2007 Fiscal Year Annual Research Report
ヒューマノイドによる全身を使った器用な物体の把持と操作の実現
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17360120
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
有隅 仁 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 知能システム研究部門, 主任研究員 (00356388)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横井 一仁 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, グループ長 (40358304)
原田 研介 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 主任研究員 (50294533)
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| Keywords | ヒューマノイドロボット / ダイナミクス / 全身マニピュレーション / リフティング / インパクト / 最適化法 / 動力学シミュレーション |
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| Research Abstract |
本年度は、ヒューマノイドロボツトの全身運動により対象物を動的に移動させて把持状態を遷移させるための運動計画法ならびに制御手法を明らかにし、賃機によりその動作を実現した。具体的には、物体の把持状態を変える動作として、環境に接しながら重量物を把持する状態からロボットのみの接触による物体把持状態へ変えて動的に物体を操る動作を取り上げ、その動作生成法を検討した。まず、ロボットの関節の出力が均一でないことに着目して、低出力部の特異姿勢ならびに高出力部の操作性の高い姿勢を考慮した静的安定な初期・最終把持状態を導出する手法を開発した。次に、静的には関節駆動脈の出力飽和が生ずる初期-最終間の不安定な領域を動的に移動させるために、高出力部による物体加速動作ならびに素早く物体の下に潜り込む動作を組み合わせた物体持ち上げ法を提案し、閑却駆動源のトルク-角速足にMする出力限界、zMPを規範とした安定性等を拘束条件として、駆動脈の発熱量が最小となる持ち上浮動作を内点法に基づいた最適化法によって生成するアルゴリズムを開発した。また、ロボットや物体、環境とのそれぞれの間の接触点において、Effective Massの概念から導かれる運動方程式を反復法によって解くことにより接触力を高速に計算するアルゴリズムを開発した。さらに、そのアルゴリズムを川田工業株式会社製のヒューマノイドロボットHRP2のモデルを持つ動力堡シミュレータに導入した。このシミュレータを用いてロボットの自重の60%以上の重量物を頭上の尚さへ安定に持ち上げることができることを示した。また、触覚センサによる接触点の実時間検出動作を確認した。最後に、実機のロボットにより重量物体を5秒以内で持ち上げる高速な動作を実現した。得られた研究成果の一部を国内学会および国際会議にて発表した。
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