| 研究概要 |
本研究では,二足歩行ロボットの制御における本質的な原理は受動的歩行にあるという立場で歩行制御を考えている.そのために,緩やかな坂道に設置された準受動的歩行ロボットの制御を考察している.具体的には,全関節ダイレクトドライブモータが装着されたロボットを試作し,その制御則を考察した.以下が成果である.
(1)2足歩行ロボットPB-Iの設計・試作を行った.具体的には,各脚3自由度の計6自由度の回転関節を持つ二足歩行ロボットである.傾斜面での理想的な歩行が受動的歩行が実現可能なように,全関節のアクチュエータとしてDDモータを用いた.
(2)PB-Iを想定して力学的モデルを構築した.そして,非線形力学系として本ロボットを解析し,本ロボットにおける受動的歩行の実現性とその安定解析を行った.
(3)コンパスモデルを用いて,坂道を歩き下る準受動的動歩行の制御方式を提案した.その際,足首関節の積極的な制御を念頭においた学習的歩行制御方策を考案した.
(4)受動的歩行の安定性を歩行の衝突点に着目して構築したポアンカレ写像(離散力学系)について構造解択を行った.ただし,非線形性がきついため線形化を行い近似的に解析した.その結果,受動的歩行は不安定な遊脚の運動を衝突によって安定化していることが定性的にわかってきた.さらに求めた近似ポアンカレ写像を用いてできるだけ安定度の高い遅延フィードバック制御則の設計法を提案し,その有効性をシミュレーションで確認した.
(5)遅延フィードバック制御を連続化した新たな制御則を提案し,その有効性をシミュレーションおよび実験によって確認した.具体的には,k歩目の入力を,k-1歩目とk歩目の歩行の差を連続軌道として求めその差をフィードバックする方法である.これによって衝突点間における外乱に対してロバストになる.
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