2021 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, 理工学部, 准教授 (40344692)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Dragomir Nenchev 東京都市大学, 理工学部, 名誉教授 (80270809) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ヒューマノイドロボット / モーション・フォース制御 / モーションプランニング / 角運動量分配 / 接触レンチ分配 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒューマノイドロボットが実用的な力作業を実現するためには、全身の姿勢を維持しながら、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実現できるモーション・フォース複合制御法の開発が必須であり、本研究課題では、幾何学的冗長性を有するヒューマノイドロボットに対して、作業のために接触部における力と運動の同時制御と、転倒を回避しつつ力作業に適した全身姿勢を積極的に活用する姿勢維持制御を両立する反動零空間に基づくモーション・フォース複合手先動力学制御手法を開発し、シミュレーションでの理論検証と、実際のヒューマノイドロボットによる実作業実験での有用性検証を目的としている。
再々延長後の令和3年度の研究計画では、令和2年度に検討した研究計画で実施が困難であった実際のヒューマノイドロボットによる力作業実験を、その課題内容や実施体制を再調整して取り組むこととし、（1）片腕・両腕・道具を用いた、床面や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の実機実験、（2）接触摩擦を考慮可能な接触レンチ分配手法GIWC-GIによるモーション・フォース複合制御と内力制御とRNSに基づく冗長解法を利用した実機実験による有用性の確認、（3）ステップや歩行を伴う片腕・両腕を用いた力作業への開発した制御手法の適用の3項目の課題の実施を予定していた。
しかし、令和3年度もコロナ渦による影響は大きく、所属機関における活動制限の中で実際のヒューマノイドロボットによる実験を断念した。その代わりに、（1）空間運動量平衡原理と角運動量の分配に基づくヒューマノイドロボットのダイナミックな全身運動の生成と制御と、（2）作業時の特異姿勢を回避可能なつま先を有するヒューマノイドロボットによる動作生成の、二つについてシミュレーションによる理論検証を行い、その有効性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
実施を予定していた（1）片腕・両腕・道具を用いた、床面や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の実機実験、（2）接触摩擦を考慮可能な接触レンチ分配手法GIWC-GIによるモーション・フォース複合制御と内力制御とRNSに基づく冗長解法を利用した実機実験による有用性の確認、（3）ステップや歩行を伴う片腕・両腕を用いた力作業への開発した制御手法の適用の3項目の課題については、コロナ渦が要因となり、実機実験をすべて断念せざるを得なかったが、制御手法開発については着実な進展はできたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となる令和4年度の研究計画では、これまでに開発してきたRNSに基づく冗長解法を利用した全身運動と四肢の接触レンチ制御によるヒューマノイドロボットの制御コントローラの有用性をシミュレーションによって検証することを継続しつつ、実際のヒューマノイドロボットによる力作業の実機実験に適用する。具体的には以下の3項目の実施を予定する。
（1）平面に対するモーション・フォース複合制御および反動制御の実機実験
（2）ステップや歩行を伴って片腕・両腕によって用具を用いた壁面や床面の清掃作業の実現
（3）傾いた斜面上や複数の接触面内など、複雑な作業環境下での力作業を実現するため、全身運動の制御モデルに接触レンチ分配手法GIWC-GIを導入したモーション・フォース複合制御と内力制御の導入とそれを用いた実機実験
これまでの計画の遅れによる影響が大きいため、（1）と（2）の実験実施を優先し、（3）は追加目標として可能な範囲で実施する。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルスによる社会情勢の変化により、令和3年度の研究計画を大きく変更せざるを得なかったため、次年度使用額が生じた。
令和4年度は、当初の研究計画にある費目別の使用額に添って執行を進め、小型人型ロボットの機構部品費および製作費、そのほかの実験用機械・電気電子部品費などを年度前半に購入する。また、2年間の研究計画の遅延をできる限り修正し、本研究課題を遂行する。
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