| 研究概要 |
人間型2足歩行ロボットの歩行速度の向上および人間型ロボットの走行を目指して、その制御法の提案および実機での検証を目指して研究を遂行した。研究成果は、以下の3点に要約できる。
(A)MARI-1を改造して、歩行速度1.5km1を実現すると同時に、高速歩行の限界が次に3つに絞られることを明らかにした。(1)速度が向上すると、関節サーボでのモータ回転数が上昇し、速度起電力が増大して、電圧不足になり、トルク指令どおりのトルク実現が困難となる。(2)足裏が併進方向にすべるだけでなく、ZMPを中心に回転する。この2点を克服するために、歩行軌道を工夫して、関節角度指1令が大きくならいような起動計画を行った。その候補としては、(A)爪先と躁をうまく使って、関節サーボの指令速度を下げる。(B)重心位置を制御して、結果として、関節サーボの指令速度を下げる、などがあり、MARI-1およびMARI-3を使って実験した。(C)腰や腕を振るなどして、更なる工夫をしないと、ZMP周りのツイストは防げないと考えられる。
(B)2足走行実現のための基礎として、2次元平面内で跳躍しながら前進後退が出来ることを目指し、片足3自由度の跳躍ロボットKEN-2を開発した。等価ばねの原理に基づいて、着地後の衝撃を和らげるために、力制御を行い、ジャンプは重心位置オープンループ制御軌道で行った。開発された分散制御シスアムRON(Robot Network)により、高さ5[cm]、滞空時間100msの連続跳躍が実現した。このロボットは全高800[mm]、重量14.5[kg]である。
(C)更に、高速歩行・走行を実現するため、これまでの人間型2足ロボットと比べ、軽量化に配慮し、鮒力アクチュエータを搭載したMARI-3を開発した.軽量化、高パワー、広関節可動角は、MARI-3の設計の指針とした。MARI-3の全長は1216[mm]、重量は片足14.3[kg]、腰3.2[kg]、胴体6.2[kg]、総重量41[kg]である。このロボットは、制御装置はすべて内装し電源の供給のみで動作する。ROCOS上で腰を振ることにより時速1.7[km/h]、実機で時速1.2[km/h]の2足歩行が実現し,高さ4[cm],滞空時間150[ms]の片足や両足跳躍で世界一の跳躍高さと跳躍時間を達成した。現在、高速歩行と跳躍安定化の研究を進めている。
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