2014 Fiscal Year Annual Research Report
受動的力学機序を活かしたヒト規範型歩行・走行ロボットの開発
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25289061
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐野 明人 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80196295)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池俣 吉人 帝京大学, 理工学部, 講師 (70467356)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 受動歩行 / 受動走行 / 力学機序 / ヒト規範型 / ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我が国の独自路線で100年後にも残る歩行・走行ロボット技術の開発が不可欠である．そのキーテクノロジーが「受動歩行・走行技術」である．受動歩行は，一般にヒトの歩行に近いと言われている．しかし，10年以上に亘り研究に取り組んできた経験の中から，従来の受動歩行・走行ロボットでは困難であった，次のようなヒト固有の特徴を実機で実現することを目的としている．(1) 瞬間的でない脚の切換え現象，(2)着地前の支持脚の倒れ込み抑制と遊脚大腿部の姿勢保持，(3)骨盤の回旋運動と効率的な蹴り動作，(4)効率的なエネルギー供給と利用．そこで，受動的な力学機序（力学メカニズム）を活かし，ヒト歩容を規範とした歩行・走行ロボットを開発する．最終的に，ヒトっぽい歩行から脱却し，格段にヒトに近い歩行を達成する．
本年度は，上記ヒト固有の特徴を有するヒト足機構を有する3次元受動歩行[(1),(3)]および単純かつ軽量な手動駆動による平地歩行[(2),(4)]の二つを実機実験により実現した．これらの開発は独立して行われ，それぞれで最適な手法での実現を最優先させた．しかし，力学的機序を考慮したことから，最終的な機構はインテグレーション可能なレベルに収まってる．なお，数値解析においても種々の知見が得られ，今後の実験へのフィードバックを予定している．走行に関しては，バックドライバビリティを考慮し，1本の紐を介して外部DDモータによりアシスト操作し，さらに新たに開発した走行機搭載の脚スイングアクセラレータを併用することで（いずれもオープン制御），外部エネルギーの依存度を低減し，かつダイナミクスベースドな自然でなめらかな受動的な走行を実現した．
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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
ヒト固有の特徴(1)～(4)に関して，異なるロボットではあるが，3次元受動歩行および平地歩行の実現によりほぼ達成された．いずれも受動的な力学機序を最大限活かしており，結果的にこれまで以上によりヒトに近い歩行を実現した．また，走行に関しても，自然でなめらかな受動的な走行を実現した．以上のことから，おおむね順調に進展していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，3次元歩行機および平地歩行機をインテグレーションし，実機による3次元平地歩行において，より高い安定性を追求し，さらに現行の手動方式から制御方式に切り替える．なお，平地歩行機に搭載されている上体質量が，精密なヒト足機構に大きな負担となるために最大の注意を払う．また，基本原理の理解のために数値解析も進める．走行に関しては，力学的機序を活かした制御手法の最適化を図ると共に，歩行とも関連する伸張反射を模擬した蹴り動作にも注目し，自立性を高めていく．
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| Causes of Carryover |
3次元歩行機と平地歩行機の2体の試作機（ロボット）に対して，ラピッドプロトタイピングを活用し，機構改良を迅速かつ低予算で行った．より大規模な改造を伴う2体のインテグレーションを図る前に，各機の基本性能の向上を入念に行ったために，次年度使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は，インテグレーションを見据え，すでに得られた知見をもとに最終レベルの実機開発を行う．
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