力学変容系としての人の運動理解と次世代人型ロボット制御の基盤構築

• 研究課題/領域番号: 22680018
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知覚情報処理・知能ロボティクス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 杉原 知道 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70422409)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円); 2012年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2011年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2010年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
• キーワード: 運動制御 / 非線形力学系 / ロボティクス / 身体科学

研究概要

人型ロボットの運動制御技術に基づいて、人が複雑な拘束条件の下に安定性を維持しながら全身を操り、多様な運動を間断なく行う数学的原理を、身体・環境・制御器のなす力学変容系として理解する枠組を提案した。ロボット用に開発した立位・足踏み・歩行を統一に表現する制御器をモデルとし、運動計測に基づいて人の制御パラメータを同定した。結果、開発した制御器が人の制御器モデルとしても良好な精度を有することを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] 三次元高精度姿勢推定のための慣性センサの線形・非線形特性分離に基づいた相補フィルタ (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉原知道
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 31 号: 3 ページ: 251-262
  • DOI: 10.7210/jrsj.31.251
  • NAID: 10031162050
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
  • 査読あり
• [雑誌論文] 三次元高精度姿勢推定のための慣性センサの線形・非線形特性分離に基づいた相補フィルタ (2012)
  • 著者名/発表者名: 杉原知道、舛屋賢、山本元司
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 31巻 ページ: 251-262
  • NAID: 10031162050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solvability-Unconcerned Inverse Kinematics by the Levenberg- Marquardt Method (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Sugihara
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Robotics 巻: 27巻 ページ: 984-991
  • NAID: 10027995758
  • 査読あり
• [雑誌論文] Levenberg-Marquardt 法による可解性を問わない逆運動学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉原知道
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 29巻 ページ: 269-277
  • NAID: 10027995758
• [雑誌論文] Solvability-Unconcerned Inverse Kinematics by the Levenberg-Marquardt Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomomichi Sugihara
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Robotics 巻: 27 号: 5 ページ: 984-991
  • DOI: 10.1109/tro.2011.2148230
  • NAID: 10027995758
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ‐Ｍａｒｑｕａｒｄｔ法による可解性を問わない逆運動学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉原知道
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 29 号: 3 ページ: 269-277
  • DOI: 10.7210/jrsj.29.269
  • NAID: 10027995758
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
  • 査読あり
• [学会発表] 反力情報に基づく推定接触点と加速度センサを用いた二脚ロボットのデッドレコニング (2013)
  • 著者名/発表者名: 舛屋賢、杉原知道
  • 学会等名: 第18回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: かみのやま温泉
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] Reflexive Step-out Control Superposed on Standing Stabilization of Biped Robots (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sugi hara
  • 学会等名: 2012 IEEE-RAS Internation -al Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Osaka、Japan
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] Efficient Path Planning of Humanoid Robots with Automatic Conformation of Body Represen -tation to the Complexity of Environments (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu and T. Sugihara
  • 学会等名: 2012 IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Osaka、Japan
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] Visualization and Identification of Macro -scopic Dynamics of a Human Motor Cont -rol Based on the Motion Measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Kaneta, N. Murai and T. Sugihara
  • 学会等名: 2012 IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Osaka、Japan
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] Things important to humanoid robots: from theory to real (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sugi hara
  • 学会等名: 2012 IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Osaka、Japan
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] Biped Control To Follow Arbitrary Referential Longitudinal Veloc -ity based on Dynamics Morphing (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sugi hara
  • 学会等名: 2012 IEEE/RSJ International Conference on Int -elligent Robots and Systems
  • 発表場所: Vilamoura、Portugal
  • 年月日: 2012-10-09
• [学会発表] 人型ロボットの段階的経路計画に伴う小範囲干渉の局所的解消 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水康志、杉原知道
  • 学会等名: 日本ロボット学会第30回記念学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 全身運動計測に基づく人の立位制御器の巨視的構造同定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 兼田大史、村井伸行、杉原知道
  • 学会等名: 日本ロボット学会第30回記念学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 瞬間速度最小点を用いた二脚ロボットのオドメトリ (2012)
  • 著者名/発表者名: 舛屋賢、杉原知道
  • 学会等名: 日本ロボット学会第30回記念学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 全身運動計測に基づく人の運動制御の巨視的な構造可視化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 兼田大史、杉原知道
  • 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'12
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] 環境の複雑さに応じた身体表現の自動適合による人型ロボットの効率的運動計画 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水康志、杉原知道
  • 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'12
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2012-05-28
• [学会発表] 人型ロボットのインタラクティブ動作設計における運動拘束条件の自動整合 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本恭典、杉原知道
  • 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'12
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2012-05-28
• [学会発表] Design of Complementary Filter for High-fidelity Attitude Estimation based on Sensor Dynamics Compensation with Decoupled Properties (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Masuya, T. Sugihara and M.Yamamoto
  • 学会等名: 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: St. Paul、USA
  • 年月日: 2012-05-15
• [学会発表] 姿勢推定のための相補フィルタとカルマンフィルタの精度に関する比較考察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 舛屋賢、杉原知道、山本元司
  • 学会等名: 第17回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 萩本陣
  • 年月日: 2012-03-14
• [学会発表] 姿勢推定のための相補フィルタとカルマンフィルタの精度に関する比較考察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 舛屋賢, 杉原知道, 山本元司
  • 学会等名: 第17回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: 萩本陣(山口県)
  • 年月日: 2012-03-14
• [学会発表] 動的特性補償した慣性センサと磁気センサの相補的利用による高精度三次元姿勢推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 舛屋賢、杉原知道、山本元司
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 動的特性補償した慣性センサと磁気センサの相補的利用による高精度三次元姿勢推定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 舛屋賢, 杉原知道, 山本元司
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学豊洲キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 二脚ロボットの任意速度前後進制御のための力学変容 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉原知道
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] 二脚ロボットの任意速度前後進制御のための力学変容 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉原知道
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学豊洲キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Thinning and Smoothing of Randomly-sampled Support Transitions Toward Practical Motion Planning for Humanoid Robots (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ni shi and T. Sugi hara
  • 学会等名: 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Taipei、Taiwan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Motion Control with Slow and Rapid Adaptation for Smooth Reaching Movement Under External Force Disturbance (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Seto and T. Sugihara
  • 学会等名: 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Taipei、Taiwan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Thinning and Smoothing of Randomly-sampled Support Transitions Toward Practical Motion Planning for Humanoid Robots (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiya Nishi, Tomomichi Sugihara
  • 学会等名: 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: 台湾、台北
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Motion Control with Slow and Rapid Adaptation for Smooth Reaching Movement Under External Force Disturbance (2010)
  • 著者名/発表者名: Fumi Seto, Tomomichi Sugihara
  • 学会等名: 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: 台湾、台北
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] 慣性センサの逆モデルに基づく高精度姿勢推定のための相補フィルタ (2010)
  • 著者名/発表者名: 舛屋賢、杉原知道、山本元司
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 二脚ロボットの立位安定化に重畳する反射的踏み出し制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉原知道
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 足着地位置急変更に対処する人型ロボット誘導中の運動軌道修正法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林英仁、杉原知道、長谷川勉
  • 学会等名: 第28回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] 、Dynamics Morphing Toward Globally Stable Bipedalism (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Sugihara
  • 学会等名: Dynamic Walking 2010
  • 発表場所: Boston、USA
  • 年月日: 2010-07-11
• [学会発表] Dynamics Morphing Toward Globally Stable Bipedalism (2010)
  • 著者名/発表者名: Tomomichi Sugihara
  • 学会等名: Dynamic Walking 2010
  • 発表場所: アメリカ、ボストン(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-11
• [学会発表] Reflexive Step-out Control Superposed on Standing Stabilization of Biped Robots
  • 著者名/発表者名: Tomomichi Sugihara
  • 学会等名: 2012 IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Efficient Path Planning of Humanoid Robots with Automatic Conformation of Body Representation to the Complexity of Environments
  • 著者名/発表者名: Yasushi Shimizu and Tomomichi Sugihara
  • 学会等名: 2012 IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Visualization and Identification of Macroscopic Dynamics of a Human Motor Control Based on the Motion Measurement
  • 著者名/発表者名: Daishi Kaneta, Nobuyuki Murai and Tomomichi Sugihara
  • 学会等名: 2012 IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Things important to humanoid robots: from theory to real
  • 著者名/発表者名: Tomomichi Sugihara
  • 学会等名: 2012 IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Biped Control To Follow Arbitrary Referential Longitudinal Velocity based on Dynamics Morphing
  • 著者名/発表者名: Tomomichi Sugihara
  • 学会等名: 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Vilamoura, Portugal
• [学会発表] Design of Complementary Filter for High-fidelity Attitude Estimation based on Sensor Dynamics Compensation with Decoupled Properties
  • 著者名/発表者名: Ken Masuya, Tomomichi Sugihara and Motoji Yamamoto
  • 学会等名: 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: St. Paul, USA
• [学会発表] 反力情報に基づく推定接触点と加速度センサを用いた二脚ロボットのデッドレコニング
  • 著者名/発表者名: 舛屋賢, 杉原知道
  • 学会等名: 第18回ロボティクスシンポジア
  • 発表場所: かみのやま温泉
• [学会発表] 人型ロボットの段階的経路計画に伴う小範囲干渉の局所的解消
  • 著者名/発表者名: 清水康志, 杉原知道
  • 学会等名: 日本ロボット学会第30回記念学術講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 全身運動計測に基づく人の立位制御器の巨視的構造同定
  • 著者名/発表者名: 兼田大史, 村井伸行, 杉原知道
  • 学会等名: 日本ロボット学会第30回記念学術講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 瞬間速度最小点を用いた二脚ロボットのオドメトリ
  • 著者名/発表者名: 舛屋賢, 杉原知道
  • 学会等名: 日本ロボット学会第30回記念学術講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 環境の複雑さに応じた身体表現の自動適合による人型ロボットの効率的運動計画
  • 著者名/発表者名: 清水康志, 杉原知道
  • 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'12
  • 発表場所: 浜松
• [学会発表] 人型ロボットのインタラクティブ動作設計における運動拘束条件の自動整合
  • 著者名/発表者名: 松本恭典, 杉原知道
  • 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'12
  • 発表場所: 浜松
• [学会発表] 全身運動計測に基づく人の運動制御の巨視的な構造可視化
  • 著者名/発表者名: 兼田大史, 杉原知道
  • 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'12
  • 発表場所: 浜松
• [学会発表] ロボット工学に基づく二足歩行制御の構成論的理解
  • 著者名/発表者名: 杉原知道
  • 学会等名: 第75回ロボット工学セミナー
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [図書] 機械システムとしての表現に基づく人の運動制御メカニズムの構成論的理解、理大科学フォーラム330号 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉原知道
  • 出版者: 東京理科大学
• [図書] 理大科学フォーラム330号 (2011)
  • 著者名/発表者名: 杉原知道
  • 出版者: 東京理科大学
• [備考] 杉原知道、ロボット工学に基づく二足歩行制御の構成論的理解、日本ロボット学会第75回ロボット工学セミナー、招待講演、2012.12.7、中央大学
• [備考] 成果発表ウェブページ
  • URL: http://www.mi.ams.eng.osaka-u.ac.jp/research-human-j.html
• [産業財産権] 姿勢推定装置 (2011)
  • 発明者名: 杉原知道、舛屋賢
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: 2011-061146
  • 出願年月日: 2011-03-18
• [産業財産権] 姿勢推定装置 (2011)
  • 発明者名: 杉原知道・舛屋賢
  • 権利者名: 九州大学
  • 産業財産権番号: 2011-061146
  • 出願年月日: 2011-03-18