| 研究課題/領域番号 |
18H03310
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
杉原 知道 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70422409)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ロボティクス / 運動制御 / 力学系 / 人型ロボット / 運動知能 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、力学系としてみた人型ロボットの構造を、重心のなす低次元力学系（上位力学系）と四肢のなす力学系（下位力学系）によって階層的に表現し、それがさらに連続的に変容することで多様な全身動作を統合的に記述・創出する枠組の確立、およびそれに基づく制御器開発を目的としている。４つの課題を並行して進めている。以下に、それぞれの課題に対する本年度実績を記す。
課題１：力学系階層化の数理考察 人型ロボットの運動方程式に基づき、重心運動の零空間を各肢の状態空間に分割するための数学的背景を考察した。重心運動を厳密に肢運動と分離
することが可能であることが分かったが、実装上は近似的に分離し摂動分を実時間補償する方が有利である可能性があることも分かった。
課題２：下位力学変容系の開発 (i)到達動作、(ii)経路追従動作、(iii)物体操作を含む外界とのインタラクションを並行して進めた。特に(i)と(iii)に新たな発見があり、予備的シミュレーションまで行うことができた。
課題３：上位・下位力学系の結合 課題２で開発した四肢動作制御器を全身動作に結合する方法を考えた。上述の通り課題１の方針に二つ選択肢があると分かったため、本課題の解決方法もそれに準じて選択肢が得られた段階である。
課題４：実験用人型ロボット開発 本研究開始前までに試作していた幾つかの機構を起点とし、新たな人型ロボットの右肩部および上腕部、腰部、下腿部の設計と試作を進めた。また、手部の機構設計の道筋をつけた。
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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
上記の通り、目的に対して設定した課題１～４のそれぞれに、当初期待していたことと同程度の成果が得られた。課題１に、理論的に厳密な答えと現実的なロボット制御への適用を考えたときに好ましい答えの二種類があると分かったことは、計画時には予想していなかったことであり、これにより研究の難度が上がったが、研究の性質を鑑みればむしろ好ましいことと考えている。
課題２における物体操作を含む外界とのインタラクション制御では、操作対象物の幾何学的構造をフィードバック系に埋め込むことができる可能性があるという興味深い知見が得られた。このことは本年度の最大の成果である。
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| 今後の研究の推進方策 |
課題１に対しては、得られた二つの選択肢に関する議論をさらに深め、全身運動制御器の具体的設計に反映する。
課題２では、本年度に進めた(i)到達動作、(ii)経路追従動作、(iii)物体操作を含む外界とのインタラクションの三者を引き続き進める。また、未着手である(iv)角運動量補償の議論に着手する。
課題３では、課題２で開発した四肢動作制御器を全身動作に逐次結合していく。
課題４では、本年度進めた身体各部の試作と設計方針を受け、左肩～腕部、股関節部、手部の設計と試作を行う。
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