全身腱駆動ヒューマノイドの研究

• 研究課題/領域番号: 13450097
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 稲葉 雅幸 東京大学, 大学院・情報学環, 教授 (50184726)
• 研究分担者: 岡田 慧 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 科学技術振興特任教員 (70359652) ; 水内 郁夫 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 科学技術振興特任教員 (60359651) ; 國吉 康夫 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (10333444)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円); 2003年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2002年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
• キーワード: ロボット / ヒューマノイド / 腱駆動 / 全身行動 / 粉体積層成型法 / 柔軟体幹 / 脊椎 / 制御モジュール / 紛体積層成型法

研究概要

本研究は,胴体に既存のマニピュレータを4本接続したようなヒューマノイドではなく,人間のように頭部と胴体の姿勢を柔軟に制御でき,関節の剛性を動的に調節可能な人間型ヒューマノイドの実現法と行動制御法をテーマとしている.そこで,全身を人間のように筋骨格構造をもたせ,頭部,胴体,四肢の駆動すべてを互いに拮抗した筋肉型アクチュエータを複数本利用した腱駆動型のヒューマノイドの開発を行った.この全身が筋骨格構造をもち筋腱拮抗駆動のヒューマノイドの全身がしなやかさと耐衝撃余裕を有する行動をどのように実現すべきかをあきらかにすることが本研究の目的であった。3年間の計画として,腱駆動ユニットの開発,胴体の開発,腕部の開発,下半身の開発を行い最後に,全身行動の実験を行うという予定を順調に進めることができた.本研究で開発した項目は以下のようになり,本研究研究により,脊椎を有し筋増強型構造を有する全身腱駆動ヒューマノイドの構成法を実証的に明らかにすることができた.
(1)張力,直動変位のセンサ信号とモータの駆動を制御する腱駆動ユニットの実現.
(2)粉体積層成型法を用いて樹脂による自由曲面形状をもつ脊椎・胸郭・肉付き部の開発
(3)人間の骨格構造をもつ前腕部と多指ハンド構造の製作
(4)両眼立体視と音源定位処理による注視情報処理の頭部運動制御
(5)腱駆動型柔軟体幹部の運動制御
(6)筋増強可能な構造をもつ下半身脚を実現
(7)腱駆動全身ヒューマノイドの行動実験と総括

研究成果

• [文献書誌] 稲葉 雅幸: "脊椎を持つ全身型メカトロニック行動体"日本ロボット学会誌. 19・7. 822-825 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 稲葉 雅幸: "ロボット知能のアーキテクチャ"日本ロボット学会誌. 20・5. 470-473 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Inaba, I.Mizuuchi, R.Tajima, T.Yoshikai, K.Nagashima, H.Inoue: "Building Spined Mustle-Tendon Humanoid"Robotics Research. 10. 113-130 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ikuo Mizuuchi, Shigenori Yoshida, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "The Development and Control of the Flexible-Spine of a Human-Form Robot"Advanced Robotics. 17-2. 179-196 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Yoshikai, I.Mizuuchi, D.Sato, S.Yoshida, M.Inaba, H.Inoue: "Behavior System Design and Implementation in Spined Musle-Tendon Humanoid 'Kenta'"Journal of Robotics and Mechatronics. 15-2. 143-152 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Inaba: "Whole-body Mechatronic Robot with Spine"Journal of Robotics Society of Japan. Vol.19, No.7. 822-825 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Inaba: "Architecture of Intelligent Robot"Journal of Robotics Society of Japan. Vol.20, No.5. 470-473 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Inaba, I.Mizuuchi, R.Tajima, T.Yoshikai, K.Nagashima, H.Inoue: "Budding Spined Mustle-Tendon Humanoid"Robotics Research. 10. 113-130 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ikuo Mizuuchi, Shigenori Yoshida, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "The Development and Control of the Flexible-Spine of a Human-Form Robot"Advanced Robotics. Vol.17, No.2. 179-196 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Yoshikai, I.Mizuuchi, D.Sato, S.Yoshida, M.Inaba, H.Inoue: "Behavior System Design and Implementation in Spined Musle-Tendon Humanoid 'Kenta'"Journal of Robotics and Mechatronics. Vol.15, No.2. 143-152 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masayuki Inaba, Ikuo Mizuuchi, et al.: "Building Spined Muscle-Tendon Humanoid"Robotics Research : The Tenth International Symposium. 113-130 (2003)
• [文献書誌] Ikuo Mizuuchi, Shigenori Yoshida, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "The Development and Control of the Flexible-Spine of a Human-Form Robot"Advanced Robotics. 17・2. 179-196 (2003)
• [文献書誌] T.Yoshikai, I.Mizuuchi, D.Sato, S.Yoshida, M.Inaba, H.Inoue: "Behavior System Design and Implementation in Spined Musle-Tendon Humanoid 'Kenta'"Journal of Robotics and Mechatronics. 15・2. 143-152 (2003)
• [文献書誌] Ikuo Mizuuchi, Tomoaki Yoshikai, Daisuke Sato, Shigenori Yoshida, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "Behavior Developing Environment for the Large-DOF Muscle-Driven Humanoid Equipped with Numerous Sensors"Proceedings of the 2003 IEEE International Conference on Robotics & Automation. 1940-1945 (2003)
• [文献書誌] Tomoaki Yoshikai, Shigenori Yoshida, Ikuo Mizuuchi, Daisuke Sato, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "Multi-sensor guided behaviors in whole body tendon-driven humanoid Kenta"Proceedings of the 2003 IEEE Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems(MFI). 9-14 (2003)
• [文献書誌] 水内郁夫, 和井田博則, 中西雄飛, 吉海智晃, 稲葉雅幸, 井上博允: "筋の追加・配置変更が容易な人間規範筋骨格型ロボットの腰脚部"第21回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 1C29 (2003)
• [文献書誌] 稲葉 雅幸: "ロボット知能のアーキテクチャ"日本ロボット学会学会誌. 20・5. 470-473 (2002)
• [文献書誌] I.Mizuuchi, R.Tajima, T.Yoshikai, D.Sato, K.Nagashima, M.Inaba, Y.Kuniyoshi, H.Inoue: "The Design, Control of the Flexible Spine of a Fully Tendon-Driven Humanoid ""Kenta""Proc. of International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS'02). 2527-2532 (2002)
• [文献書誌] 吉海智晃, 佐藤大輔, 但馬竜介, 水内郁夫, 國吉康夫, 稲葉雅幸, 井上博允: "ヒューマノイド腱太における随意・反射・状況反応行動の統合による適応性の実現"日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会'02. 2P2-L06 (2002)
• [文献書誌] 佐藤 大輔, 水内 郁夫, 吉海 智晃, 稲葉 雅幸, 井上 博允: "感覚情報を持つロボットによる人間の意図認識動作システム"日本ロボット学会創立20周年記念学術講演会. 3G19 (2002)
• [文献書誌] 水内郁夫, 但馬竜介, 長嶋功一, 吉海智晃, 佐藤大輔, 稲葉雅幸, 井上博允: "多種入出力を持つ全身腱駆動脊椎ヒューマノイド腱太のための拡張可能な通信システム構成"日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会'02. 1P1-F02 (2002)
• [文献書誌] 中井博之, 星野由紀子, 稲葉雅幸, 井上博允: "軟化変形ロボットの研究 低融点金属の相変化を用いた形状適応変形ロボットの実現"日本ロボット学会学会誌. 20・6. 625-630 (2002)
• [文献書誌] Ikuo Mizuuchi, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "A Flexible Spine Human-Form Robot…Development and Control of the Posture of the Spine…"IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS´01). 2099-2104 (2001)
• [文献書誌] M.Inaba, I.Mizuuchi, R.Tajima, T.Yoshikai, K.Nagashima, H.Inoue: "Building Spined Mustle-Tendon Humanoid"Preprints of International Symposium on Robotics Research (ISRR2001). (2001)
• [文献書誌] 稲葉 雅幸: "脊椎を持つ全身型メカトロニック行動体"日本ロボット学会学会誌. 19・7. 822-825 (2001)
• [文献書誌] Y.Nakamura, H.Hirukawa, K.Yamane, S.Kajita, M.G.Fujie, A.Takanishi, K.Fujiwara, F.Kanehiro, F.Nagashima, Y.Murase, Masayuki Inaba: "HUMANOID ROBOT SIMULATOR FOR THE MITI HRP PROJECT"Proc. of International Symposium on Robotics. (2001)
• [文献書誌] 中村, 比留川, 山根, 梶田, 横井, 藤江, 高西淳夫, 藤原, 永嶋, 村瀬, 稲葉, 井上: "仮想ロボットプラットフォーム"日本ロボット学会学会誌. 19・1. 28-36 (2001)
• [文献書誌] 稲葉, 長嶋, 水内, 但馬, 吉海, 國吉, 井上: "脊椎を持つ全身腱駆動ヒューマノイド「腱太」の開発…脊椎を持つ全身腱駆動ヒューマノイド「腱太」(その1)…"第19回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 775-776 (2001)
• [文献書誌] 稲葉, 水内, 但馬, 吉海, 長嶋, 國吉, 井上: "介護動作の訓練に利用可能なヒューマノイドの身体応答調節機能の研究"第19回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 783-784 (2001)