2017 Fiscal Year Research-status Report
Motion/Force Control of Humanoid Robot Based on Reaction Null Space
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17K00371
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
佐藤 大祐 東京都市大学, 工学部, 准教授 (40344692)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Dragomir Nenchev 東京都市大学, 工学部, 教授 (80270809)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 知能ロボティクス / モーションプランニング / ヒューマノイドロボット / モーション・フォース制御 / 反動零空間 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ヒューマノイドが実用的な力作業を実現する上で必要とする、全身の姿勢維持しながら、作業対象、環境、利用する道具、そのほかの作業条件に適した全身運動を積極的かつ力動的に実現できるモーション・フォース複合制御法の開発である。ヒューマノイドによる力作業では、作業のために接触部における力と運動の同時制御を実現するとともに、転倒回避のための全身の姿勢維持と作業に適した全身姿勢を取って積極的に活用することが重要であり、本研究では、幾何学的冗長性を有するヒューマノイドの四肢に対して、反動零空間（Reaction Null Space: RNS）に基づくモーション・フォース複合手先動力学制御手法（以降：RNS手先動力学制御手法）を開発し、シミュレーションと実際のヒューマノイドの実作業に適用し、その有効性を検証する。
平成29年度の研究計画では、RNS手先動力学制御の理論構築、制御設計の理論統合、制御理論の動力学シミュレーションによる検証から研究を開始し、現有の小型ヒューマノイドHOAP-2の両手足先端に力覚センサを追加して本制御を実際のヒューマノイドに適用して作業実験を行い、有効性を評価する計画であった。
RNS手先動力学制御手法の理論を構築し、多体系動力学シミュレータに多リンクの接触状態表現を定式化すること、本制御法を適用することはほぼ終えることができた。また、低自由度マニピュレータの動力学シミュレーションからこれらの有効性を検証した後、HOAP-2モデルによる本制御法を用いた動力学シミュレーションを行い、実機での実験を前にその有効性を検証することも開始した。
しかし、本制御に基づく作業動作実験を行うため、現有のHOAP-2を改造し、両足先の2カ所に新規購入する小型力覚センサを備え、作業時に加わる力・モーメントを計測可能にした実験システムの構築が計画通りに進まなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成29年度の研究計画においては、RNS手先動力学制御の理論構築、制御設計の理論統合、制御理論の動力学シミュレーションによる検証から研究を開始し、現有の小型ヒューマノイドHOAP-2の両手足先端に力覚センサを追加して本制御を実際のヒューマノイドに適用して作業実験を行い、有効性を評価する予定であった。具体的には、HOAP-2を改造し、両足先の2カ所に新規購入する小型力覚センサを装備させ、両手先の現有の力覚センサと併用することで、作業時に加わる力・モーメントを計測可能にした実験システムを構築し、HOAP-2の片腕を用いた壁面の清掃作業に対するモーション・フォース複合制御および反動制御実験を行い、実作業における有用性を検証する予定であったが、詳細な設計を進めた時点で、計画時に購入を検討した力覚センサでは求める制御に対する性能が不十分であることが判明した。よって、センサの再選定が必要となり、HOAP-2に対する設計案を見直すこととなった。また、選定結果により性能が保証された力覚センサは当初購入予定の製品よりも高額であったことから、研究計画における予算計画および備品利用計画の見直しが必要となり、その変更に時間を要したことから、平成29年度の研究計画の3分の1程度を完了することができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度以降の研究計画については大きな変更を行うことはしないが、平成29年度に実施できなかった以下の二つの計画を実行し、その進行状況を踏まえた上で、平成31年度の研究計画を調整する。
(1) HOAP-2を改造し、両足先の2カ所に新規購入する小型力覚センサを装備させ、作業時に加わる力・モーメントを計測可能にした実験システムを構築する。
(2) HOAP-2の片腕を用いた壁面の清掃作業に対するモーション・フォース複合制御および反動制御実験を行い、実作業における有用性を検証する。
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| Causes of Carryover |
現有の小型ヒューマノイドロボットHOAP-2を改造し、両足先の2カ所に新規購入する小型力覚センサを装備させ、両手先の現有の力覚センサと併用することで、作業時に加わる力・モーメントを計測可能にした実験システムを構築し、HOAP-2の片腕を用いた壁面の清掃作業に対するモーション・フォース複合制御および反動制御実験を行い、実作業における有用性を検証する予定であったが、詳細な設計を進めた時点で、計画時に購入を検討した力覚センサでは求める制御に対する性能が不十分であることが判明した。よって、センサの再選定が必要となり、HOAP-2に対する設計案を見直すこととなった。また、選定結果により性能が保証された力覚センサは当初購入予定の製品よりも高額であったことから、研究計画における予算計画および備品利用計画の見直しが必要となった。
以上が理由となり、現有の小型ヒューマノイドロボットHOAP-2の両手足を改造するための設計開発費、機械部品費・電気電子部品費、制御コンピュータの購入費用などを支出できなかったため、次年度使用額が生じた。平成30年度前半に研究計画の遅れを取り戻し、平成29年度に実施されなかった研究計画を遂行するため、次年度使用額は当初の目的通りに支出する。また翌年度分の助成金についても申請時の計画通りに使用する。
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Research Products
(4 results)
