| 研究課題/領域番号 |
19H02119
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| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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研究代表者 |
辻田 哲平 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (40554473)
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| 研究分担者 |
佐藤 大祐 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (40344692)
安孫子 聡子 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40560660)
近野 敦 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (90250688)
山田 俊輔 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (90516220)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ヒューマノイドロボット / 運動知能 / パラシュート / 衝撃 / ダイナミクス |
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| 研究実績の概要 |
膝部の柔軟関節にSEA(Series Elastic Actuator)であるHEBI Robotics社製のX-シリーズアクチュエータのX8-9を搭載した一脚ロボットの衝撃試験を行い，SEAのシステム同定と動力学シミュレーションによるロボット全体の挙動の再現行った．また，柔軟関節を有する二脚ロボットの試作も行った．
SEAのシステム同定を行うために，片側を地面に固定した2リンク1関節ロボットの関節部にX8-9を用い，もう片側のリンクに硬球を振り子によって衝突させることが可能な実験装置を開発した．振り子の高さを変化させることで衝撃力を変化させ，各実験における関節角度の時系列変化を取得した． SEAをバネ，ダンパ，アクチュエータ要素でモデリングし，このモデルの係数を実験結果と誤差が最小化されるように最適化計算を行うことで導出した．その後，このSEAモデルをMathworks社製マルチボディダイナミクスシミュレーションソフトウエアであるSimscape Mulibody上で2リンク1関節ロボットの動力学計算モデルに導入し，柔軟関節を有するロボットの動力学シミュレータを開発した．このシミュレータの精度検証を行うために，2リンク1関節ロボットを実際に10mmの高さから関節角度45°で落下させ，そのときの関節角度の時系列変化と比較をおこなった．落下時の関節角度誤差は2°程度と動作生成に十分な精度を有することがわかった．
また，これまで開発してきた柔軟関節を有する一脚ロボットは，シリアルリンク構造をとっており，足部に搭載されたアクチュエータに直接衝撃が印可される，脚を高速に運動させることができないといった問題があった．そこで，パラレルリンク機構の内部に柔軟要素をもたせることで，これらの問題を解決することが可能な二脚ロボットを開発した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
今年度実施した柔軟関節部のシステム同定結果をより広範囲な衝撃に対応可能であるかどうかを検証した上で，受身動作の最適化を行う必要がある．柔軟関節に衝撃を印可する実験を追加して行う必要があり，時間を要している．
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| 今後の研究の推進方策 |
柔軟外装をモデルに柔軟関節モデルを組み込むことで，柔軟外装・関節を有したロボットの落下シミュレーションを実施可能とする．まずは膝関節部に自由度を有する1自由度一脚ロボットのシミュレーションと動作最適化を行う．また，本ロボットの実機実験の結果と比較することで妥当性を検証する．その後，順次関節自由度を増やしていき，多関節ロボットの受身動作を実現できるようにする．
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