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2014 年度 実績報告書

可変力学拘束を持つ周期運動系としての次世代歩行制御理論の基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 24560542
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

浅野 文彦  北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (70415066)

研究分担者 原田 祐志  広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00456691)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード制御工学 / システム理論 / 歩行ロボット / 機械力学 / 生体工学
研究実績の概要

平成26年度は主に以下の研究成果を得た。

数値積分に依存しない劣駆動歩行系の安定性解析の理論研究を更に推進し、次の成果を得た。運動の近似線形化に基づく定常歩行周期の近似解析解の導出法を新たに確立し、これを応用した目標歩行速度制御系設計の基礎理論構築を行った。また、段差を昇降する際の状態誤差遷移関数の導出法の提案、およびこれを用いた不整地における歩容の安定性の定義に関する基礎的検討を行った。これらの理論的成果の実験的検証を進める過程で、理論と実際のギャップが明確になり、身体フレームが生成する微振動の影響についても検討を開始した。揺動質量をもつ連結型リムレスホイールのモデルを用いて、胴体フレームが生成する支配的な微振動のダイナミクスを再現し、数値シミュレーションを通して歩容に与える影響を考察した。そして、ロボットと環境のダイナミクスの支配関係を明確化した実験を行うために、高剛性なリムレスホイールを用いた歩行データ計測システムの設計開発を行った。

上記の研究に平行して、解析的取り扱いが困難な歩行系、特に直動関節をもつ歩行系と支持脚接地点の滑り接触を伴う歩行系についても研究を推進した。前者については、パラメータ励振原理に基づく2脚ロボットの定常歩行を対象として近似線形化に基づく安定性解析を行った。更に直動脚をもつリムレスホイールを対象として、脚の伸張制御による回復エネルギーと着地時の衝撃による損失エネルギーとの平衡関係に基づく数値積分に依存しない安定性解析方法の検討を行った。後者については、遊脚自由度をもち支持脚接地点の滑り接触を伴う安定な受動コンパス歩容が存在すること、すなわち受動歩行には脚の振り運動だけでなく支持脚接地点に関する自己安定化機能も内在することを示した。この成果は、安定な受動歩行運動を実現する最低必要条件を再認識させる重要なものである。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] Stability analysis of underactuated compass gait based on linearization of motion2015

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano
    • 雑誌名

      Multibody System Dynamics

      巻: 33 ページ: 93/111

    • DOI

      10.1007/s11044-014-9416-9

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Efficiency analysis of two-period asymmetric gaits2014

    • 著者名/発表者名
      Yuji Harata, Koji Iwano, Fumihiko Asano, Takashi Ikeda
    • 雑誌名

      International Journal of Dynamics and Control

      巻: 2 ページ: 304/313

    • DOI

      10.1007/s40435-013-0048-3

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 衝突姿勢拘束をもつリミットサイクル型動歩行の安定性解析2014

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦
    • 雑誌名

      計測自動制御学会論文集

      巻: 50 ページ: 509/517

    • DOI

      10.9746/sicetr.50.509

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modeling, control and analysis of limit cycle walking on slippery road surface2014

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano, Yasunori Kikuchi, Masahiro Shibata
    • 雑誌名

      International Journal of Dynamics and Control

      巻: 2 ページ: 463/473

    • DOI

      10.1007/s40435-014-0084-7

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Analytical solution of target steady walking speed in 1-DOF limit cycle walking2015

    • 著者名/発表者名
      Xuan Xiao, Fumihiko Asano
    • 学会等名
      2015 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 発表場所
      Seattle, Washington, USA
    • 年月日
      2015-05-26 – 2015-05-30
  • [学会発表] 目標整定時間の調節に依存しない劣駆動リムレスホイールの漸近安定歩容生成2015

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • 発表場所
      京都市勧業館(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] 脚式歩行における線形時変系に対する安定解析2015

    • 著者名/発表者名
      原田祐志,加藤洋太朗,浅野文彦,池田隆
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • 発表場所
      京都市勧業館(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] 床面との滑り接触を考慮した2脚ロボットの受動歩行解析2015

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦,坂利昭,藤本哲朗
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • 発表場所
      京都市勧業館(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] 平面正八角形構造をした劣駆動歩行ロボットの開発と基礎実験2015

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦,肖軒,板本拓也,徳田功
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • 発表場所
      京都市勧業館(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] リミットサイクル型動歩行のデータ計測システムの開発と基礎実験2015

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦,肖軒,福田豪,徳田功
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2015
    • 発表場所
      京都市勧業館(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-05-17 – 2015-05-19
  • [学会発表] 随意運動としての劣駆動2脚歩容生成について2014

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦
    • 学会等名
      第15回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
  • [学会発表] リミットサイクル型動歩行における段差踏破時の運動特性解析2014

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦,菊地保公
    • 学会等名
      第15回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
  • [学会発表] 直動脚をもつコンパス型2脚歩行ロボットの安定解析2014

    • 著者名/発表者名
      加藤洋太朗,原田祐志,浅野文彦,池田隆
    • 学会等名
      第15回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
  • [学会発表] Limit cycle walking of underactuated bipedal humanoid on slippery road surface2014

    • 著者名/発表者名
      Xuan Xiao, Yasunori Kikuchi, Fumihiko Asano, Tetsuro Fujimoto
    • 学会等名
      The 14th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-20
  • [学会発表] Analysis of wobbling mass as shock-absorber in limit cycle walking and its application to micro vibration modeling2014

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano, Isao Tokuda, Yukihiro Akutsu
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-15
  • [学会発表] Approximate solution of steady step period in one-period limit cycle walking based on discretization of control input2014

    • 著者名/発表者名
      Xuan Xiao, Fumihiko Asano
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-15
  • [学会発表] 劣駆動2脚動歩行における対称軌道生成と脚フレームの形状変化に基づく軌道追従速度の調節2014

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦
    • 学会等名
      第32回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      九州産業大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-06
  • [学会発表] Analytical solution of steady step period in 1-dof limit cycle walking driven by stepwise control inputs2014

    • 著者名/発表者名
      Xuan Xiao, Fumihiko Asano
    • 学会等名
      2014 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
    • 発表場所
      Tianjin, China
    • 年月日
      2014-08-03 – 2014-08-06
  • [学会発表] Stability analysis method independent of numerical integration for limit cycle walking with constraint on impact posture2014

    • 著者名/発表者名
      Fumihiko Asano
    • 学会等名
      2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2014-05-31 – 2014-06-07
  • [学会発表] 膝関節を有する劣駆動2脚歩容の収束特性解析2014

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦,菊地保公
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
    • 発表場所
      富山市総合体育館(富山県富山市)
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-29
  • [学会発表] 滑り接触を考慮した劣駆動リムレスホイールのスキップ歩容生成2014

    • 著者名/発表者名
      浅野文彦,米谷尚洋,寺田夕貴,上島駿平,中村勇貴
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2014
    • 発表場所
      富山市総合体育館(富山県富山市)
    • 年月日
      2014-05-25 – 2014-05-29

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公開日: 2016-06-01  

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