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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Development of a new control strategy of a multilegged robot for high maneuverability using bifurcation structures

Research Project

Project/Area Number 17H04914
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

青井 伸也  京都大学, 工学研究科, 准教授 (60432366)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords多脚ロボット / ホップ分岐 / ピッチフォーク分岐 / 旋回 / 機動性
Outline of Annual Research Achievements

令和1年度は、昨年度までに構築したピッチフォーク分岐を利用した多脚ロボットの旋回制御系を改良することで、機動性の高い歩行だけでなく、自律的な歩行も可能にする制御系の構築を目的とした。
これまでの研究では、床の上に置かれた一つのターゲットに一度の急旋回を介して接近させる歩行実験を対象に、多脚ロボットの歩行力学系に内在するピッチフォーク分岐を利用する旋回制御系を構築し、効率良くスムーズな急旋回が実現できることを多脚ロボットの実機実験を通して実証してきた。しかしながら、この実験では歩行タスク中に一度の旋回しか考慮しておらず、多脚ロボットが自律的な歩行を実現するためには、状況に応じて何度も旋回するなど適宜進行方向を変える必要があった。更にその際、進行方向や曲率などその時々の状況に応じて最適な旋回条件が異なってくるため、それらの計算方法や実機実験における実現方法を確立する必要があった。そこで、床の上にターゲットを複数用意し、連続的にそれらのターゲットに接近させることで様々な条件での旋回を行う歩行実験を対象とした。そして、多脚ロボットの体軸剛性が可変となるように改良し、ピッチフォーク分岐の特性に基づいて多脚ロボットとそれぞれのターゲットの状態に依存した最適戦略を構築することで、効率良くスムーズに自律的な歩行が実現できることを多脚ロボットの実機実験を通して実証した。現在これらの成果をまとめ、学術論文誌に投稿する準備中である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Body torsional flexibility effects on stability during trotting and pacing based on a simple analytical model2020

    • Author(s)
      M. Adachi,S. Aoi,T. Kamimura,K. Tsuchiya,F. Matsuno
    • Journal Title

      Bioinspiration & Biomimetics

      Volume: 15 Pages: 055001

    • DOI

      10.1088/1748-3190/ab968d

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fractal mechanism of basin of attraction in passive dynamic walking2020

    • Author(s)
      K. Okamoto,S. Aoi,I. Obayashi,H. Kokubu,K. Senda,K. Tsuchiya
    • Journal Title

      Bioinspiration & Biomimetics

      Volume: 15 Pages: 055002

    • DOI

      10.1088/1748-3190/ab9283

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Disappearance of chaotic attractor of passive dynamic walking by stretch-bending deformation in basin of attraction2020

    • Author(s)
      K. Okamoto,S. Aoi,I. Obayashi,H. Kokubu,K. Senda,K. Tsuchiya
    • Journal Title

      Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems

      Volume: - Pages: 3908-3913

    • DOI

      10.1109/IROS45743.2020.9341800

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Body fexibility effect on rotary galloping based on a simple model2019

    • Author(s)
      T. Kamimura,S. Aoi,Y. Higurashi,T. Matsuo,N. Wada,K. Tsuchiya,F. Matsuno
    • Journal Title

      The 9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines

      Volume: - Pages: A27

    • DOI

      10.5075/epfl-BIOROB-AMAM2019-27

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Torsional body fexibility effect on stability in trot and pace based on a simple model2019

    • Author(s)
      M. Adachi,T. Kamimura,S. Aoi,K. Tsuchiya,F. Matsuno
    • Journal Title

      The 9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines

      Volume: - Pages: A30

    • DOI

      10.5075/epfl-BIOROB-AMAM2019-30

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Experimental investigation of turning maneuverability of a multilegged robot using pitchfork bifurcation2019

    • Author(s)
      R. Tomatsu,Y. Yabuuchi,S. Aoi,S. Fujiki,T. Funato,K. Senda,K. Tsuchiya
    • Journal Title

      The 9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines

      Volume: - Pages: B30

    • DOI

      10.5075/epfl-BIOROB-AMAM2019-69

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Modeling and robotic studies for exploring adaptation mechanism in locomotion2021

    • Author(s)
      S. Aoi
    • Organizer
      The Second University of Leeds - Kyoto University International Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Improving turning maneuver of a multilegged robot using pitchfork bifurcation2020

    • Author(s)
      S. Aoi
    • Organizer
      日本学術会議 第6回理論応用力学シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Disappearance of chaotic attractor of passive dynamic walking by stretch-bending deformation in basin of attraction2020

    • Author(s)
      K. Okamoto,S. Aoi,I. Obayashi,H. Kokubu,K. Senda,K. Tsuchiya
    • Organizer
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 受動歩行における吸引領域のフラクタル構造の出現メカニズム2020

    • Author(s)
      岡本耕太,青井伸也,大林一平,國府寛司,泉田啓,土屋和雄
    • Organizer
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'20)
  • [Presentation] 2脚ロボットを用いた共振特性に基づくwalk・trot 歩容遷移実験2020

    • Author(s)
      両角大輝,青井伸也,田村大樹,上村知也,安達真永,山田卓生,松野文俊,泉田啓,土屋和雄
    • Organizer
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'20)
  • [Presentation] 質量中心位置の前後非対称性がバウンド歩容に及ぼす効果の動力学解析2020

    • Author(s)
      山田卓生,安達真永,上村知也,早川智洋,青井伸也,土屋和雄,松野文俊
    • Organizer
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'20)
  • [Presentation] 吸引領域の形成過程から考える受動歩行におけるカオスアトラクタの消滅2020

    • Author(s)
      岡本耕太,青井伸也,大林一平,國府寛司,泉田啓,土屋和雄
    • Organizer
      日本応用数理学会2020年度会
  • [Presentation] 進行波と後退波が多足歩行に及ぼす機能的相違の分析2020

    • Author(s)
      安部祐一,青井伸也,昆陽雅司,田所諭
    • Organizer
      システム・情報部門学術講演会(SSI2020)
  • [Presentation] Locomotor intelligence of animals and robots2019

    • Author(s)
      S. Aoi
    • Organizer
      Workshop on Robotics and Artificial Intelligence
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Simple multi-legged model reveals that Retrograde-wave gait rather attenuates body oscillation than Direct-wave gait2019

    • Author(s)
      Y. Ambe,S. Aoi
    • Organizer
      The 3rd International Symposium on Swarm Behavior and Bio-Inspired Robotics (SWARM2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Body fexibility effect on rotary galloping based on a simple model2019

    • Author(s)
      T. Kamimura,S. Aoi,Y. Higurashi,T. Matsuo,N. Wada,K. Tsuchiya,F. Matsuno
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Torsional body fexibility effect on stability in trot and pace based on a simple model2019

    • Author(s)
      M. Adachi,T. Kamimura,S. Aoi,K. Tsuchiya,F. Matsuno
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Experimental investigation of turning maneuverability of a multilegged robot using pitchfork bifurcation2019

    • Author(s)
      R. Tomatsu,Y. Yabuuchi,S. Aoi,S. Fujiki,T. Funato,K. Senda,K. Tsuchiya
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] センサフィードバックによる多足歩行の多様な波の創発とその存在理由2019

    • Author(s)
      安部祐一,青井伸也,土屋和雄,松野文俊
    • Organizer
      システム・情報部門学術講演会(SSI2019)
  • [Presentation] 体幹のねじりを用いるTrot 歩容のシンプルモデルを用いた数理解析2019

    • Author(s)
      安達真永,上村知也,青井伸也,松野文俊
    • Organizer
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'19)
  • [Presentation] 体幹柔軟性を持つ四脚シンプルモデルにおける飛翔期の形状に着目した走行運動の動力学解析2019

    • Author(s)
      上村知也,青井伸也,土屋和雄,松野文俊
    • Organizer
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'19)

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Published: 2021-12-27  

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