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2008 年度 研究成果報告書

脚式移動制御手法の統合と運動知能の機構と制御両面からの統一的理解

研究課題

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研究課題/領域番号 19500166
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知覚情報処理・知能ロボティクス
研究機関京都工芸繊維大学 (2008)
電気通信大学 (2007)

研究代表者

木村 浩  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (40192562)

研究期間 (年度) 2007 – 2008
キーワード知能ロボティックス / 知能機械
研究概要

四脚歩行において姿勢制御とリズム運動制御と統合することが出来る汎用脚式移動制御器を設計し力学シミュレータに実装した.脚のピッチ面内リズム運動は, 支持脚期から遊脚期への脚相遷移に脚負荷(leg loading/unloading)を用いた脚制御器(legcontroller, LC)により生成される. 脚負荷情報は対側脚間の負荷の移動, すなわち , ロール面内姿勢情報を含んでいるので,脚負荷情報に基づく脚相調節は, 脚間の協調(歩容)を直接的なLC 間結合なしで発生させることが出来るだけでなく, 歩容調節を通してロール面内姿勢制御を行うことが出来る. 我々は, この制御器が横方向外乱に対して歩行安定化の能力をある程度持つこと, ロール運動の振幅を減らす外乱に対しては同側脚間に上行の脚相調節機能が必要であることを示した. 結果として, 「支持脚期から遊脚期への脚相遷移に脚負荷を用いたLC」と「同側脚LC 間の上行脚相調節機構」という簡単な運動生成・制御機構により, 従来の手法では実現が困難であった「前庭感覚に基づく踏み出し反射を用いない長周期低速度での不整地動歩行」が可能であることを示した. また, 四脚走行の歩容生成においては前後脚ヒザ関節に取り付けられたバネの剛性比や重心の幾何中心からの偏差など機構の持つ特性が重要であることを数値解析,力学シミュレーション, 四脚ロボット実験により示し, 一周期に二回跳躍期があるフルバウンド走行が現れる条件を簡単な関節PD 制御との関係で明らかにした. これらの研究により, 四脚歩行・走行制御手法の統合と機構と制御両面からの運動知能の統一的理解が実現できた.

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (12件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Gait Adaptation Model in Human Split-Belt Treadmill Walking Using a Two-Dimensional Biped Robot2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Otoda, H. Kimura and K. Takase
    • 雑誌名

      Advanced Robotics 23-5

      ページ: 535-561

    • 査読あり
  • [雑誌論文] a simple and autonomous quadruped running robot2009

    • 著者名/発表者名
      Z.G. Zhang and H. Kimura, Rush
    • 雑誌名

      Journal of Systems and Control Engineering 223

      ページ: 323-336

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomorphic Quadruped 'Tekken' Robot Using various Gaits : Walk, Trot, Free-Gait and Bound2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuoka and H. Kimura
    • 雑誌名

      Applied Bionics and Biomechanics 6-1

      ページ: 1-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 同一機構で歩行・走行する4脚ロボット2009

    • 著者名/発表者名
      福岡泰宏, 木村浩
    • 雑誌名

      日本機会学会論文集C編 75-750

      ページ: 390-396

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Towards a general neural controller for quadrupedal locomotion2008

    • 著者名/発表者名
      C. Maufroy, H. Kimura and K. Takase
    • 雑誌名

      NEURAL NETWORKS 21-4

      ページ: 667-681

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive Dynamic Walking of a Quadruped Robot on Natural Ground Based on Biological Concepts2007

    • 著者名/発表者名
      H. Kimura, Y. Fukuoka and A.H. Cohen
    • 雑誌名

      Int. Journal of Robotics Research 26-5

      ページ: 475-490

    • 査読あり
  • [学会発表] Stable Dynamic Walking of a Quadruped via Phase Modulations against Small Disturbances2009

    • 著者名/発表者名
      C. Maufroy, H. Kimura and K. Takase
    • 学会等名
      IEEE Robotics and Automation
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      2009-05-16
  • [学会発表] Adaptive Walking of a 2D Biped Robot during Splitbelt Treadmill2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Otoda, H. Kimura and K. Takase
    • 学会等名
      SICE Annual Conf
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2008-08-21
  • [学会発表] Emergence of a Quadrupedal Bound Gait as Interaction among the Brain2008

    • 著者名/発表者名
      T. Masuda, H. Kimura and K. Takase
    • 学会等名
      SICE Annual Conf
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2008-08-21
  • [学会発表] Towards a general neural controller for 3D quadrupedal locomotion2008

    • 著者名/発表者名
      C. Maufroy, H. Kimura and K. Takase
    • 学会等名
      SICE Annual Conf
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2008-08-21
  • [学会発表] Gait Adaptations of a 2D Biped Robot in Split-belt Treadmill Walking2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kimura
    • 学会等名
      Locomotion Control Workshop
    • 発表場所
      Zurich
    • 年月日
      2008-06-28
  • [学会発表] Robotics as a Tool for Gait AND Posture Study2008

    • 著者名/発表者名
      H. Kimura
    • 学会等名
      4th Int. Symp. on Adaptive Motion of Animals and Machines
    • 発表場所
      Cleveland
    • 年月日
      2008-06-04
  • [学会発表] Biologically Inspired Neural Controller for Quadruped2007

    • 著者名/発表者名
      C. Maufroy, H. Kimura and K. Takase
    • 学会等名
      IEEE Robotics and Biomimetics
    • 発表場所
      Sanya(China)
    • 年月日
      2007-12-17
  • [学会発表] Realization of Adaptive Running of a Quadruped Robot Using Delayed Feedback Control and Phase Resetting2007

    • 著者名/発表者名
      T. Masuda and H. Kimura
    • 学会等名
      2nd Int. Symp. on Mobiligence
    • 発表場所
      Awaji
    • 年月日
      2007-07-20
  • [学会発表] Bipedal Walking Using Natural Dynamics and Delayed Stepping Reflex2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Otoda and H. Kimura
    • 学会等名
      2nd Int. Symp. on Mobiligence
    • 発表場所
      Awaji
    • 年月日
      2007-07-20
  • [学会発表] Towards a General Neural Controller for Quadrupedal Locomotion2007

    • 著者名/発表者名
      C. Maufroy and H. Kimura
    • 学会等名
      2nd Int. Symp. on Mobiligence
    • 発表場所
      Awaji
    • 年月日
      2007-07-20
  • [学会発表] Emergence of Quadrupedal Gaits as Interaction among the Brain2007

    • 著者名/発表者名
      H. Kimura, C. Maufroy and T. Masuda
    • 学会等名
      Body and Environment, 2nd Int. Symp. On Mobiligence
    • 発表場所
      Awaji
    • 年月日
      2007-07-20
  • [学会発表] Towards Realization of Adaptive Running of a Quadruped Robot Using Delayed Feedback Control2007

    • 著者名/発表者名
      Z.G. Zhang, T. Masuda, H. Kimura and K. Takase
    • 学会等名
      IEEE Robotics and Automation
    • 発表場所
      Roma
    • 年月日
      2007-04-12
  • [備考]

    • URL

      http://robotics.mech.kit.ac.jp/research/Quadruped/general-quadrupedal-locomotion-controller-e.html

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公開日: 2010-06-10   更新日: 2016-04-21  

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