2021 Fiscal Year Annual Research Report
ヒューマノイドの構成要素解析に基づく身体構造構成法の解明と全身動作制御への応用
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19K20372
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小島 邦生 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (50839131)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ヒューマノイド / 関節トルク制御 / 跳躍動作実現 / 身体構造の構成法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではヒューマノイドの全身動作実現に向けた身体動作機能の達成目標として
A.環境との多様な接触を伴う動作を行うための関節のトルク追従性，B.正確かつ高速に四肢を操作するための関節の角度・角速度追従性，C.ロボットが全身で動的動作を実現するための高い駆動出力/重量比の3項目を設定した．
研究計画は研究実施計画に示したi)~iii)の3段階で構成され，2021年度はiii) 設計・開発したヒューマノイドを用いることでダイナミックな動作や環境との接触動作を実現する全身制御則を解明することについて取り組んだ．2020年度までにシミュレーション上での跳躍動作や走行動作の実現と，動的な動作を実現するためのハードウェア開発(目標C)を行ってきたが，2021年度は実機における跳躍着地時の衝撃力を吸収するための着地待機中および着地後の重心軌道・遊脚軌道の計画・再生成法と，関節レベルと全身レベルでのトルク制御則の解明に取り組んだ．これにより実機の跳躍動作において高速に脚を制御(目標B)しながら数十mm程度の着地面高さの誤差により生じる衝撃力を吸収できる(目標A)ことが分かった．また同様の制御を歩行動作に適用し平らな床平面を仮定した歩行制御において屋外の実環境での不整地を踏破することができたことから，その衝撃吸収制御は不整地での歩行動作の着地衝撃力の吸収においても多大な効果を発揮することが実証することができた．これまでに跳躍動作に加えて芝生や木の根，庭石などを含む不整地の踏破を実機のロボットにおいて実現している．以上より動的全身動作を行うことができるヒューマノイドロボットの身体構造の構築法を確立しその構造を用いることで従来のヒューマノイドロボットでは困難であった跳躍や不整地歩行動作を達成できるような全身制御則を解明するという，本研究の目的を達成することができた．
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