| 研究課題/領域番号 |
15K00369
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| 研究機関 | 大阪電気通信大学 |
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研究代表者 |
小枝 正直 大阪電気通信大学, 総合情報学部, 准教授 (10411232)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ヒューマノイドロボット / 摺足制御 / 実機検証 / ZMP |
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| 研究実績の概要 |
一般的にロボットに期待される危険地帯での作業や家庭内でのタスク作業などは，狭隘領域における劣姿勢移動が大多数を占める．そこで我々はヒューマノイドロボットによる超狭隘域・劣姿勢移動を実現するために，過去数年間，研究を継続している摺足移動を応用し，平臥姿勢での自由移動（摺胴移動）の実現を目指している．具体的には，平臥位における胴の摺動による基本動作（並進・転回）の実現，床面摩擦や床面形状，瓦礫形状等に適応した移動制御を実現する．また，劣姿勢度合いの評価式や支持多角形を応用して，摺足・摺胴移動の運動性や安定性に関する評価式を新たに定義し，移動の制御に利用する．
2015年度では，摺胴移動の前段階として，まず摺足制御による自由移動実現を目指した．これまでシミュレーションにより摺足移動は確認できていたが，実機では未検証であったため，本年は特にこの点に注力した．本研究はヒューマノイドの摺足・摺胴の制御が主目的であり，等身大ロボットを使用する必要はない．
そのためホビー用ヒューマノイドロボットKHR-3HVをベースとしたシステムを開発した．まずサーボ制御系システムをArduinoに換装し，C++言語やROS等による開発を可能とした．移動制御のために足裏力センサが必要であるが，サイズと価格に満たす適当な製品はないため自作した．1軸感圧センサを各足に4個ずつ配置してAD変換し，ZMPを計測可能にした．本システムを用い，ZMPベースの摺足移動制御を実現し，従来手法と比較して傾斜地において安定した横移動が可能なことを確認した．また，以前シミュレーションにより実現していた胴体角度による摺足移動方向制御が実機でも可能なことも確認した．本実験は足裏センサを持たない別の小型ヒューマノイドロボットを用いた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初の2015年度の研究計画では，１．摺足移動制御の確立と安定性検証，２．運動性・安定性の新たな定義を目標としていた．１に関しては，ほぼ当初計画通りに研究は進み，妥当な結果も得られたと考えている．２に関しては，机上での評価式は完成している状態であるが，未発表である．今後，シミュレーション及び実機に実装して，様々な条件での実験を実施の後，収集したデータを客観的に評価して発表する予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
2015年度は，摺足移動制御の実機実証のためのシステム構築および実験が主な成果と言える．2016年度は，摺足，摺胴移動の運動性，安定性などを評価するために適当な評価式を定義し，実験により検証する．また，当初計画にある記載した通り，摺足移動制御を応用した摺胴移動を実現したい．摺胴移動，特にうつ伏せ状態で行う匍匐前進はレスキュー活動など様々な場面で用いられており，狭領域移動に大いに有用である．しかし，ヒューマノイドロボットでは陽に活用されておらず，適当な制御方策も提案されていない．また，摺胴時の胴や腰，脚の運動は複雑な状態遷移が発生するが，明確にはなってはいない．そこで摺胴動作をモーションキャプチャ装置内で行い，摺胴中の全身動作を筋活動と同時計測し，摺胴移動モデルを作成する予定である．また，床面の摩擦や凹凸，進入部の形状などに応じて最適な摺胴移動を実現するために，レーザ距離センサなどで形状を計測し，適応的に摺胴の制御を行う．摩擦などの表面特性の推定には，レーザ反射強度や表面粗さの情報と事前取得の表面特性データベースとの照合や，機械学習の利用を検討する．
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