2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of adaptive and dynamic 3-D bipedal walking using oscillation property of body
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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, 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 | ２足動歩行 / 振動子 / 感覚フィードバック / 受動歩行 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２脚（もしくは２足）による受動歩行は２本の脚（および足）を持つ歩行機が適当な初期条件を与えることで動力無しで緩斜面を下る現象である．その歩容は身体の動力学特性と環境との相互作用によって創発され，身体形状や環境の変化によって変化する．現在，さまざまな動力２足歩行を実現するヒューマノイドが存在するが，基本的に転倒を防ぐように与えられた関節角度の目標軌道に追従する制御を行っているため，身体の動力学特性や環境との相互作用にあわせた歩容を生成することは困難である．
我々は受動歩行を規範とし，これを実現する身体形状を持つ歩行機に対し，膝の強制的な振動によって水平面の歩行を実現してきた．膝の伸縮以外は歩行機の動力学特性とと環境との相互作用のみで運動するため歩行機の身体形状にあった歩容が創発される．しかし，膝の伸縮だけでは路面の凹凸に対して適応することが困難であり，さらに進行方向の変化や歩幅の増加を目指したよりロバストで適応的かつ動力学的特性の強い歩行を実現することが困難であった．このような歩行は，能動制御を伴わない受動歩行やそれを規範とする歩行機の問題点である．
そこで，受動的歩行を規範とするより適応的な２足歩行を実現するために膝関節の振動に加え，バックドライバブルな股関節の駆動装置と感覚フィードバックを導入した．股関節入力は足底の接地感覚から生成され，歩幅に合わせて一定の駆動力を発生するのみである．これにより，路面の凹凸によって歩幅が大きくばらついたり転倒を招いていた従来方法に対し，よりばらつきの少ない適応的な２足歩行が実現された．また，左右の出力調整により旋回動作も実現している．また，派生的に周期的な脚運動と受動関節を持つ多足ロボットを実現している．
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