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2014 年度 実績報告書

二足歩行ロボットの視空間環境統合制御

研究課題

研究課題/領域番号 24560269
研究機関千歳科学技術大学

研究代表者

小田 尚樹  千歳科学技術大学, 総合光科学部, 教授 (70305960)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード二足歩行ロボット / 安定化制御 / ZMP / ビジュアルフィードバック / ロボットビジョン
研究実績の概要

本研究は,視空間環境情報を二足歩行ロボットの運動制御情報と統合することで,信頼性の高い歩行運動制御の実現を目指すものであり,本年度はこれまでの平成24年度および25年度までに得られた成果を,歩行環境へ柔軟的に対応するために応用した制御系を検証した。
第1の成果は,不整地環境への応用である。歩行中に未知の段差等に乗り上げる場合などに対応するために視空間環境情報を活用した制御方法の提案を行った。その中では,着地脚を柔軟に接地させるためにインピーンダンス制御を導入し,脚平の着地と同時に視野環境中で認識された物体位置を活用することで,脚平の床面への接地角度を着地毎に推定できることを示した。さらに着地後の視空間上の物体位置の変位を利用して安定に接地状態を維持するための制御手法を提案し,それらの有効性を実機による実験検証によって確認した。
第2の成果は,安定化制御への応用である。二足歩行ロボットの安定性評価指標としてゼロモーメントポイント(ZMP)が代表的な指標である。脚平の接地面上に定義される点であり,力センサから検出される床反力から通常算出される。しかしながら,転倒動作に至る過程の,足裏がエッジ回りに回転して浮き始めた状態についてはZMPだけで評価することができず,合わせて加速度センサやジャイロセンサが必要となる。それに対して,視空間上の環境情報と関係づけることで,回転して浮き始めた状態を浮き角度として推定できることを示し,更にその推定値を用いることで,不安定状態を抑制するためのロボット上体運動を生成するための制御方法を提案した。外的な力に対して安定的に脚平の接地状態を維持する効果の向上が期待され,その有効性を実機実験によって確認した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] 二足歩行ロボットにおけるビジョンベースの環境情報に基づく着地脚の接地角度推定2015

    • 著者名/発表者名
      山崎美奈,小田尚樹
    • 雑誌名

      電気学会論文誌D

      巻: Vol.135, No.3 ページ: 220-226

    • DOI

      10.1541/ieejias.135.220

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Recovery Control by using Visually Estimated Foot Sole Floating Angle for Biped Walking Robot2015

    • 著者名/発表者名
      N. Oda, K. Kushida, M. Yamazaki
    • 雑誌名

      Proc. of IEEE Int. Conf. on Mechatronics

      巻: 1 ページ: 398-403

    • DOI

      10.1109/ICMECH.2015.7084009

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Foot Adaptation to Obstacle with Vision-based Landing Angle Estimation for Biped Robot2014

    • 著者名/発表者名
      Mina Yamazaki, N. Oda
    • 雑誌名

      Proc. of IEEE Int. Conf. of Industrial Electronics Society

      巻: 1 ページ: 5254-5259

    • DOI

      10.1109/IECON.2014.7049301

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Vision-based Walking Motion Control with Lateral Reaction Force Feedback for Biped Robot2015

    • 著者名/発表者名
      M. Yamazaki, N. Oda
    • 学会等名
      The 1st IEEJ Int. Workshop on Sensing, Actuation and Motion Control
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-10
  • [学会発表] 視野画像中の物体位置を利用した二足歩行ロボットの不整地対応に関する検討2014

    • 著者名/発表者名
      山崎美奈,小田尚樹
    • 学会等名
      平成26年精密工学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      札幌市立大学
    • 年月日
      2014-08-30 – 2014-08-30
  • [学会発表] 二足歩行ロボットの視覚情報を用いた接地角推定のスロープ環境における検証2014

    • 著者名/発表者名
      山崎美奈,小田尚樹
    • 学会等名
      平成26年電気学会産業応用部門大会YPC
    • 発表場所
      東京電機大学
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-28

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公開日: 2016-06-03  

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