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積分的モデリングに基づくフルスイング非線形制御とその大振幅ロコモーションへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H04386
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 制御・システム工学
研究機関大阪大学

研究代表者

石川 将人  大阪大学, 工学研究科, 教授 (20323826)

研究分担者 中西 大輔  松江工業高等専門学校, 電子制御工学科, 助教 (00806086)
甲斐 健也  東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 准教授 (60419471)
杉本 靖博  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70402972)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2016年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
キーワード制御工学 / 非線形制御 / 非線形アクチュエータ / ロコモーション / アクチュエータ
研究成果の概要

本研究では,「微小入力による,状態の微小変化」に着目した従来の制御システムの捉え方(微分的モデル観)から脱却し,大振幅の入力を前提に「少し先まで」の状態変化を陽に捉えるモデル観(積分的モデル観)を提唱して,入力・状態ともに許容範囲の限界までフルスイングで扱いうる非線形システムのモデリングと制御法を提案した.その実証として,機体を大振幅で振り,環境との接触を利用しながら移動する大振幅ロコモーションのモデリングと制御を実現する.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の意義は,制御工学とくに非線形制御の理論面の観点と,ロボット制御などの実用面からの観点との間のギャップを埋めることである.理論面からの歩み寄りとしては第一原理から出発して差分方程式などの代数的関係へと帰着したこと,実用面からの歩み寄りとしては対象の可動範囲にとらわれずに扱える数理モデルを導出したことにある.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 17件)

  • [雑誌論文] Muscles excite and synchronize themselves through body dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Masuda Yoichi、Sugimoto Yasuhiro、Ishikawa Masato
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 10 号: 2 ページ: 116-130

    • DOI

      10.1587/nolta.10.116

    • NAID

      130007622306

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] アクチュエータの弱さによる跳躍安定化メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      田中 颯樹,増田 容一,石川 将人
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 55

    • NAID

      130007633080

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simple Reflex Controller for Decentralized Motor Coordination Based on Resonant Oscillation2018

    • 著者名/発表者名
      Masuda Yoichi、Ishikawa Masato
    • 雑誌名

      Robotics

      巻: 7 号: 2 ページ: 23-23

    • DOI

      10.3390/robotics7020023

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Virtual Torque Sensor for Low-Cost RC Servo Motors Based on Dynamic System Identification Utilizing Parametric Constraints2018

    • 著者名/発表者名
      Hwang Yoonkyu、Minami Yuki、Ishikawa Masato
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 18 号: 11 ページ: 3856-3856

    • DOI

      10.3390/s18113856

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simplified Triped Robot for Analysis of Three-dimensional Gait Generation2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Masuda, M. Ishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 29

    • NAID

      130007519948

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 離散力学と非線形最適化の融合による分布定数力学システムに対する軌道追従制御2019

    • 著者名/発表者名
      八住拓利, 甲斐健也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 回路とシステム研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 弾性脊椎を活用した無脳四脚ロボットの歩容生成2019

    • 著者名/発表者名
      柳林裕,増田容一,石川将人
    • 学会等名
      第31回自律分散システム・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 星形転がり移動ロボットの環境適応制御2019

    • 著者名/発表者名
      中亮介,増田容一,石川将人
    • 学会等名
      第31回自律分散システム・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] コントローラをもたない無脳三脚ロボットの適応的運動生成2018

    • 著者名/発表者名
      増田容一,石川将人
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 簡易反力モデルに基づく水上三叉ヘビ型移動ロボットの解析2018

    • 著者名/発表者名
      湯浅貴道,石川将人
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 繰り返し負荷による McKibben 型空 気圧アクチュエータの特性変化に関する実験的解析2018

    • 著者名/発表者名
      杉本靖博,花岡慧,吉田匠吾,中西大輔,浪花啓右,大須賀公一
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] McKibben 型空気圧アクチュエータの粘弾性を線形 和で表現した張力モデルの実機検証2018

    • 著者名/発表者名
      吉田匠吾,中西大輔,浪花啓右,杉本靖博,大須賀公一
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧人工筋を有する脚ロボットの立位安定性に膝構造が与える影響に関する解析2018

    • 著者名/発表者名
      岡田輝之,中西大輔,杉本靖博
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Weak DC Motors Generate Earthworm Locomotion without a Brain2018

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Masuda, Masato Ishikawa, Akio Ishiguro
    • 学会等名
      The 7th Int'l. Conf. on Biomimetic and Biohybrid Systems (Living Machines 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Walking Analysis of Hexapedal Quasi-Passive Dynamic Walking Robot Focusing on Input Phase Difference and Yaw Angle2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugimoto, M. Sasaki, K. Osuka
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Discrete Mechanics Approach to Vibration Suppression Control of Free-fixed Euler-Bernoulli Beams2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kai, Kouhei Yamaki
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On decentralized control of tripedal walking robot using reaction force feedback2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, N. Yasutani, R. Kuratani
    • 学会等名
      20th Int'l. Conf. on Climing and Walking Robots (CLAWAR2017)
    • 発表場所
      Porto, Portugal
    • 年月日
      2017-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空気圧人工筋を搭載した二次元脚ロボットの足踏み動作における関節剛性の解析2017

    • 著者名/発表者名
      吉田 匠吾,中西 大輔,杉本 靖博,大須賀 公一
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMECH2017)
    • 発表場所
      郡山,日本
    • 年月日
      2017-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Rolling Mobile Robot Using Decentralized Mass-Driver Units2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Furuse, M. Ishikawa
    • 学会等名
      IEEE Int'l. Conf. on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM2016)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Deformation-Driven Rolling Robot with a Soft Outer Shell2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Masuda, M. Ishikawa
    • 学会等名
      IEEE Int'l. Conf. on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis and modeling of high-speed running motion of ghost crabs2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, K. Shinohara, K. Goto, K. Naniwa, H. Aonuma
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines (AMAM2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On Decentralized Control of Tripedal Walking Robot Using Reaction Force Feedback2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ishikawa, N. Yasutani, R. Kuratani
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Climbing and Walking Robots and Support Technologies for Mobile Machines (CLAWAR 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Weak Actuators Generate Versatile Locomotion Patterns without a Brain.2017

    • 著者名/発表者名
      K. Naniwa, Y. Masuda, M. Ishikawa, K. Osuka
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (ROBIO2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Muscles Excite and Synchronize Themselves through Their Intrinsic Dynamics.2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Masuda, M. Ishikawa
    • 学会等名
      The 2017 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2017),
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Actuator Synchronization for Adaptive Motion Generation without Any Sensor or Microprocessor2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Masuda, Y. Minami, M. Ishikawa
    • 学会等名
      Asian Control Conference (ASCC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discrete Mechanics for 1-dimensional Distributed Parameter Mechanical Systems under Free Boundary Conditions and Its Application to Vibration Suppression Control of Free-fixed Strings2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kai, K. Yamaki
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2017 (SICE2017),
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An Analytic Solution to the Limit Cycle Control Problem for Multi-modal and 2-dimensional Piecewise Affine Systems2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kai, K. Izumi
    • 学会等名
      The SICE Annual Conference 2017 (SICE2018),
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 離散力学と非線形最適化の融合による片端固定Euler-Bernoulli梁の振動抑制制御2017

    • 著者名/発表者名
      甲斐,八巻
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多モード2次元区分的アファインシステムに対するリミットサイクル制御問題における設計条件の緩和2017

    • 著者名/発表者名
      甲斐,泉
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 強化学習に基づいたヒューマノイドロボットの全身運動生成2017

    • 著者名/発表者名
      廣川,甲斐
    • 学会等名
      計測自動制御学会 第5回制御部門大会マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多モード2次元区分的アファインシステムに対するリミットサイクル制御と2タンクシステムへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      泉,甲斐,奥平
    • 学会等名
      計測自動制御学会 第5回制御部門大会マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 離散力学と非線形最適化の融合による分布定数力学システムのモデル予測制御2017

    • 著者名/発表者名
      八巻,甲斐
    • 学会等名
      計測自動制御学会 第5回制御部門大会マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧人工筋を搭載した二次元脚ロボットの足踏み動作における関節剛性の解析2017

    • 著者名/発表者名
      吉田,中西,杉本,大須賀
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] McKibben型空気圧人工筋の動的特性を考慮した線形和モデルの検証2017

    • 著者名/発表者名
      吉田,中西,岡本,浪花,杉本,大須賀
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧人工筋を搭載した二次元脚ロボットの跳躍運動に関する研究:腰部重量と入力周期が跳躍量に及ぼす影響についての実験的解析2017

    • 著者名/発表者名
      岡本 有輝也, 中西 大輔, 杉本 靖博, 大須賀 公一
    • 学会等名
      平成28年度計測自動制御学会関西支部・システム制御情報学会若手研究発表会
    • 発表場所
      大阪,日本
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 可変形ロボットによる転がり移動に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      吉田侑史,石川将人
    • 学会等名
      第17回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会(SI2016)
    • 発表場所
      札幌,日本
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 空気圧人工筋を用いた二次元脚ロボットの足踏み運動の実現および解析2016

    • 著者名/発表者名
      吉田 匠吾,中西 大輔,杉本 靖博,大須賀 公一
    • 学会等名
      第17回計測自動制御学会 システムインテグレーション部門講演会(SI2016)
    • 発表場所
      札幌,日本
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of Discrete Mechanics for 2-dimensional Distributed Parameter Mechanical Systems and Its Application to Vibration Suppression Control of a Film2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kai, K. Yamaki
    • 学会等名
      Int'l. Symp. on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2016)
    • 発表場所
      Yugawara, Japan
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vibration Suppression Control of and Euler-Bernoulli Beam via a New Blending Method of Discrete Mechanics and Nonlinear Optimization2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kai, K. Yamaki
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2016 (SICE2016)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Discrete Mechanics for Distributed Parameter Mechanical Systems and Its Application to Vibration Suppression Control of a String2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kai, K. Yamaki, S. Koike
    • 学会等名
      13th Int'l. Conf. on Informatics in Control, Automation and Robotics
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2016-07-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On Rock-and-Roll Effect of Quadruped Locomotion: From Mechanical and Control-theoretical Viewpoints2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kuratani, M. Ishikawa, Y. Sugimoto
    • 学会等名
      5th Int'l. Conf. on Living Machines
    • 発表場所
      Edinburgh, UK
    • 年月日
      2016-07-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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