| 研究課題/領域番号 |
18560446
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| 研究機関 | 独立行政法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
尹 英杰 独立行政法人理化学研究所, 運動系システム制御理論研究チーム, 研究員 (40391875)
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| 研究分担者 |
細江 繁幸 独立行政法人理化学研究所, 運動系システム制御理論研究チーム, チームリーダー (50023198)
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| キーワード | ハイブリッドシステム / 二足走行ロボット / 運動計画 / 運動制御 / 複雑系 |
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| 研究概要 |
人間の走行は下肢の多自由度や支持脚の入れ替えを巧みに利用することで、複雑な地形上でも走行することができる。更に、人間は高速度で進行するとき、地面との衝突を積極的に利用し、歩行から走る状態に切り換る。このような衝突や足の入れ替えを有する下肢の運動機能は、論理動作と連続動作が混在するハイブリッドシステムとしてモデリングすることができる。一方、今までの二足歩行や走行ロボットの運動制御に関する研究では、制御器は各連続運動に対して設計され、ハイブリッドシステムとしての安定性、最適性、速答性などを追求できなかった。
本研究では、ハイブリッドシステムの制御法について研究し、開発する制御法を二足ロボットに応用することより、多様な外界環境において広範囲の速度で走行することの実現を目的としている。まず、二足ロボットの運動制御問題を、離散事象と連続ダイナミックスが混在するハイブリッドシステムとして捉え、論理記述が含んだ動的システム(Mixed Logical Dynamical)としてモデリングする方法を示した。このMLDモデルに基づいて、有限時間未来までの応答を最適化することでフィードバック制御を行う非線形モデル予測制御をロボットの歩行運動に適用した。これにより、衝突現象を積極的に利用でき、事前に計画した軌道を用いずに変動する歩行環境にも対応できる、ロバスト性の強い制御系をシステム的に設計できた。次は、二足ロボットの走行パターン発生器として外部システムを構成し、走行の周期的軌跡発生のメカニズムを解明し、走行の任意パターンをシステム的に生成する方法を提案した。そしてフィードバック制御を行うことにより、ロボットが計画した軌道に追跡し、多様な速度での走行を実現した。
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