2010 Fiscal Year Annual Research Report
力学変容系としての人の運動理解と次世代人型ロボット制御の基盤構築
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22680018
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
杉原 知道 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70422409)
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| Keywords | 運動制御 / 非線形力学系 / ロボティクス |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、人の運動を、身体・環境・制御器の三者が生み出す「力学系の変容」として理解する新たなパラダイムを確立すること、およびこれに基づいて、人型ロボットの多様な全身運動を統一的に実現する大域的安定な制御器設計のための基盤理論を開発することである。本年度得られた成果は次の通りである。
1.研究代表者自身の先行研究において、定常的な立位制御と定常的な歩行、それらをつなぐ過渡的な運動の三者をシームレスに制御する枠組が提案されていた。大域的安定な全身運動実現のためには、強い摂動(外力)が加えられたときに、上記のどの状態にあっても転倒を避ける踏み出し運動へと連続的に移行し、また転倒を回避した後は速やかに元の運動へと復帰する制御が不可欠である。これを、立位化安定判別条件に基づいて、安定な制御の上に一時的に安定化に矛盾する制御器を重畳し、さらに自動的にその矛盾を解消するという戦略によって達成する方法を開発した。
2.制御器をロボットに実装する上で、ロボットの姿勢状態を高精度に計測することが重要である。人型ロボットは固定された計測基準点を持たないため、航空機等と同様に慣性センサを用いた推定が必要となる。これは制御のための基本技術でありながら、3次元的な姿勢変化を表現すること自体の本質的困難やセンサの非線形性等が問題となって、未だに十分な方法が提案されていなかった。そこで、センサの動特性と姿勢表現を近似的に分離することで、動特性の同定と補償、出力の安定化を容易にする信号処理技術を開発した。
3.実験用人型ロボットに用いる制御用電子回路部品の開発を行った。特に、ロボットの身体情報を高いサンプリングレートで安定して計測するための信号処理基板を開発した。また、さらなる高集積化のためにモータドライバの改良を行った。
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