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2020 年度 実績報告書

確率的状態遷移を含むハイブリッド制御による人型ロボットの統一的制御理論の構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K19802
研究機関東京大学

研究代表者

山本 江  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (20641880)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワードヒューマノイドロボット / ハイブリッドシステム / 力制御 / 確率モデル
研究実績の概要

二足歩行のハイブリッド制御による制御理論の構築と実際のヒューマノイドロボットを用いた実証実験による検証を目指し、研究を行った。研究期間で得られた成果は以下のようにまとめられる。
1. 二足歩行における着地状態の離散的な変化を考慮した安定化可能領域の計算手法を開発した。また、ヒューマノイドの重心の状態をモニタリングし、安定化可能領域に基づいて転倒可能性を判定することで転倒を未然に防ぐ制御方法を開発した。
2. 離散的に生じる着地のタイミングにおいて、足と路面の間に生じる衝撃力の不確かさを考慮しながらロバストに重心を制御する方法を研究した。
3. 単純化モデルにおける制御則をヒューマノイドの全身制御に変換する際に、離散的な支持状態変化に伴う全身のリンク系の構造変化を考慮するのと同時に、ヒューマノイドの複雑な動力学の影響を考慮できる変換アルゴリズムを開発した。
これらの制御アルゴリズムについて、力制御性に優れた油圧駆動型ヒューマノイドロボットにより実験検証を行った。平地での二足歩行をはじめ、人と接触しながらの安定した歩行、路面が動的に傾斜する状況でのバランス制御を実現した。その他、従来は重心の高さについて一定として仮定していた単純化モデルの制御について、重心高さを能動的に変化させることで安定化領域を適応的に変化させる制御アルゴリズムに拡張し、安定性を向上させる理論研究も行った。本研究課題の主目的の1つであった接触状態の離散的変化における確率的な遷移状態を考慮する方法については課題が残っているものの、離散的状態を考慮することで実際のヒューマノイドロボットをロバストに制御する理論の基盤を築いたことが本研究課題の成果である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Whole-body Compliant Motion by Sensor Integration of an EHA-driven Humanoid Hydra2021

    • 著者名/発表者名
      Tianyi Ko, Kazuya Murotani, Ko Yamamoto, and Yoshihiko Nakamura
    • 雑誌名

      International Journal of Humanoid Robotics,

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1142/S021984362150002X

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative Study of Force Control Methods for Bipedal Walking using a Force-sensitive Hydraulic Humanoid2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Murotani, Ko Yamamoto, Taiki Ishigaki and Yoshihiko Nakamura
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 34 ページ: 1455-1471

    • DOI

      10.1080/01691864.2020.1835533

    • 査読あり
  • [学会発表] Maximal Output Admissible Set of Foot Position Control in Humanoid Walking2020

    • 著者名/発表者名
      Ko Yamamoto, Ryo Yanase and Yoshihiko Nakamura
    • 学会等名
      The 23rd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY)
    • 国際学会
  • [学会発表] 機会制約付きモデル予測制御による外乱を考慮したヒューマノイドの制御2020

    • 著者名/発表者名
      酒見祐一, 山本江, 中村仁彦
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [学会発表] リーマン多様体上のコンプライアンス分配最適化によるロボットの制御2020

    • 著者名/発表者名
      石垣泰暉, 山本江, 中村仁彦
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会
  • [備考] 東京大学大学院 情報理工学系研究科 知能機械情報学専攻 山本 江

    • URL

      http://www.ynl.t.u-tokyo.ac.jp/member/yamamoto/index-j.html

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公開日: 2022-12-28  

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