2019 Fiscal Year Annual Research Report
Upper body motion control method of humanoid robot based on angular momentum compensation mechanism of human
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18K18132
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
大谷 拓也 早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (70777987)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ロボティクス / ヒューマノイド / 走行 / 角運動量 / 上半身 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人間型ロボットの移動能力向上に向け，走行動作生成に関する研究が行われているが，未だ人間と同等の速度で安定して走ることができない．その原因として，既存研究の多くは脚の動きにのみ注目しており上半身は1つの質点として扱っている．一方，人間は体幹や腕の振りにより角運動量を発生させ，脚の動きにより生じる角運動量を相殺することで安定化を行っている．そこで本研究では，人間の運動時の角運動量補償メカニズムに基づく上半身運動制御手法を明らかにした．具体的な研究方法として，提案手法の具体化およびシミュレーションを用いた有効性検証を行い，提案手法を人間型ロボットに適用し運動時の安定性を評価した．
脚の運動制御は既存研究にてさまざまに提案されており，これはそのまま用い，その脚の運動を行った際の角運動量を計算し，立脚中には上半身により同等の角運動量を発生させることで全身の角運動量が小さい状態を維持し，跳躍中には全身の角運動量が保存されることから，ロボットの腰部の回転を防ぐように上半身により角運動量を発生させる運動制御とした．動力学シミュレーションを用いて提案手法の有効性を検証した．シミュレーションにより，提案手法を用いない場合は跳躍中に腰部が大きく回転し着地に失敗してしまうが，提案手法を用いることで複数回の連続跳躍を行ってもその都度空中にて腰部姿勢を安定化させられることを確認した．開発した運動制御手法を，申請者が開発している人間型ロボットにて実行することで有効性を検証した．検証のために必要な作業として，確立した制御手法をロボットのプログラムへ組み込み，実験時のロボットの傾き計測に必要となる高精度姿勢センサをロボットへ搭載した．実際のロボットでは，上半身を用いることで安定性および跳躍力が向上できることを確認した．
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