2023 Fiscal Year Annual Research Report
多関節筋構造の活用と関節間協調制御による四脚ロボットの高運動性能化
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21K14124
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
佐藤 隆紀 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (10883572)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 脚ロボット / 多関節筋 / 生物規範機構 / 弾性機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，動物の筋骨格構造に特徴的な複数関節をまたがるように配置された多関節筋による身体内での力学的エネルギー遷移・伝搬のメカニズムを規範とした，機構設計と運動制御による脚ロボットの運動性能向上である．本年度は，主に脚下腿部の二関節間筋腱複合体を規範とした弾性機構を持つロボットのための，機構の効果を活用する運動の実現に向けた運動制御の研究に取り組んだ．1つ目に，動物の着地時の筋腱動態に着想を得た軟着地制御を提案した．着地時には，足先で床反力を受けることになるが，下腿部の二関節筋腱複合体機構は環境から受ける力と自らの身体運動のダイナミクスによって受動的に伸張する．この伸張状態に基づいて，適切なタイミングで関節剛性を調整することで，着地衝撃の弾性機構への一時的な蓄積とその散逸を制御し，リバウンドを低減した軟着地を実現した．2つ目に，前後脚の下腿部にそれぞれ二関節間筋腱複合体を規範とした機構を備えた四脚ロボットによる歩容制御に関する研究に取り組んだ．足先が接地している間に受ける床反力によって下腿部の二関節筋腱複合体機構が伸縮することに着目し，歩容リズムの制御にフィードバックすることで，適応的歩容が発現し，高効率な歩行ができることを，動力学シミュレーションでの検証によって確認した．今後の研究では，本課題で得られた知見を発展させ，ロボットによる俊敏ロコモーションの実現に向けて，全身に渡るエネルギー伝搬を効率よく運動に取り出す機構と運動制御の同時設計に取り組む予定である．
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