超人的移動能力を持つ２足スプリント・ロボットの開発

• 研究課題/領域番号: 25709019
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 橋本 健二 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (10449340)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2016年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2015年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2014年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2013年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: ヒューマノイド / ２足走行 / 走行運動解析 / 走行運動制御 / ロボティクス / 知能ロボティックス / ２足歩行 / 剛性可変機構 / 弾性可変機構

研究成果の概要

骨盤運動や走法の違いが走行運動に与える影響を定量的に評価し，新しいスポーツコーチング学を創出すること目指し，人間の構造と運動を模擬可能な２足スプリント・ロボットの開発を目的とする．人間の走行運動解析を通して，骨盤運動が走行運動に寄与していることを見出した．そこで，腰部関節を持ち，膝関節と足関節には弾性要素を持つ２足ロボットWATHLETE-1を開発した．WATHLETE-1は全身で22自由度を持ち，身長1,500mm，体重62kgである．走行運動制御を開発することで，片脚での跳躍運動を実現した．またYaw方向の角運動量制御も開発し，下半身で発生する角運動量を上半身で補償することができた．

研究成果

• [雑誌論文] Utilization of Human-Like Pelvic Rotation for Running Robot (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Otani, Kenji Hashimoto, Masaaki Yahara, Shunsuke Miyamae, Takaya Isomichi, Shintaro Hanawa, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim, Atsuo Takanishi
  • 雑誌名: Frontiers in Robotics and AI 巻: Vol.2, No.17 ページ: 1-9
  • DOI: 10.3389/frobt.2015.00017
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Joint Mechanism That Mimics Elastic Characteristics in Human Running (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Otani, Kenji Hashimoto, Takaya Isomichi, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim, Atsuo Takanishi
  • 雑誌名: Machines 巻: Vol.4, No.5 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.3390/machines4010005
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biped Robot Research at Waseda University (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Hashimoto and Atsuo Takanishi
  • 雑誌名: Journal of Robotics, Networking and Artificial Life 巻: Vol. 1, Issue 4 ページ: 261-264
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第13報：人間と同等の角運動量が発生可能で人間の質量特性を模擬した上半身機構） (2016)
  • 著者名/発表者名: 植田大貴，大谷拓也，橋本健二，宮前俊介，礒道貴矢，夏原彬，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 第34回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 山形県
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第14報：弾性要素を有し能動動作と路面への倣い動作が可能な足関節・足部機構） (2016)
  • 著者名/発表者名: 夏原彬，大谷拓也，橋本健二，宮前俊介，礒道貴矢，植田大貴，赤堀孝太，尾原睦月，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 第34回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 山形県
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] ヒューマノイドロボットによる人間の走行模擬のための足関節に着目した人体運動解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大谷拓也，夏原彬，橋本健二，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 第34回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 山形県
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] ヒト走行時の骨盤運動解析に基づくヒューマノイドによる跳躍運動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大谷拓也，橋本健二，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: LIFE2016
  • 発表場所: 宮城県
  • 年月日: 2016-09-04
• [学会発表] ヒューマノイドを利用したヒト足部機能解明と靴の衝撃吸収性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋本健二，本橋弘光，吉村勇希，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: LIFE2016
  • 発表場所: 宮城県
  • 年月日: 2016-09-04
• [学会発表] Joint Mechanism Coping with both of Active Pushing-off and Joint Stiffness Based on Human (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Otani, Kenji Hashimoto, Takaya Isomichi, Shunsuke Miyamae, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-Ok Lim and Atsuo Takanishi
  • 学会等名: 21st CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control
  • 発表場所: Udine, Italy
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第12報：上半身を用いるYaw方向角運動量制御） (2016)
  • 著者名/発表者名: 大谷拓也，宮前俊介，橋本健二，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 日本IFToMM会議シンポジウム
  • 発表場所: 東京都
• [学会発表] Knee Joint Mechanism That Mimics Elastic Characteristics and Bending in Human Running (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Otani, Kenji Hashimoto, Shinya Hamamoto, Shunsuke Miyamae, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi
  • 学会等名: 2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2015-09-28
  • 国際学会
• [学会発表] Running with Lower-Body Robot That Mimics Joint Stiffness of Humans (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Otani, Kenji Hashimoto, Masaaki Yahara, Shunsuke Miyamae, Takaya Isomichi, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi
  • 学会等名: 2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Hamburg, Germany
  • 年月日: 2015-09-28
  • 国際学会
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第11報：CFRP 重ね板ばねによる軽量高出力弾性関節機構） (2015)
  • 著者名/発表者名: 大谷拓也，礒道貴矢，橋本健二，八原昌亨，宮前俊介，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 第33回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第10報：弾性要素と能動的な蹴り出しから跳躍力を獲得できる膝関節機構） (2015)
  • 著者名/発表者名: 礒道貴矢，大谷拓也，橋本健二，八原昌亨，宮前俊介，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 第33回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] ヒトの軟弱路面歩行時における運動学シナジー解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋本健二，高西淳夫，ベルトース・アラン
  • 学会等名: 第33回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第9報：人間の脚弾性を模擬した下半身ロボットによる矢状面における片脚走行の実現） (2015)
  • 著者名/発表者名: 大谷拓也，八原昌亨，橋本健二，宮前俊介，礒道貴矢，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 日本IFToMM会議シンポジウム
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2015-07-18
• [学会発表] Leg with Rotational Joint That Mimics Elastic Characteristics of Human Leg in Running Stance Phase (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Otani, Thomas George, Kazuhiro Uryu, Masaaki Yahara, Akihiro Iizuka, Shinya Hamamoto, Shunsuke Miyamae, Kenji Hashimoto, Matthieu Destephe, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi
  • 学会等名: 14th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-20
• [学会発表] Foot Mechanism Design for Biped Robots (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Hashimoto
  • 学会等名: 14th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第8報：膝関節に能動屈伸機構と弾性要素を有する２足走行ロボット脚部） (2014)
  • 著者名/発表者名: 濱元伸也，大谷拓也，飯塚晃弘，宮前俊介，瓜生和寛，八原昌亨，橋本健二，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 第32回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 福岡県
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第7報：着地時間推定を用いた連続跳躍の実現） (2014)
  • 著者名/発表者名: 大谷拓也，飯塚晃弘，宮前俊介，濱元伸也，八原昌亨，橋本健二，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 第32回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 福岡県
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第6報：走行運動を目指した腰部関節の強度強化） (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮前俊介，大谷拓也，飯塚晃弘，濱元伸也，八原昌亨，橋本健二，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 第32回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 福岡県
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] Hopping Robot Using Pelvic Movement and Leg Elasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Otani, Kazuhiro Uryu, Masaaki Yahara, Akihiro Iizuka, Shinya Hamamoto, Shunsuke Miyamae, Kenji Hashimoto, Matthieu Destephe, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi
  • 学会等名: 2014 XX CISM-IFToMM Symposium on Theory and Practical of Robots and Manipulators
  • 発表場所: Moscow, Russia
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-26
• [学会発表] Running Model and Hopping Robot Using Pelvic Movement and Leg Elasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Otani, Masaaki Yahara, Kazuhiro Uryu, Akihiro Iizuka, Kenji Hashimoto, Tatsuhiro Kishi, Nobutsuna Endo, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Sang-Ho Hyon, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi
  • 学会等名: 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2014-05-31 – 2014-06-07
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第5報：人間の骨盤動揺と多関節脚の関節弾性を模擬した跳躍ロボット） (2014)
  • 著者名/発表者名: 大谷拓也，八原昌亨，瓜生和寛，飯塚晃弘，濱元伸也，宮前俊介，橋本健二，阪口正律，川上泰雄，林憲玉，高西淳夫
  • 学会等名: 日本IFToMM会議シンポジウム
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2014-05-24
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第4報：骨盤回旋運動を利用した走行制御） (2013)
  • 著者名/発表者名: 大谷拓也
  • 学会等名: 日本ロボット学会第31回学術講演会
  • 発表場所: 東京都
• [学会発表] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発（第3報：板ばねを用いた弾性可変機構を持つ回転関節脚） (2013)
  • 著者名/発表者名: 瓜生和寛
  • 学会等名: 日本ロボット学会第31回学術講演会
  • 発表場所: 東京都
• [備考] 骨盤運動に着目した２足走行ロボットの開発
  • URL: http://www.takanishi.mech.waseda.ac.jp/top/research/running/index_j.htm
• [産業財産権] ２足歩行ロボットの移動制御システム (2013)
  • 発明者名: 高西淳夫，川上泰雄，橋本健二，阪口正律，大谷拓也，飯塚晃弘
  • 権利者名: 高西淳夫，川上泰雄，橋本健二，阪口正律，大谷拓也，飯塚晃弘
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-238123
  • 出願年月日: 2013-11-18