2016 Fiscal Year Annual Research Report
Design and motion control of a new walking robot utilizing human musculoskeletal structure and its stiffness adjustment capability
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26420201
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
李 在勲 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (00554411)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 歩行ロボット / 弾性調節機能 / 筋骨格構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，人体が遅い神経フィードバックを持っているにも関わらず，一般的なロボットより高いエネルギー効率を持つ柔軟な運動が出来ることに着目し，その弾性調節機能による長所を「新しい準受動歩行ロボット」の開発に適用した．
まず，その初期モデルとして胴体と2本足の3リンクで構成される準受動歩行ロボットを開発した．各足は可変剛性腱を有する2本のワイヤによる筋骨格構造を持っており冗長駆動によってシステム弾性の制御が可能である．各足の動力学および弾性モデルを導出し，それに基づいた計算機シミュレーションと試験機を用いた実験を行った．その結果，弾性調節機能によるシステムの運動特性の変化が確認され，非線形弾性要素がシステムの弾性調節に重要な役割を行っていることが解明された．歩行運動制御として，ワイヤのプリロードを用いて各足の弾性を調節するフィードフォワード制御法と，フィードバック位置制御法を兼用する制御アルゴリズムを提案し，計算機シミュレーションと実験の歩行運動制御に成功した．
また，膝付きの２本足を有する新しい準受動歩行メカニズムを設計・開発した．胴体の姿勢角と足元の反力を用いるCPG (Central Pattern Generator)基盤制御器を提案し，平地での歩行運動を実現させると共に，センサ情報のフィードバックが歩行運動の安定化に重要な役割を行っていることが実験とシミュレーションによって証明された．
さらに，アメリカのテキサス大学との国際共同研究で，可変弾性機能を有する新しいロボット関節を開発した．１個のコイルバネのみで移動式ピボットによって関節の弾性調節が可能な小型のアクチュエーターを提案し，実験によってその性能を確認した．新しい可変弾性関節を歩行ロボットに適用するための方法について継続研究を行っている．
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Research Products
(4 results)
