2014 Fiscal Year Research-status Report
不安定性に着目した多足生物の機敏な歩行生成機序の解明と高機動性脚ロボットの開発
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26630097
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
青井 伸也 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (60432366)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 多足歩行生物 / ムカデ / 脚ロボット / 不安定性 / 高機動性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６年度は，これまでに構築していたムカデの数理モデルとロボットを改良し，直線歩行実験やターゲット追従をタスクとする急旋回実験を行うことで，直線歩行の不安定性と旋回性能との関連を調べた．具体的には，これまで構築していた数理モデルとロボットは，一つの胴体と一対の脚を持つモジュールが回転バネ・ダンパを搭載した関節を介して直列に結合されたものであったが，先頭モジュールに測域センサを新たに搭載することでロボットに対するターゲットの位置を取得し，更に先頭モジュールの進行方向を変化させる関節をその両脚に追加して，測域センサから情報に基づいてそれらを制御することで，ロボットの進行方向を変化させることを可能とした．そして，様々なバネ定数に対して直線歩行実験を行い，FFTを介して各関節の運動の振幅を同定することで，バネ定数をパラメータとするホップ分岐により直線歩行が不安定化してリミットサイクルを形成し，蛇行運動が生じることを確認した．更に，測域センサの情報を用いて，初期の進行方向から離れたところにあるターゲットに追従させる急旋回実験を様々なバネ定数に対して行い，ロボットの進行方向や軌道の目標値からのずれや旋回完了時間などを評価指標として定め，直線歩行の不安定性とこれら旋回性能との関係性を調べた．その結果，直線歩行の不安定化に伴って，これら旋回性能が改善することが明らかになった．この研究成果は，第２７回自律分散システム・シンポジウムにおいて口頭発表を行った．
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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
交付申請書に記載した平成２６年度の研究実施計画通り，数理モデルや脚ロボットを用いて直線歩行の不安定性と蛇行性能の関係を明らかにすることが出来たため．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度は，交付申請書に記載したように，平成２６年度までの数理モデルやロボット実験を更に発展させるだけでなく，ムカデの計測データの解析など生物学的関連性について調べていく．特に，ムカデは歩行速度が遅いと蛇行を生じないが，歩行速度が速くなると蛇行を生じるようになり，この歩行速度に応じて蛇行の振幅や波長が変化することが知られている．すなわち，直線歩行が不安定になるにつれて蛇行特性が変化すると考えられる．そこでムカデの旋回時の蛇行特性を調べることで，例えばムカデは旋回時にどの程度の力学的安定性を用いているのかを明らかにするなど，直線歩行の不安定性と旋回の関係を明らかにする．更に，これらの研究より得られる結果を取りまとめて，学会講演や論文誌などに研究成果の発表を行っていく．
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| Causes of Carryover |
平成２６年度の研究経費は，本研究課題の目的に合わせて，主にこれまでに構築していたロボットを改良するための経費として計上していたが，計測装置や数理モデルに基づく動力学シミュレーションなどを用いて制御系を工夫することで，その経費を削減することが出来たため．具体的には，ターゲット追従システムとして，当初はカメラシステムを新たに導入することを計画していたが，他の研究で用いていた測域センサを活用し，動力学シミュレーションに基づいて制御系を構築することで，目的とする実験系を構築することが出来た．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２６年度年度の経費が浮いた分，平成２７年度はより高精度なセンサ系や計測装置を導入するなど信頼性の高いデータを取得できる実験系を構築し，ロボット実験における旋回性能の評価精度を高めていく．また，国内・国際会議における発表や，研究成果をまとめて論文として発表するための英文校正費や論文投稿料を予定している．
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Research Products
(1 results)
