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2018 年度 実績報告書

分岐特性を利用した多脚ロボットの高機動性獲得のための新しい制御法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04914
研究機関京都大学

研究代表者

青井 伸也  京都大学, 工学研究科, 准教授 (60432366)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード多脚ロボット / ホップ分岐 / ピッチフォーク分岐 / 旋回 / 機動性
研究実績の概要

多脚ロボットの高機動性の獲得に向けて、H30年度は昨年度に明らかにしたピッチフォーク分岐を利用した旋回制御系を構築し、ロボット実験を通してその旋回機動性を評価することを目的とした。
これまでの研究では、床の上に置かれたターゲットに急旋回を介して接近させる旋回タスクを対象として、ホップ分岐による直線歩行の不安定性を利用し、多脚ロボットを構成する先頭のモジュールのみを目標とする方向に向けることで、スムーズな旋回を実現していた。ただしホップ分岐では、直線歩行が不安定化した後に、蛇行のように振動する運動が励起されてしまう。それに対して、ピッチフォーク分岐では、直線歩行が不安定化した後に、曲線歩行に遷移することが明らかとなった。すなわち、この曲線歩行を上手く利用することで、旋回性能を向上できると予想される。そこで、従来のホップ分岐と同様、先頭のモジュールのみを目標とする方向に向ける制御方針はそのままに、ホップ分岐とピッチフォーク分岐を利用した制御系を用いたロボット実験を実施した。そして、到達時間などの幾つかの指標を用いて旋回性能を比較した。その結果、ピッチフォーク分岐を利用することで、ホップ分岐を利用する場合よりも旋回性能を向上できることが明らかとなった。

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

交付申請書に記載した実施計画に従って研究を実施した結果、ピッチフォーク分岐を利用することで、.従来のホップ分岐を利用した場合よりも高機動性が得られることが明らかとなったため。

今後の研究の推進方策

高機動性を獲得するための分岐特性を利用した最適化戦略を明らかにする。特に、分岐パラメータに応じて直線歩行が不安定化した後に実現される曲線歩行が変わってくるので、旋回条件に応じた最適なパラメータの決定方法を構築し、その性能を実機実験より検証していく。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 勝手に蛇行する多脚ロボット --力学原理の解明と応用--2019

    • 著者名/発表者名
      青井伸也
    • 雑誌名

      日本ロボット学会誌

      巻: 37 ページ: 132-137

    • DOI

      10.7210/jrsj.37.132

  • [雑誌論文] Body flexibility effects on foot loading in quadruped bounding based on a simple analytical model2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kamimura,S. Aoi,K. Tsuchiya,F. Matsuno
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 3 ページ: 2830-2837

    • DOI

      10.1109/LRA.2018.2842925

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 多脚ロボットのピッチフォーク分岐を利用した旋回機動性の実験的考察2019

    • 著者名/発表者名
      東松龍英,青井伸也,藤木聡一朗,舩戸徹郎,泉田啓,土屋和雄
    • 学会等名
      第31回自律分散システム・シンポジウム
  • [学会発表] 多足歩行に内在する力学原理と運動機能2018

    • 著者名/発表者名
      青井伸也
    • 学会等名
      先端知能機械情報学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 不安定性を利用した多足ロボットの高機動性の獲得2018

    • 著者名/発表者名
      青井伸也
    • 学会等名
      京都大学インダストリアルデイ
  • [学会発表] Body flexibility effects on foot loading in quadruped bounding based on a simple analytical model2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kamimura,S. Aoi,K. Tsuchiya,F. Matsuno
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 多脚ロボットのピッチフォーク分岐による曲線歩行の出現2018

    • 著者名/発表者名
      東松龍英,青井伸也,藤木聡一朗,舩戸徹郎,泉田啓,土屋和雄
    • 学会等名
      第24回創発システム・シンポジウム
  • [学会発表] 体幹柔軟性を持つ四脚ロボットの走行運動のシンプルな動力学モデルを用いた運動解析2018

    • 著者名/発表者名
      上村知也,青井伸也,土屋和雄,松野文俊
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'18)
  • [学会発表] 多脚ロボットのピッチフォーク分岐による直線歩行から曲線歩行への遷移2018

    • 著者名/発表者名
      浦丸文樹,東松龍英,青井伸也,藤木聡一朗,舩戸徹郎,泉田啓,土屋和雄
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'18)
  • [学会発表] 横断面上のシンプルモデルを用いたPace・Trot歩容の数理解析2018

    • 著者名/発表者名
      安達真永,上村知也,青井伸也,松野文俊
    • 学会等名
      第62回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'18)

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公開日: 2021-01-27  

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