構築した制御則は，体幹からの足首相対位置をマスタデバイスから指令し，足首関節でバランス維持を行うというものであった．この方法は必ずしも直感的に操作しやすいものではなく，また，足首関節に負担がかかりすぎるという難点があった．本年度は抜本的な改良を行った．
【１】前年度の手法はトルク指令ベースであったが，今年度は，位置指令ベースで制御系を構築しなおした．具体的には，設定した目標ZMPを実現するために，重心ヤコビアンを用いて目標重心速度・加速度を算出し，それにあわせて各関節を角度制御するという方針で制御系を構築した．これにより，バランス維持のための負担がすべて足首関節に加わるという問題は解消された．
【２】前年度の手法では，脚の関節可動域の制限によって，大きい歩幅での歩行が出来ないという難点があった．特に片足支持期において，脚を伸ばして遠いところに遊脚を下ろすことができない状況が発生した．この問題を解決するために，脚自由度の制御タスクに優先度を設けて，可動域限界に近づく関節数にあわせて優先順位の低いタスクから無視するようなアルゴリズムを構築した．具体的には，脚関節が可動域限界に近づいたときに，胴体姿勢の自由度に対する拘束を順次はずしていく方針のアルゴリズムを構築した．その結果，遠くに脚を伸ばすときにはロボットが胴体を自然に傾けるようになり，広い歩幅で歩けるようになった．
【３】マスタデバイスは，常に原点復帰の復元力を発生するようにした．上記の制御則とこのことの組み合わせによって，操作者にとって自然で直感的な操作が可能になった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に構築した実験・シミュレーション環境において，全く新しい形態の制御則を構築して実装することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
【１】シミュレータ環境を改善し，段差や不正地などを実装する．
【２】現在は常に静的平衡を保ちながらの運動であるが，今後は，動歩行のフェーズを取り入れてより素早い動作を実現できるように改良する．
【３】ZMP（ゼロモーメントポイント）の実測値を有効に用いることによって，未知の外力が加わる状況においても足の上げ下ろしが自在にできるような制御則を構築する．
【４】制御則を理論的に洗練した上で，早期の論文投稿を目指す．
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| Causes of Carryover |
旅費の見積もりなどで誤差が生じたためである．情報収集・成果報告のための旅費および論文投稿料として使用を計画している．
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