ヒューマノイド型多自由度跳躍移動ロボットの実現

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19360110
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 成清 辰生 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70231496)
• 研究分担者: 川西 通裕 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00283870) ; 不破 勝彦 大同大学, 情報学部, 准教授 (70324481)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 跳躍ロボット / 4脚走行ロボット / 非ホロノミックシステム

研究概要

単脚跳躍ロボットを設計・試作し,制御システムの構築と制御系設計を行った.このロボットは3自由度のシリアルリンク機構であるため,跳躍実現には冗長自由度を有する.この自由度を用いた跳躍実現を,出力零化問題として定式化した.跳躍実現には,速い重心速度を実現しなければならない.目標の重心速度とロボットの重心速度の差を出力とする出力零化制御則を開発した.3自由度単脚跳躍移動ロボットへ設計した制御則を実装するため,制御システムを構築した.ロボットは脚部長45cmで,胴体部にはサーボアンプを搭載した構造となっており,総重量10.8kgを有している.このロボットの信号処理はサンプリング時間100μs(100kHz)という高速サンプリング能力を持つDSP によって行った.このDSPへ制御系を実装し,跳躍ロボットを実時間制御した.理想速度場の切り替えや重み付けにより,制御目的を実現するアルゴリズムを実現した.これらの成果により,4cmの高さの跳躍を実現した.

研究成果

• [雑誌論文] Stability Feelerによる実数μ解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松田忠典, 川西通裕, 成清辰生
  • 雑誌名: システム制御情報学会論文集 Vol.23, No.12 ページ: 277-287
  • 査読あり
• [雑誌論文] 新しい最小次元状態推定器に基づいた安定化制御器の設計法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 不破勝彦, 成清辰生, 森田良文
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 Vol.46, No.4 ページ: 189-198
  • 査読あり
• [雑誌論文] 零感度制御に関する一考察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 不破勝彦, 成清辰生, 神藤久
  • 雑誌名: 電気学会論文誌C編 Vol.129, No.12 ページ: 2163-2164
  • 査読あり
• [雑誌論文] 計測不可能な入力の推定器による外乱抑制とその応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 不破勝彦, 成清辰生, 門脇秀二, 森貴彦, 神藤久
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 Vol.75, No.759-C ページ: 97-104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of underactuated Mechanical Systems via Passive Velocity Field Control : Application to Snakeboard and 3D Rigid Body (2009)
  • 著者名/発表者名: 成清辰生
  • 雑誌名: Nonlinear Analysis : Theory, Methods & Applications No.71 ページ: 2358-2365
  • 査読あり
• [雑誌論文] モード切換え型制御系の評価方法に関する一考察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 不破勝彦, 成清辰生, 神藤久
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 Vol.45, No.5 ページ: 283-285
  • 査読あり
• [雑誌論文] モバイルマニピュレータの位置と力のハイブリッド制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 成清辰生, 中川雅史, 川西通裕
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 Vol.44, No.11 ページ: 919-926
  • 査読あり
• [雑誌論文] 周波数推定に基づく外乱抑制制御系の実装 (2008)
  • 著者名/発表者名: 成清辰生, 不破勝彦, 村野剛志
  • 雑誌名: 電気学会論文誌C編 Vol.128, No.12 ページ: 1727-1734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Attitude Control of a Flexible Planar Space Robot (2008)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Narikiyo, Masanori Sakata, Michihiro Kawanishi
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration Vol.1, No.5 ページ: 368-375
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adaptive Controls for Nonlinearly Parameterized Uncertainties in Robot Manipulators (2008)
  • 著者名/発表者名: N.V.Q.Hung, H.D.Tuan, T.Narikiyo, P.Aplarian
  • 雑誌名: IEEE Trans. Control Systems Technology Vol.16, No.3 ページ: 458-468
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of a class of underactuated mechanical systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Narikiyo, Junichiro Sahashi, Kazutomu Misao
  • 雑誌名: Nonlinear Analysis : Hybrid Systems Vol.2, No.11 ページ: 231-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] 極配置問題におけるフィードバックゲインの構成とその応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 不破勝彦, 成清辰生, 神藤久
  • 雑誌名: 計測自動制御学会論文集 Vol.43, No.6 ページ: 490-499
  • 査読あり
• [雑誌論文] FMS Scheduling Based on Timed Petri Net Model and Reactive Graph Search (2007)
  • 著者名/発表者名: YoungWoo Kim, Tatsuya Suzuki, Tatsuo Narikiyo
  • 雑誌名: AMM (Applied Mathematical Modeling) Vol.31, Issue 6 ページ: 955-970
  • 査読あり
• [雑誌論文] Realization of Parking Task Based on Affine System Modeling (2007)
  • 著者名/発表者名: YoungWoo Kim, Tatsuo Narikiyo
  • 雑誌名: Journal of Mechanical Science and Technology Vol.21 ページ: 935-949
  • 査読あり
• [雑誌論文] Traffic Network Control Based on Hybrid Dynamical System Modeling and Mixed Integer Non-Linear Programming With Convexity Analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: YoungWoo Kim, Tatsuya Kato, Shigeru Okuma, Tatsuo Narikiyo
  • 雑誌名: IEEE Transaction on SMC (Systems, Man, and Cybernetics)-A Vol.38, No.2 ページ: 346-357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal Controller Design for a Constrained Polynomial Vehicle System with a Input-State Linearized Model (2007)
  • 著者名/発表者名: YoungWoo Kim, Tatsuya Harada, Tatsuo Narikiyo
  • 雑誌名: International Journal of Automotive Technology Vol.9, No.1 ページ: 103-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-linear Optimal Control Design of Vehicle With Low Speed Operation Based on Data Mining Algorithm (2007)
  • 著者名/発表者名: YoungWoo Kim, Sinya Matsuzaki, Tatsuo Narikiyo, Jong-Hae Kim
  • 雑誌名: International Journal of WEVA (World Electric Vehicle Association) Vol.1, No.1 ページ: 10-18
  • 査読あり
• [雑誌論文] 零感度状態推定器の一構成法 (2007)
  • 著者名/発表者名: 不破勝彦, 成清辰生, 神藤久
  • 雑誌名: 電気学会論文誌C 127巻,12号 ページ: 2033-2041
  • 査読あり
• [雑誌論文] 繰返し制御を用いたロバストサーボ系の構成とディスク型記録装置への応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 成清辰生, 若松康介, 不破勝彦, 神藤久
  • 雑誌名: 電気学会論文誌C 127巻,12号 ページ: 2018-2026
  • 査読あり
• [雑誌論文] 計測不可能な入力の推定機構をもつオブザーバを用いた外乱抑制制御 (2007)
  • 著者名/発表者名: 不破勝彦, 成清辰生, 神藤久
  • 雑誌名: 電気学会論文誌C 127巻,11号 ページ: 1918-1927
  • 査読あり
• [学会発表] Computation Method for Complete D-stability Intervals of a Class of Matrices Based on Generalization of the Stability Feeler (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Matsuda, M.Kawanishi, T.Narikiyo
  • 学会等名: Proceedings of the 49th IEEE Conference on Decision and Control(pp.1454-1459)
  • 年月日: 20101200
• [学会発表] Robust Adaptive Position/Force Control of Mobile Manipulators -Theory and Experiments- (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Narikiyo, M.Kawanishi, T.Mizuno, Y.Hanada
  • 学会等名: Proceedings of the SICE 2010(pp.1326/1331)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 20100818-20100821
• [学会発表] Exactness Verification of Sum-of-Squares Approximations to Robust Semidefinite Programs with Functional Variables (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Jennawasin, M.Kawanishi, T.Narikiyo
  • 学会等名: Proceedings of the 2010 American Control Conference(pp.4096/4100)
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 20100630-20100702
• [学会発表] Disturbance Attenuation based on an Observer with a Function of Estimating Unmeasurable Inputs and its Application (2009)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Narikiyo, Katsushi Fuwa, Shuuji Kadowaki, Takehiro Mori, Hisashi Kando
  • 学会等名: Proceedings of the Twelfth IASTED International Conference on Intelligent Systems and Control(282/287)
  • 発表場所: Cambridge, MA, USA
  • 年月日: 20091102-20091104
• [学会発表] Real μ-Analysis by Stability Feeler (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadasuke Matsuda, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo
  • 学会等名: Proceedings of the Twelfth IASTED International Conference on Intelligent Systems and Control(235/242)
  • 発表場所: Cambridge, MA, USA
  • 年月日: 20091102-20091104
• [学会発表] Real μ-Analysis by Stability Feeler・Estimation of Lower Bounds and Reduction of Conservativeness (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadasuke Matsuda, Michihiro Kawanishi, Tanagorn Jennawasin, Tatsuo Narikiyo
  • 学会等名: Proceedings of the Twelfth IASTED International Conference on Intelligent Systems and Control(243/251)
  • 発表場所: Cambridge, MA, USA
  • 年月日: 20091102-20091104
• [学会発表] Computation of Real Structured Singular Value by Stability Feele (2009)
  • 著者名/発表者名: Tadasuke Matsuda, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo
  • 学会等名: Proceedings of the 7th Asian Control Conference(672/677)
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 20090827-20090829
• [学会発表] Performance Bounds for Optimal Control of Polynomial Systems : A Convex Optimization based Approach (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanagorn Jennawasin, Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo
  • 学会等名: Proceedings of the ICROS-SICE International Joint Conference 2009(3925/3928)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20090818-20090821
• [学会発表] Robust Adaptive Position/Force Control of Mobile Manipulators with Kinematic and Dynamic Uncertainties (2009)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi, Tomohito Mizuno
  • 学会等名: Proceedings of the ICROS-SICE International Joint Conference 2009(4704/4709)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20090818-20090821
• [学会発表] Robust Adaptive Position/Force Control of Mobile Manipulators with Dynamic Uncertainties (2009)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Narikiyo, Michihiro Kawanishi, Masashi Nakagawa
  • 学会等名: Proceedings of the IASTED International Conference Control and Applications(264/269)
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 20090713-20090715
• [学会発表] Bilinear Matrix Eigenvalue Optimization using Parallel Branch and Bound Method with Adaptive Computational Granularity (2009)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Kawanishi, Tatsuo Narikiyo, Takaya Hashimoto
  • 学会等名: Proceedings of the IASTED International Conference Control and Applications(201/206)
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 20090713-20090715
• [学会発表] PWARX Traffic Network Hybrid Controller Based on 0-1 Classification (2008)
  • 著者名/発表者名: YoungWoo Kim, Tatsuya Kato, Shigeru Okuma, Tatsuo Narikiyo
  • 学会等名: Proceedings of the 17^<th> IFAC World Congress(117/122)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20080706-20080711
• [学会発表] A Construction of Disturbance Observer to Cope with Frequency Variation and Its application to Vibration Suppression Control System (2008)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Fuwa, Tatsuo Narikiyo, Hisashi Kandoh
  • 学会等名: Proceedings of the 17^<th> IFAC World Congress(2696/2701)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20080706-20080711
• [学会発表] Implementation of Disturbance Attenuation System Based on Frequency Estimation (2008)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Narikiyo, Katsuhiko Fuwa, Takeshi Murano
  • 学会等名: Proceedings of the 17^<th> IFAC World Congress(2702/2707)
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20080706-20080711
• [学会発表] Attitude Control of a Flexible Planar Space Robot (2008)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Narikiyo, Masanori Sakata, Michihiro Kawanishi
  • 学会等名: Proceedings of the 47th IEEE Conference on Decision and Control(596/601)
  • 年月日: 20080000
• [学会発表] A New Nonlinear Controller Design Method Based on Polynomial Data-mining Algorithm (2007)
  • 著者名/発表者名: YoungWoo Kim, Tatsuo Narikiyo, Goro Obinata
  • 学会等名: Proceedings of International Symposium on EcoTopia Science 2007(1142/1149)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20071123-20071125
• [学会発表] Generation of Differentiable Homomorphism Function Based on Self-Organizing Polynomial Data-mining Algorithm (2007)
  • 著者名/発表者名: YoungWoo Kim, Tatsuo Narikiyo, Narikiyo Tatsuo
  • 学会等名: Proceedings of The 7th International Conference on Power Electronics(107/112)
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 20071022-20071026
• [学会発表] Control of parallel mechanism with redundant actuators and non-redundant actuators (2007)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Hino, Michihiro Kawanishi, Hiroshi Kanki, Tatsuo Narikiyo
  • 学会等名: Mechatronics, MEMS, and Smart Materials(Vol.6794, Part.1, 639/644)
  • 年月日: 20070000
• [図書] Lipshitzian Parametrization-Based Approach for Adaptive Controls of Nonlinear Dynamic Systems with Nonlinearly Parameterized Uncertainties : A Theoretical Framework and Its Applications (2009)
  • 著者名/発表者名: N.V.Q.Hung, H.D.Tuan, T.Narikiyo
  • 総ページ数: 223-252
  • 出版者: Frontiers in Adaptive Control Edited by Shuang Cong
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.toyota-ti.ac.jp/Lab/Denshi/5s20/index.html