2019 Fiscal Year Research-status Report
不安定な搭乗型機器上でのヒューマノイドの拡張型バランス安定化と移動形態の可変構成
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19K20373
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
木村 航平 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任助教 (50839230)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ヒューマノイドロボット / 搭乗型機器 / 安定余裕最大化 / 転倒防止機能 / 脚車輪型ロボット / 移動ロボット / バランス安定化 / 移動形態の可変構成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，不安定な搭乗型機器上でのヒューマノイドの行動実現の拡張と検証を目的とし，二脚ロボットの足部に受動車輪を取り付けて活用することで，片足を足裏で接地させてもう一方の足を車輪で接地させる遊脚が存在しない移動法を確立した．
提案した移動法によって，移動時の支持多角形の拡張に基づく安定性，外界に存在する障害物に対するロバスト性と転倒しないための緊急停止性，横方向への揺動を抑制した環境適応性，各々の効果が得られた．
移動法を実現する方策として，脚と車輪で拡張された支持多角形内においてロボットの重心をどのように投影させれば最適なバランス安定化を図ることができるかを解く安定余裕最大化と，事前の行動計画のみでは対処が困難な実環境上でのロボット実機の転倒要因に対する転倒防止機能をそれぞれ提案した上で，最終的に実機実験による効果の検証を行った．
当該成果は，脚型ロボットに特殊な機構を組み込むことや，新規のアクチュエータ追加と電装系の収納構成の見直し等を施すことなく，脚車輪型ヒューマノイドの行動実現と移動形態を拡張する立ち位置にある．
また，本年度は，不安定な搭乗型機器として左右独立した分離型セグウェイを導入し，運転操作，乗り込み行動，片足立ちによるセグウェイ上でのバランス安定化の検証を等身大ヒューマノイド実機を用いて行った．
並行して，移動形態の可変構成を目的とした，倒立振子への形態遷移が可能な小型ヒューマノイドの開発と，転倒しても自力で復帰が可能な転倒復帰機能の構築を進めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の取り組みとして，ヒューマノイドの不安定性を解消することが可能な受動車輪を活用した遊脚の存在しない移動法を提案することで，研究課題に設定している拡張型バランス安定化の確立が進められている．
拡張型バランス安定化を実現する方法論として，安定余裕最大化と転倒防止機能の提案と実装を行い，汎用的な脚車輪型ロボットに適用可能な形として一般化を行っている．
当該成果は査読付き国内会議において発表済みであり，論文投稿推薦をもとに学会誌論文への執筆と投稿を行っている．
また，研究課題である移動形態の可変構成に関しても，倒立振子へ形態遷移可能なプロトタイプの小型ヒューマノイドを用いた実機検証が進められている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究として，本年度に実機検証で取り組んだ不安定な搭乗型機器である両足分離型セグウェイ上での等身大ヒューマノイドのバランス安定化の拡張，およびそれに対する課題解決を進めていく．
課題として挙げられる，一輪の片側セグウェイ上での片足立ちにおける左右方向のバランス安定化や，乗り込み行動におけるヒューマノイドの足の着地位置の適応的な補正等に対する解決方策の提案を目指す．
並行して，ヒューマノイドの身体構成の一部が変化して搭乗型機器のように振る舞う対象に対しても，提案手法の有用性を示した移動形態の可変構成法の確立を目指す．
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| Causes of Carryover |
当該年度の計画で予定していた物品費として，実験用の搭乗型機器，および実験データの収集と分析を目的とした計算機やストレージ等が挙げられるが，所属研究機関の既存の実験機器ならびに計算機システムを利用した研究を実施したため次年度使用額が発生した．
また，学会発表は国内旅費による執行のみであったことも理由として挙げられる．
次年度の使用計画として，実機実験で想定されるヒューマノイドロボットの修理費およびロボット使用パーツの予備費，雑誌論文の掲載料や国際会議での発表における旅費等に割り当てる予定である．
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