2014 Fiscal Year Research-status Report
歩行機の振動特性を巧みに利用した適応力の高い3次元2足動歩行の実現
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26420215
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
衣笠 哲也 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (20321474)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 浩治 岡山理科大学, 工学部, 教授 (00254433)
栗栖 正充 東京電機大学, 工学部, 教授 (30287429)
奥川 雅之 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (50290747)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 受動歩行に基づく２足歩行 / 感覚フィードバック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物が状況変化に対して身体的特性を巧く利用しながら適応することは知能の興味深い特徴の一つである．本研究の目的は，2足歩行動作において歩行機の身体特性の一つである振動特性を巧く利用し，かつ高い適応力を与えることにある．本年度は，これまでの研究成果である膝関節の周期的蹴り動作により身体特性に合わせて励起される3次元2足動歩行に対して，まず，環境適応力を与えるための感覚フィードバックを導入することが目標である．
【目標1:歩行の周波数特性および歩行モードの解析】まず，これまでに開発してきた歩行機RW04に6軸FTセンサ (ニッタ，既存設備) を導入し，接地感覚情報を取得可能となるように改良を施した．このFTセンサを用いて受動歩行機で確認された歩行中における足裏圧力中心点の軌跡が人と同様に８の字を描くことを確認した．さらに，これまでの得られた膝の周期入力に対する歩幅の増幅率である歩行ゲイン特性に加え，位相特性を明らかにした．その結果，周波数が大きくなるにしたがって位相が反転することが示唆される結果が得られた．
【目標3: 歩行中の姿勢取得可能な新たな歩行機の設計製作】感覚フィードバックを用いたCPG手法の導入にあたって必要となる歩行機の姿勢をはじめとした状態取得のために小型慣性計測装置を実装した新しい3次元2足歩行機RW05を設計製作した．また，このRW05にRW04同様の膝振動を与えることで2足歩行動作を実現した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ケーブルなどの影響の問題：受動歩行メカニズムに基づく歩行は外部からの影響を強く受ける傾向がある．路面の凹凸などは歩行機の適応性などを向上させることで対処することを目指すが，接続されたケーブルの影響を受けるなど歩行を取り扱う上で不自然な外乱の存在がある．こういった影響は歩行特性（例えば位相特性）を明らかにする上で想定していた以上に問題となることが明らかになってきた．したがって，初年度に得られたデータはケーブルの影響を強く受けているため歩行機の本質的な特性として用いることがむずかしい．また，感覚フィードバックを用いた適応的歩行の実現にも影響を与えることが懸念された．したがって，初年度に製作を完了した新しい歩行機RW05について，初年度途中に次年度の目標である程度の無線化を前倒しして行うことでこの問題の解消を試みている．
FTセンサの問題：感覚フィードバックを導入するためには遊脚の接地や支持脚時の足裏の圧力中心点の位置を感覚情報として観測する必要がある．これまでは既存の設備であるFTセンサをもちいて足裏圧力中心点を観測していたが，このセンサに問題が生じたため，初年度行う予定であった感覚フィードバックの導入に遅れが生じた．したがって，装置の改良や修理を行う必要がある．
以上の理由から，初年度の目標2である新たな歩行機の実現とその歩行特性としての振動特性と足裏圧力中心軌跡の解析は実現されたが，感覚フィードバックの導入による適応的歩行の実現ができていないという意味でやや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は初年度の目標2である感覚フィードバックによるCPG手法の導入を最優先課題とし，引き続き新しく開発した歩行機RW05の無線化，FTセンサの実装を行うことで歩行機の完成を目指す．
【目標1】歩行機RW05の無線化：初年度に得られたRW05に無線通信機器であるTPIP3ボードを実装することで電源ケーブル以外の振動線を歩行機に収めることでケーブルの影響を可能な限り排除する．また，FTセンサについては開発メーカであるJR3の協力を得て修理を行う（場合によっては新規に購入する）．
【目標2】目標1で得られた歩行機にCPG制御手法を導入し，感覚フィードバックに基づき，初年度に実現した2足歩行動作の環境適応力向上を目指す．
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| Causes of Carryover |
購入を予定していた慣性センサについて分担研究者である東京電機大学の栗栖教授および愛知工業大学の奥川准教授の協力を得て安価なものを導入できたためまとまった繰越金額を計上した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
初年度に破損したFTセンサの修理もしくは新規購入に用いる．
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