2021 Fiscal Year Annual Research Report
Realization of responsive multi-contact locomotion system in complex unknown environments
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21H01300
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
森澤 光晴 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 副連携研究ラボ長 (00392671)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
熊谷 伊織 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (60803880)
室岡 雅樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (70825017)
Escande Adrien 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (00835374) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ヒューマノイドロボット / 多点接触運動計画 / 多点接触運動制御 / 3次元自律移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、ヒューマノイドロボットによる手足を自在に組み合わせて3次元移動する多点接触運動を即時的に生成するにあたって、多点接触運動計画と多点接触運動制御に問題を切り分けて理論的な枠組みの構築を行った。始めに多点接触運動計画について、多点接触運動のモーションデータベースを構築するための手法について検討し、モーションデータベースとして、手や足のランダムな位置・姿勢列を用いて事前に学習して微分可能な可到達領域を生成することで、最適化問題として接触位置を含む多点接触運動を計画する手法を開発した。本手法を用いて、手足を用いた多点接触運動計画に加え、二足歩行の着地位置計画問題やマニピュレーターの手先軌道計画などのシミュレーションによる動作生成を行い、幅広い応用が可能であることを示した。
次に重心運動方程式に着目した多点接触運動制御アルゴリズムの開発について、重心の運動量、角運動量に関する6次元の運動方程式の線形化モデルを用いて、事前に計画した接触位置を用いた多点接触運動生成および接触位置の摩擦制約を考慮した最適力分配に基づく多点接触運動制御手法を開発した。本手法は、従来手法と比較して計算コストが小さく、従来手法のような動作生成の実行周期を制御周期と分けて実行する必要はなく、これまでに我々が所有するヒューマノイドロボットで実現されてきた二足歩行や全身運動と同等の制御周期で実行することが可能である。また本手法を用いて、梯子、手摺を利用した階段移動、不整地などの様々な環境でシミュレーションによる有効性を確認した。本成果を国際論文誌に投稿し採択された。
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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
①即時的に多点接触運動を生成するためのモーションデータベースの構築、および②動力学シミュレータを活用したモーションデータベースのデータ自動生成については、比較的簡易な環境について、接触位置を含む多点接触運動計画手法で動作生成することができたが、本研究で対象としている隘路度の高い環境へ対応するには手法の改善が必要である。③重心運動方程式に着目した多点接触運動制御アルゴリズムの開発についても、簡易な環境において実時間で実行することができた。④実環境における自律移動の実証については、本年度はシミュレーションを中心とした性能評価を行っていたため、当初の予定通り次年度以降に行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
①即時的に多点接触運動を生成するためのモーションデータベースの構築、および②動力学シミュレータを活用したモーションデータベースのデータ自動生成については、これまで接触遷移の順序が固定であったのを接触遷移の順序も動作計画に含めるようにすることで隘路度の高い環境へ対応することを目指す。また③重心運動方程式に着目した多点接触運動制御アルゴリズムの開発についても、より複雑な環境で動作するには現在の接触位置だけでなく未来の接触制約を考慮することが望ましいため、より汎用性を高めた手法を開発する。④実環境における自律移動の実証については、検証用の環境を準備し、手法の有効性について確認することを目指す。
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