2015 Fiscal Year Research-status Report
２関節拮抗駆動回転機で再現する脚歩行のための高速高精度位置力同時制御
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26420225
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
宮崎 敏昌 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90321413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大石 潔 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40185187)
横倉 勇希 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70622364)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ４脚ロボット / 機能別実効筋 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物の筋骨格構造では，一関節のみを駆動させる単関節筋と，二つの関節に跨って両関節を同時駆動させる二関節筋があり,二関節筋の駆動にて床反力方向に力を出力する。そのため,自立時に床反力方向へ大きな力を要する四脚ロボットにおいて，二関節筋は優位であると考えられる。しかしながら，二関節同時駆動機構を用いることにより，関節の出力に対してトルクの入力が冗長となり，トルクを分配する必要がある。現在，二関節同時駆動機構を備えたロボットにおいて，様々な力の出力の実現が試みられているが，二関節同時駆動ロボットの研究においてはトルク伝達損失における先端力のずれの検討は殆ど行われていない。
本研究では二関節同時駆動機構を持つ四脚ロボットにて，自重負荷に適したトルク分配，並びに自重負荷補償に適した伝達トルク補償法を提案する。まず，二関節同時駆動機構の関節トルク入力は冗長であるため，自重負荷を考慮したトルク分配制御にて実現する。
次に，二関節同時駆動機構において伝達機構による損失を補償する制御法を提案する。まず，二関節同時駆動機構を実現する遊星歯車機構は，ギア間の摩擦により脚先端の力出力に指令値とのずれが生じる。このずれを抑制するように 2つの関節モータを駆動し，各関節トルクを補償し，脚先端の力を制御する方法を提案する。目的の動作時に外部から各関節に加わる力を推定し，伝達損失により発生するトルクを補償する。
以上により本研究では，二関節同時駆動機構を持つ四脚ロボットにおいて，四脚ロボットの動力学と遊星歯車の伝達損失を考慮した自重負荷補償法を提案した。そして，その効果を実機実験にて確認し，二関節同時駆動機構を持つ四脚ロボットにおいて,脚先の力出力補正を実現することができた。
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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
26年度までの研究成果を更に進め、２年間での研究目的のうち、27年度においては「2 関節同時駆動回転機を持つ脚歩行実験装置への拡張と高精度位置力時制御手法の確立」を終えた。この成果は、28年度に本研究課題の大きな目標である2脚歩行実験装置への拡張を目指す上で、大変重要な成果となっている。この成果を利用することで、28年度において所期の研究目標を達成できるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点において、実験に利用する2脚歩行ロボットの基本設計と使用部材の準備を進めており、今年度前半においてそれを実現できると考えている。
これまでの研究成果を織り込むことで、実験及び検証を進めていく。
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| Causes of Carryover |
購入を予定ししていた力センサについて、機械装置の再設計が遅れ、仕様の決定が遅くなってしまい、年度をまたいだ納品となってしまう事になったため、やむおえず次年度の使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度においては、センサ及び関係部品の購入に充てる。
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