Development of a full-body force sensing system for improving collision safety of multi-legged robots

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K14692
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 梅本 和希 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (10734428)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 全身力覚センシング / 多脚ロボット / 拡張状態オブザーバ / 外乱オブザーバ

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，多脚ロボットの移動時の安全性を高めるための，全身力覚推定システムの構築である．本システムはギャロップ走行などの早い移動時の衝突で故障しないものでなければならない．本システムは申請者らが過去に提案した直列弾性アクチュエータ(SEA)を備える多脚ロボットの力覚センサレス足先反力推定法を拡張して足先反力に加え胴部に働く力とモーメントを同時に推定し，さらに力とモーメント推定に基づく胴部への力が加わる位置の推定を組み合わせることにより実現される．推定法は2段階で構成され，1段階目は力とモーメントの動的推定，2段階目は接触位置推定である．また，開発したロボットに適用し，推定精度とリアルタイム性を検証する.
実施計画は以下の通りである．令和2年度には，全身力覚推定法の構築と，１段回目の動的推定で要する計算時間と遅れ時間の計測を行う．令和3年度には，2段階目の接触位置推定の計算時間の計測を行う．令和4，5年度にシステム全体を統合し全身力覚推定システムの推定遅れと誤差を評価する．
昨年度は，全身力覚推定法を構築し，3リンクマニピュレータを作成し本力覚推定法を実装した．マニピュレータに外部から力を加え，リアルタイムで推定が可能かの検討を行なった．申請当初の実施計画と比べ，検証の対象が変更された以外は．順調に研究が進行している．検証に用いたものが多脚ロボットからマニピュレータにマニピュレータに変更されたが，アルゴリズムはほとんど同一であり，今後多脚ロボットでの検証を進める予定である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

全身力覚推定法を構築し，3リンクマニピュレータを作成し本力覚推定法を実装した．マニピュレータに外部から力を加え，リアルタイムで推定が可能かの検証実験を行なった．本実験により，リアルタイムでの力推定が実現できることが確認された．動的な運動の申請当初の実施計画と比べ，検証の対象が変更された以外は．順調に研究が進行している．検証に用いたものが多脚ロボットからマニピュレータにマニピュレータに変更されたが，アルゴリズムはほとんど同一であり，今後多脚ロボットでの検証を進める予定である．

Strategy for Future Research Activity

実施計画は以下の通りである．令和2年度には，全身力覚推定法の構築と，１段回目の動的推定で要する計算時間と遅れ時間の計測を行う．令和3年度には，2段階目の接触位置推定の計算時間の計測を行う．令和4，5年度にシステム全体を統合し全身力覚推定システムの推定遅れと誤差を評価する．
令和3年度は，多脚ロボットシステムの整備を行い，多脚ロボットシステムを用いて推定法1段階目の動的推定の実現可能性の実験的検討を行う．また，2段階目の接触位置推定の計算時間の計測をあわせて行う．