2018 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ことである。
平成30年度の研究計画では、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、令和元年度の研究計画を調整することとした。
(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。
しかし、研究代表者が所属機関における教員特別長期研修の許可を受けたことから、関連はするが本研究課題とは異なる在外研究を進めることとなったため、本研究課題の活動を一時中断せざるを得ない状況となった。よって、上記の研究計画を変更し、研究分担者による理論構築およびダイナミクスシミュレーションを用いた研究を重点に置いた活動を行い、その結果、国内講演会、国際会議、書籍などの実績を多数上げることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
平成30年度の研究計画では、平成29年度に実施できなかった二つの計画、(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ことと、(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ことを実施し、さらに平成30年度の研究計画である、双腕による作業を考慮してRNSに基づく内力制御の理論構築、これに基づく制御理論の動力学シミュレーションおよびHOAP-2による追加実験を実施する予定であった。
しかし、研究代表者が所属機関における研修制度を利用することとなったため、研究計画を変更し、以下の内容を研究分担者が重点的に進めることで研究活動を継続した。
(1) 双腕による力作業を考え、RNSに基づく内力制御手法の理論を構築する。HOAP-2をモデルとした動力学シミュレータに内力制御手法を組み込み、シミュレーションからその有用性を検証する。
(2) 本年度までの成果に基づいて、Correonoidシミュレータ上に本制御手法の機能を持つモジュールを作成する。
研究計画の遅延をできる限り抑えるための対策を取ったが、実際のロボットHOAP-2を利用した作業実験が実現されていないため、実施内容はダイナミクスシミュレーションにとどまっており、当初の研究計画からは遅れてしまった。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度はまず、研究計画に大きな違いが出ているため、計画が遅れている現状も踏まえて、研究遂行状況を研究組織全体で確認し直す。ただし、平成29年度に実施できなかった以下の二つの計画については早急に実施する内容であるため、検討には含まずに実行する。
(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。
その後、平成30年度の研究計画において進んでいない以下の内容と、本手法の適用対象をHRP-2とする平成31年度計画案を合わせて見直し、令和元年度内に実現できる内容について研究活動を鋭意進めていく。
(1) 直立中に片腕および両腕を用いた窓やホワイトボード、ライトの清掃作業や、机拭き作業への適用を検討する。HOAP-2を用いて、垂直面上および水平面上における片腕および両腕のモーション・フォース複合制御と内力制御の作業実験を行う。
(2) 円筒形や球面の曲面での作業モデルを動力学シミュレータへ導入し、曲面上のモーション・フォース複合制御と内力制御を、HOAP-2の動力学シミュレーションにより検証する。また曲面上におけるモーション・フォース複合制御と内力制御を、HOAP-2による実機実験により検証する。
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| Causes of Carryover |
研究代表者が所属機関における教員特別長期研修の許可を受けたことから、関連はするが本研究課題とは異なる在外研究課題を進めることとなったため、本研究課題の活動を一時中断せざるを得ない状況となった。これが次年度使用額が生じた理由である。
令和元年度の使用計画としては、平成29年度終了時に発生していた力覚センサの再選定とHOAP-2に対する設計案の見直しによる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修正して計画を進める。平成30年度以降の実施されなかった研究計画については、遂行する計画内容に大きな違いはないため、当初の研究計画にある費目別の使用額に添って実施することとし、問題があれば適宜改善を図る。
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