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

2022 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．研究実施手順は以下の通りである．全身力覚推定法を構築し，まず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．2段階目の接触位置推定の計算時間の計測を行う．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４年度の研究実績は下記の通りである．全身力覚センシングシステムの有効性の実験的評価を行うための実験システムとして，ウレタンゴムSEAを用いた多脚ロボットを制作した．この実験システムを用いて，足先が受ける力の推定および胴部が受ける力の推定システムを実装し，検証実験を行った．昨年度までに構築した全身力覚推定システムは，胴部に印加される力の位置も推定可能であるが，本年度は実装・試験を行っていない．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

来年度が最終年度であるが，全身力覚推定システムのロボットへの実装が完了していないため，やや遅れていると判断した．

Strategy for Future Research Activity

本研究のゴールである，直列弾性アクチュエータを用いた多脚ロボットの全身力覚センシングシステムの構築に関し，推定システムは構築が完了している．全身力覚センシングシステムを開発した実験システムに実装し，有効性の実験的評価を行う．

Causes of Carryover

想定より安価に多脚ロボットを開発できた．ロボットシステムの維持管理のための予算として，次年度に支出予定である．