| 研究課題/領域番号 |
15K05903
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| 研究機関 | 公立はこだて未来大学 |
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研究代表者 |
三上 貞芳 公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (50229655)
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| 研究分担者 |
兵頭 和幸 福岡工業大学, 情報工学部, 助教 (90550517)
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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 | ２足歩行ロボット / 受動歩行 / 歩行安定化 / 機構 / 靴 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は２足歩行ロボットの安定歩行を，ロボット本体の制御に介入せずに，足部に張り出す形の外付け機構（抑制機構）により実現する新しい手法を提案するものである．初年度であるH27年度は，抑制機構のパラメータの理論設計と，能動歩行を行う２足歩行ロボットにおいて抑制機構が安定化を与えるかの実験的検証を行い，以下の成果を得た．
（１）理論面での成果：足先抑制の設計パラメータを求めるために，２次元コンパスモデルの受動歩行において，設定したある角度（抑制開始角）を超えた時点で，張り出した足先に支点を切り替えて回転を継続する数理モデルを構築した．このモデルを用いて，斜度を様々に変更した路面での数値シミュレーションを行い，足先長と斜度の関係を求めた．その結果，足先長の増大に伴い，歩行安定化の効果が増大することが確認できたが，興味深い性質として，斜度の増加に対する安定化の効果が，短い足先の方がより高いという結果も得られた．このことは機構と抑制開始角に応じてもっとも効果的な足先長があることを示唆しており，次年度でより網羅的なシミュレーションを通じて明らかにしたい．
（２）実現面での成果：能動歩行をおこなう２足歩行ロボットへの抑制機構の取り付け，および効果についての検討を行うため，高さ40cm程度の小型ヒューマノイドロボットの足先に小型サーボで抑制部の高さを調整可能な装置を取り付け，ロボット自体の制御では転倒する斜度の斜面において，抑制部の調整により歩行安定化が実現するかを検証した．その結果，約10度までの斜度においては，抑制部の張り出し高さ3mm程度によって，転倒しない安定歩行が実現できることが確認できた．一方で，張り出し高の適切な値が0.2mm程度異なる場合に転倒に至ることもわかった．これは張り出し部を点接触とした構造的な問題の可能性もあり，次年度で適切な接地機構についても検討を続けたい．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
H27年度は，能動歩行を行う２足歩行ロボットへ，足先のみに機構的な張り出しを設けることで安定化が実現できることを，小型ロボットによる実験で明らかにすることができた．これにより，本研究の方向性が正しいことが確認でき，意義のある成果を得たと考えている．
また本年度の目標である，張り出し機構の設計のための設計式構築については，今年度はコンパスモデルについての正確なシミュレーション式を導出することができ，次年度に網羅的なシミュレーションを行う準備が整った．よって，本年度はおおむね計画通りに進んでいるものと考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
足先抑制機構の具体設計において，H27年度では，点接触による抑制機構が歩行安定化に与える鋭敏さが問題点として明らかになった．H28年度では，この問題を解決するため，矢状面での抑制と前額面での抑制の２方向の抑制を行う張り出し機構について研究を進めることを優先したい．
足先の抑制機構の設計のためのシミュレーションにおいては，引き続き前年度に構築した理論モデルを用いて網羅的にパラメータ探索を行い，適切な張り出しの設計値の指針を得たい．同時に，矢状面・前額面の２方向の抑制に対応した理論モデルの構築に向けて，現在２次元コンパスモデルを用いている数理モデルを３次元に拡張することについても継続したい．
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