並列分散処理による実時間歩容生成・補償機構を有する不整地での二足動歩行制御

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750213
• 研究機関: 青山学院大学
• 研究代表者: 古田 貴之 青山学院大学, 理工学部, 助手 (40286232)
• キーワード: ヒューマノイド / 二足歩行 / 歩容生成 / 歩行制御

研究概要

本年度は以下の各項目に関しての研究が完了した.
1.小型ヒューマノイド5号機の設計・製作とその動特性解析
2.不整地歩行の為の機能分割制御法および区分歩容生成機構の理論構築
3.区分歩容機構の為の終端値歩容生成法における導出
4.反射行動と計画行動の調停機構を有する自律移動ロボット制御機構の考案
本年度は,不整地歩行実験を行う為に各部の剛性を強化し可動範囲を拡大した23自由度のヒューマノイド5号機を設計・製作した.本ロボットは、腰部に外力検出用の3軸加速度センサを、足裏に3軸力センサを搭載している。また、不整地での歩行を実現するための実時間歩容生成手法として、臨床歩行分析に基づく設計手法:区分歩容生成機構を考案した。本手法は、まず歩容を4つの機能別の期間に分割する。その期間とは、両脚支持期、足底支持期、爪先支持期および衝撃吸収期である。これらの期間のうち、特に爪先支持期では角運動量調整機構により任意の遊脚着地位置を指定可能な歩容を実時間で生成できる。同時に安定な連続歩行を行うための歩容の初期値および終端値も算出可能である。本提案手法を用いることで不整地での歩行や、突発的障害物の回避運動の実現が期待できる。本年度は、突発的障害物をまたぐ歩容を実機を用いて行い、その有効性の検証が完了している。
一方、行動制御システムに関しては、計画行動と反射行動を切り替え、それらの整合性を調整する調停機構を考案した。さらに、突発的障害物を回避および転倒回避モジュールを本機構に実装した。実機にて、目的位置への歩行運動中の転倒回避行動および障害物回避行動の発現に成功し、本手法の有効性の確認を行った。

研究成果

• [文献書誌] T.Furuta,H.Yamato,K.Tomiyama: "Biped Walking Using Multiple Link Virtual Inverted Pendulum Models"Journal of Robotics and Mechatronics. 11・4. 304-309 (2000)
• [文献書誌] 古田,大和,永野,富山: "多リンク仮想倒立振子モードを規範とした二脚移動ロボットの実時間歩容生成法"電気学会論文誌. 1-120-C・2. 208-214 (2000)
• [文献書誌] M.Shimizu,T.Furuta,K.Tomiyama: "Distributed Behavior Arbitration Network:An Autonomous Control Architecture"Proc. of International Symposium on Micromechatronics and Human Science. 267-274 (1999)
• [文献書誌] 奥村,古田,富山: "二足歩行における足首軌道による実時間ZMP補償機構"ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集. 2P1-41-095(1)-(2) (1999)
• [文献書誌] 田原,古田,富山: "行動計画と反射行動の並列動作によるヒューマノイド制御機構"ロボティクス・メカトロニクス講演会論文集. 2P1-70-102(1)-(2) (1999)
• [文献書誌] 古田,他: "分散型行動調停ネットワークによる自律型ヒューマノイドの実現"第17回日本ロボット学会学術講演会論文集. III. 755-756 (2000)