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2018 年度 実績報告書

摺動効果と身体形状の最適融合に基づく移動ロボットの新機能創出

研究課題

研究課題/領域番号 16K06154
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

浅野 文彦  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (70415066)

研究分担者 徳田 功  立命館大学, 理工学部, 教授 (00261389)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード滑り接触 / 移動ロボット / 劣駆動システム / 運動生成 / 動摩擦 / 歩行ロボット
研究実績の概要

床面と滑り接触をしながら移動する劣駆動ロボットの運動生成と制御系設計に関して、最終年度は主に以下の研究成果を得た。前年度までの理論的・実験的研究を通して得られた匍匐型運動生成機序に関する知見を、より高機能な移動形態の創出へ向け理論研究を展開した。具体的には、2台の同一のロボットを連結し前後の運動を適切に非同期させることで前進運動を生成する手法、揺動質量の取付位置の修正と粘弾性要素の基本フレームへの付加により高速前進運動を生成する手法を提案し、数値シミュレーションを通して有効性を確認した。後者の数学モデルは後述する自動搬送装置の駆動源としても利用することとなった。

上記に並行して、低摩擦路面上への適用を目的とした脚移動ロボットの運動生成と制御方法に関する理論研究も推進した。最終年度は、前年度までに構築した角運動量拘束制御に基づくステルス歩容生成理論の実現可能性を見直し、線形化モデルを用いた目標時間軌道生成や両脚支持期における上体の運動生成など、現実を考慮した理論拡張を中心に研究を展開した。また、複雑な路面環境への適応を目指して、下り階段上など強い非線形性の影響を受けるステルス歩容のための目標初期状態探索問題にも挑んだ。

最終年度中、製造業者と匍匐型移動ロボットの工学的応用に関して議論をする機会に恵まれ、ロボットの前進しようとする動作を駆動源として用いた新しい自動搬送装置の着想を得た。具体的には、ロボットの身体フレームを受動回転関節を通して天井へ固定させ揺動質量を高周波振動させることで本体の往復運動を生成し、摺動を利用して本体と床面の間に挟まれた板状の搬送物体を移動させるというものである。基礎的な数学モデルを用いた数値シミュレータを開発し、適切に物理・制御パラメータを設定することで送り操作を達成できることを確認した。現在、理論検証用の実験システムの設計開発段階へと進んでいる。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Stealth walking with reduced double-limb support phase and its extension to careful legged locomotion2018

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano
    • 雑誌名

      Multibody System Dynamics

      巻: 44 ページ: 421-447

    • DOI

      10.1007/s11044-018-09645-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear analysis of an indirectly controlled limit cycle walker2018

    • 著者名/発表者名
      Longchuan Li, Isao Tokuda and Fumihiko Asano
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 23 ページ: 508-514

    • DOI

      10.1007/s10015-018-0478-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-speed and energy-efficient collisionless walking of underactuated rimless wheel2018

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano and Yanqiu Zheng
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 23 ページ: 523-531

    • DOI

      10.1007/s10015-018-0480-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficiency analysis of telescopic-legged bipedal robots2018

    • 著者名/発表者名
      Yuji Harata, Yotaro Kato and Fumihiko Asano
    • 雑誌名

      Artificial Life and Robotics

      巻: 23 ページ: 585-592

    • DOI

      10.1007/s10015-018-0492-4

    • 査読あり
  • [学会発表] Generation of stealth walking gait on low-friction road surface2019

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-powered stealth walking approach to generation of passive dynamic gait on horizontal plane2018

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano
    • 学会等名
      IFAC Symposium on Robot Control
    • 国際学会
  • [学会発表] Motion generation and analysis of high-speed stealth walking on stairs2018

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano, Kota Matsuura, Seiya Kobayashi and Yasunori Kikuchi
    • 学会等名
      IFAC Symposium on Robot Control
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of body rotation on sliding motion of an underactuated locomotion robot utilizing reaction wheel2018

    • 著者名/発表者名
      Seiya Kobayashi, Masatsugu Nishihara and Fumihiko Asano
    • 学会等名
      IFAC Symposium on Robot Control
    • 国際学会
  • [学会発表] High-speed stealth walking of underactuated biped utilizing effects of upper-body control and semicircular feet2018

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal input waveform for an indirectly controlled limit cycle walker2018

    • 著者名/発表者名
      Longchuan Li, Isao Tokuda and Fumihiko Asano
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear analysis of an indirectly controlled sliding locomotion robot2018

    • 著者名/発表者名
      Longchuan Li, Fumihiko Asano and Isao Tokuda
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental verification of underactuated sliding locomotion robot with quick return linkage2018

    • 著者名/発表者名
      Masatsugu Nishihara and Fumihiko Asano
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
    • 国際学会
  • [学会発表] 早戻りリンク機構を利用した劣駆動移動ロボットの開発と基礎実験2018

    • 著者名/発表者名
      西原正継、小林聖弥、松浦光汰、浅野文彦
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
  • [学会発表] 劣駆動移動ロボットの運動生成における回転運動の効果2018

    • 著者名/発表者名
      小林聖弥、西原正継、浅野文彦
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
  • [学会発表] 角運動量拘束制御に基づく劣駆動リムレスホイールのステルス歩容生成2018

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
  • [学会発表] 線形化モデルを用いた半円足をもつ劣駆動2脚ロボットのステルス歩容生成2018

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
  • [学会発表] 能動的な揺動質量を搭載した連結型リムレスホイールの実機開発2018

    • 著者名/発表者名
      松浦光汰、李龍川、西原正継、小林聖弥、浅野文彦、徳田功
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
  • [学会発表] 低摩擦斜面上でのリムレスホイールと種型ロボットの連結によるハイブリッド移動ロボットの運動生成および解析2018

    • 著者名/発表者名
      李龍川、松浦光汰、西原正継、浅野文彦
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2018
  • [学会発表] Motion generation of a worm-like robot via asymmetric wobbling effect2018

    • 著者名/発表者名
      Longchuan Li and Fumihiko Asano
    • 学会等名
      電気関係学会北陸支部連合大会
  • [学会発表] 低摩擦路面における摺動を利用した劣駆動移動ロボットの推進力と重心位置の関係に関する基礎的考察2018

    • 著者名/発表者名
      西原正継、浅野文彦
    • 学会等名
      電気関係学会北陸支部連合大会
  • [学会発表] 急斜面上のステルス歩容生成および両脚支持期のZMP解析2018

    • 著者名/発表者名
      小林聖弥、浅野文彦
    • 学会等名
      電気関係学会北陸支部連合大会
  • [学会発表] Robotic dynamic bipedal locomotion on irregular terrain using visual perception2018

    • 著者名/発表者名
      Irfan Muhammad and Fumihiko Asano
    • 学会等名
      電気関係学会北陸支部連合大会
  • [学会発表] 線形化モデルを用いた低摩擦路面上のステルス歩容生成2018

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦
    • 学会等名
      第19回公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • [学会発表] ステルス歩行における角運動量拘束制御に基づく両脚支持期の運動生成2018

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦
    • 学会等名
      第19回公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • [学会発表] 低摩擦路面上での劣駆動リムレスホイールの低衝撃前脚着地歩容生成2018

    • 著者名/発表者名
      原田祐志、浅野文彦
    • 学会等名
      第19回公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • [学会発表] 支持脚接地点の滑り接触を考慮した2脚受動歩行の脚部揺動による安定化2018

    • 著者名/発表者名
      李龍川、浅野文彦、徳田功、顔聡
    • 学会等名
      第19回公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • [学会発表] 引き込み現象を利用した準受動歩行の安定化に関する実験的検証2018

    • 著者名/発表者名
      李龍川、顔聡、徳田功、浅野文彦
    • 学会等名
      第19回公益社団法人計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会

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公開日: 2019-12-27  

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