2012 Fiscal Year Annual Research Report
ＺＭＰ理論に基づく歩行が可能な足形状を有する受動歩行規範型二足歩行ロボットの開発
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22560245
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
古屋 信幸 山梨大学, 医学工学総合研究部, 教授 (50126653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 彰人 山梨大学, 医学工学総合研究部, 助教 (60516946)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | ロボット / 二足歩行 / 受動歩行 / ZMP理論 / 足形状 |
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| Research Abstract |
二足歩行ロボットの工学的応用を考えた場合、安定な歩行を実現するとともに、エネルギー効率を向上させる必要がある。人が行うような歩行をロボットに実現させることが必要である。そこで注目されているのが受動歩行と呼ばれる歩行形態であるが、平らで滑らかな斜面でしか安定歩行できない上、直立静止、加減速を伴う歩行など様々な歩行動作を制約するという欠点を持っている。そこで、従来、ロボットの歩行で確立されているZMP理論に基づく二足歩行にも、受動歩行にも適用可能な歩行制御法を確立する必要がある。人の歩行に注目すると、エネルギー効率の良いダイナミックスを生かした受動的な歩行を実現しているにもかかわらず、自由に地面に力を伝達して、歩行時にも直立静止時にも安定性を確保している。これは、人の足の構造に由来する特性といってよい。
本研究では人の足形状、特に関節構造に注目し、人の歩行の巧みさと安定性をロボットの歩行に適用させることを試みた。シミュレーションにより提案する足形状を有する受動歩行機の安定性を示し、受動歩行機を試作し、実験により周期的な歩行が可能であることを確認した。当初はラグランジュの方程式に基づき運動方程式を導いていたが、足構造が複雑になると適用が困難になるため、マルチボディダイナミクスに基づく解析が可能なソフトウェアを導入した。導入したソフトウェアを用いて、足裏と床との衝突による滑りや跳ねを考慮した床反力モデルを導き、受動歩行の解析モデルに組み入れ、準受動歩行の制御系を開発した。また、実機に使用するアクチュエータとしては、モータに比べて出力/重量比が高く、安定性の高い空気圧人工筋が有効と考え、ヒステリシス補償を組み込んだ空気圧人工筋の制御系を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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