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反動零空間に基づくヒューマノイドロボットのモーション・フォース複合制御

研究課題

研究課題/領域番号 17K00371
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 知能ロボティクス
研究機関東京都市大学

研究代表者

佐藤 大祐  東京都市大学, 理工学部, 准教授 (40344692)

研究分担者 Dragomir Nenchev  東京都市大学, 理工学部, 名誉教授 (80270809)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードヒューマノイドロボット / モーション・フォース制御 / 全身運動制御 / 接触レンチ分配 / 角運動量分配 / モーションプランニング / 知能ロボティクス / 反動零空間 / モーション/フォース制御
研究成果の概要

反動零空間に基づく冗長解法を利用した全身運動と四肢の接触レンチ制御によるヒューマノイドロボットの制御コントローラの有用性をダイナミクスシミュレーションによって検証した。具体的には、(1)片腕・両腕・道具を用いた床面や壁面の清掃作業に対するモーション・フォース複合制御および反動制御、(2)接触摩擦を考慮可能な接触レンチ分配手法のGIWC-GIによるモーション・フォース複合制御と内力制御とRNSに基づく冗長解法を利用した全身運動制御、(3)ステップや歩行を伴う片腕・両腕を用いた力作業に対する全身運動制御、の三つの課題についてのシミュレーションによる検証結果から、提案制御手法の有用性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ヒューマノイドロボットには人間との共存環境下での活躍が期待されている。潜在的に実現可能な実用的な作業は数多く存在しているが、そのほとんどがいまだヒューマノイドロボットによって実現されておらず、ヒューマノイドロボットを実社会で利用するために備えなければならない能力となる力作業を実現する全身運動制御法の開発が急務であった。本研究課題において開発してきた反動零空間に基づく冗長解法を利用した全身運動と四肢の接触レンチ制御によるヒューマノイドロボットの制御コントローラは、課題を解決する一助となるものであり、本研究成果は学術的にも社会的にも大きな意義を持つ。

報告書

(7件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 5件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] Imperial College London(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Walking With Hand Motion/Force Control and CoM/VRP and Trunk Compliance for Disturbance Accommodation2020

    • 著者名/発表者名
      Iizuka Ryo、Miyahara Sho、Nenchev Dragomir N.
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 5 号: 1 ページ: 203-210

    • DOI

      10.1109/lra.2019.2952323

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Walking With Arm Swinging and Pelvis Rotation Generated With the Relative Angular Acceleration2020

    • 著者名/発表者名
      Miyata Akinori、Miyahara Sho、Nenchev Dragomir N.
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 5 号: 1 ページ: 151-158

    • DOI

      10.1109/lra.2019.2948529

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Stepping on Unknown Obstacles With Upper-Body Compliance and Angular Momentum Damping From the Reaction Null-Space2019

    • 著者名/発表者名
      Hidaka Yuki、Nishizawa Kajun、Nenchev Dragomir N.
    • 雑誌名

      International Conference on Robotics and Automation (ICRA)

      巻: -

    • DOI

      10.1109/icra.2019.8793832

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The VRP Generalized Inverse and Its Application in DCM/VRP-Based Walking Control2019

    • 著者名/発表者名
      Nenchev Dragomir N.、Miyata Akinori、Miyahara Sho、Hamano Takehide
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 4 号: 4 ページ: 4595-4602

    • DOI

      10.1109/lra.2019.2931245

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The DCM generalized inverse: efficient body-wrench distribution in multi-contact balance control2018

    • 著者名/発表者名
      Hosokawa Masahiro, Dragomir N. Nenchev, Hamano Takahide
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 32 号: 14 ページ: 778-792

    • DOI

      10.1080/01691864.2018.1503095

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 相対角加速度に基づく人型ロボットの前方跳躍動作の運動生成と制御における腕振り動作の有効性の検証2022

    • 著者名/発表者名
      蜂谷 雄太,鈴木 俊輝,野村 耕暉,佐藤 大祐
    • 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
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Motion Generation and Control of Acrobatic Motion Synergies Emerging From the Momentum Equilibrium Principle2021

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iizuka, Dragomir N. Nenchev, Daisuke Sato
    • 学会等名
      2020 IEEE-RAS 20th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 相対角加速度に基づいた人型ロボットの立ち幅跳びおよび宙返り運動の生成と制御2021

    • 著者名/発表者名
      遠藤 之弥,坂口 慎悟,飯塚 諒,佐藤 大祐,金宮 好和
    • 学会等名
      第26回ロボティクスシンポジア
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動量平衡原理と角運動量の分配に基づく人型ロボットのダイナミックな全身運動の生成と制御2021

    • 著者名/発表者名
      飯塚 諒,佐藤 大祐,金宮 好和
    • 学会等名
      第26回ロボティクスシンポジア
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 角運動量の分配に基づいた運動生成と制御による後方宙返りの解析2020

    • 著者名/発表者名
      飯塚 諒,坂口 慎悟,佐藤 大祐,金宮 好和
    • 学会等名
      スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2020(SHD2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 角運動量の分配に基づいた運動生成と制御による垂直跳躍および宙返りの解析2020

    • 著者名/発表者名
      坂口 慎悟,飯塚 諒,佐藤 大祐,金宮 好和
    • 学会等名
      第41回バイオメカニズム学術講演会(SOBIM2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 角運動量の分配に基づいた運動生成と制御による立ち幅跳びの解析2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤 之弥,飯塚 諒, 佐藤 大祐,金宮 好和
    • 学会等名
      第41回バイオメカニズム学術講演会(SOBIM2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] VRP-GIに基づくレンチ分配を用いた人型ロボットによる広範囲清掃作業シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      松宮 正太,佐藤 大祐
    • 学会等名
      第21回システムインテグレーション部門講演会(SI2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 人型ロボットのバランス制御のためのCRBレンチコーンを考慮した擬似逆行列によるCRBレンチの分配2019

    • 著者名/発表者名
      梅景正光,金宮好和,佐藤大祐
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 相対角加速度を用いた角運動量ダンパによる人型ロボットの連続前方跳躍2019

    • 著者名/発表者名
      西澤佳隼,金宮好和,佐藤大祐
    • 学会等名
      日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Biped Locomotion With Arm Swinging and Pelvis Rotation Generated With the Relative Angular Acceleration2019

    • 著者名/発表者名
      Akinori Miyata, Sho Miyahara, Dragomir N. Nenchev
    • 学会等名
      International Conference on Humanoid Robots (HUMANOIDS)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multicontact Biped Walking With Hand Motion/Force Control and CoM/VRP and Trunk Compliance for Disturbance Accommodation2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iizuka, Sho Miyahara, Dragomir N. Nenchev
    • 学会等名
      International Conference on Humanoid Robots (HUMANOIDS)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Momentum Equilibrium Principle: Foot Contact Stabilization with Relative Angular Momentum/Velocity2018

    • 著者名/発表者名
      Dragomir N. Nenchev
    • 学会等名
      2018 IEEE-RAS 18th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Balance Stabilization with Angular Momentum Damping Derived from the Reaction Null-Space2018

    • 著者名/発表者名
      Hinata Ryotaro, Dragomir N. Nenchev
    • 学会等名
      2018 IEEE-RAS 18th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] VRP擬似逆行列の提案とDCM擬似逆行列とのレンチ分配手法の比較2018

    • 著者名/発表者名
      濱野 峻秀,宮原 笙,金宮 好和
    • 学会等名
      第19回システムインテグレーション部門講演会(SI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人間の姿勢制御戦略に基づく人型ロボットの全身制御2018

    • 著者名/発表者名
      飯塚 諒,稲村 知章,濱野 峻秀,中村 拓真,金宮 好和
    • 学会等名
      第19回システムインテグレーション部門講演会(SI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人型ロボットの未知の不整地への踏み出し動作における角運動量ダンパに基づくバランス制御2018

    • 著者名/発表者名
      日高 優紀,西澤 佳準,金宮 好和
    • 学会等名
      第19回システムインテグレーション部門講演会(SI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Balance Control With Relative Angular Momentum/Velocity2018

    • 著者名/発表者名
      Kanamiya Yoshikazu
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CRB角運動量およびVRP擬似逆行列に基づく全身制御による動的二足歩行2018

    • 著者名/発表者名
      宮原 笙,金宮 好和
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 閉ループ連鎖拘束に基づく人型ロボットの全身モーション・フォース制御2018

    • 著者名/発表者名
      渋谷 駿志,金宮 好和
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反動零空間法を用いた回転台上での人型ロボットの全身モデルを用いた外乱に対するバランス制御2018

    • 著者名/発表者名
      中村 拓真,金宮 好和
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反動零空間法に基づいた角運動量ダンパによる人型ロボットのバランス維持2018

    • 著者名/発表者名
      日向 遼太郎,金宮 好和
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 人型ロボットの被衝撃時の角運動量変化率によるICP移動量を最小化したステップ動作2018

    • 著者名/発表者名
      宮田 明典,金宮 好和
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] DCM擬似逆行列によるレンチの分配法 -未知の外乱に対するLift-Leg Strategyの実現-2017

    • 著者名/発表者名
      細川雅弘,白井智史,佐藤大祐,金宮好和
    • 学会等名
      第35回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 人型ロボットにおけるDCM擬似逆行列に基づく未知の外乱に対するバランス制御2017

    • 著者名/発表者名
      細川雅弘,濱野峻秀,佐藤大祐,金宮好和
    • 学会等名
      第18回システムインテグレーション部門講演会(SI2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 人型ロボットのための二次計画問題における計算コストの評価2017

    • 著者名/発表者名
      白井智史,佐藤大祐,金宮好和
    • 学会等名
      第18回システムインテグレーション部門講演会(SI2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] Humanoid Robots Modeling and Control2018

    • 著者名/発表者名
      Dragomir N. Nenchev, Atsushi Konno, Teppei Tsujita
    • 総ページ数
      508
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780128045602
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] Differential Kinematics,Humanoid Robotics: A Reference2017

    • 著者名/発表者名
      Dragomir Nenchev
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789400771949
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-01-30  

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