| 研究課題/領域番号 |
16J09587
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
木村 航平 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| キーワード | ヒューマノイドロボット / 搭乗型機器 / 制御 / 軌道修正 / オンラインシステム / マニピュレーション / バランス制御 / 認識行動 |
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| 研究実績の概要 |
本年度はヒューマノイドロボットにおける搭乗型機器の運転操作を目的とした，機器の操作・搭乗姿勢の安定化・外界環境の認識の3要素から構成されるオンラインでの軌道修正戦略を確立した．
ヒューマノイドが作用する腕や脚のエンドエフェクタと，ハンドル等の搭乗型機器を操作するための対象物体は，事前に連結して設計されたものでなく，マニピュレーションで実行・再生される計画した軌道と操作対象物体に拘束された運動との間の乖離を修正するためには，オンラインで手先や足先の軌道を修正することが不可欠である．この機器の操作における課題を解決するために，ヒューマノイドの双腕・双脚のマニピュレータに対する能動機能と受動機能の切替制御システムを提案し，提案したシステムに基づき等身大ヒューマノイドロボット実機による三輪車の運転操作を実現した．
さらに，搭乗型機器にはヒューマノイドが転倒しないよう常にバランスを監視しサポートする機能は備わっていないため，事前設計では把握できない振動などの外乱による転倒要因に対して，ヒューマノイド自身がオンラインで搭乗時の姿勢の安定化を図る軌道修正戦略も必要となる．これに対して，従来実装していた割り込み処理型の座り直し動作に基づくバランス安定化制御を発展させ，機器の操作と同時実行が可能な実時間での並行処理型の姿勢制御を導入した．導入した実機実験では，三輪車の運転操作の他に小型セグウェイ上での安定化制御にも成功している．
ヒューマノイドの系および搭乗型機器の系の各々に対してのみのミクロな観点でみた軌道修正戦略に限定せず，ヒューマノイドと搭乗型機器を併合した一体化した系についてもマクロな観点でみた軌道修正戦略として外界環境を認識した操作行動の自律系を構築した．搭乗型機器の移動成分の分析と構築した操作の自律系に基づき，ヒューマノイドによる三輪車操作における障害物回避行動を実現した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の取り組みとしては，研究課題である搭乗型機器の適用例として三輪車と小型セグウェイを対象に，ヒューマノイドロボットの運転操作行動を広く実機検証した．
搭乗型機器の操作方策だけでなく，ヒューマノイドロボットの大きな課題であるバランスの安定化，およびロボットの視覚情報を利用した環境認識も考慮に入れた行動実現を示した．
当該年度の研究成果は，学会誌論文での発表2本と国外での学会発表1本の進捗状況であり，これらの成果は主に搭乗型機器の操作方策に関する内容が中心に取り組まれているため，今後はバランスの安定化の制御方策や認識行動に関する研究にフォーカスした成果の発表が期待される．
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度の取り組みとしては，本年度に取り組んだ軌道修正に基づく搭乗型機器の運転操作戦略から発展させ，ヒューマノイドロボットに実装されている制御系のゲインを学習させるアプローチにより搭乗型機器への適応行動戦略を確立していく．
軌道修正では制御において目標となる軌道の修正と更新を行ったが，ゲイン学習では制御においてチューニングの対象となるゲインを自律的に更新することで，搭乗する環境への適応・搭乗した環境の運動への適応を目的とする．
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