| 研究課題/領域番号 |
25709019
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
橋本 健二 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (10449340)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ロボティクス / ヒューマノイド / ２足走行 / 走行運動解析 / 走行運動制御 / 剛性可変機構 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では，人体運動を模擬した“歩行運動”と“走行運動”が可能な２足スプリント・ロボットを開発することを目的としている．平成27年度は，下記3点について研究を推進した．
１．蹴り出しから跳躍力を獲得できる膝関節機構の開発：昨年度開発した膝関節は，ウォームギアを使用したセルフロック機構を採用していたためトルク伝達効率が低く，立脚期の荷重が加わった際に可動できず，最初の跳躍に必要な大きなエネルギーを骨盤により何回か蹴り出すことで獲得するしかなかった．そこで，駆動時と逆駆動時のトルク伝達効率が異なることを利用した膝関節機構を新たに考案し，新膝関節機構を搭載したロボットによる跳躍実験を行った．実験により，膝関節も積極的に使用することで，1回の蹴り出し動作で跳躍を行えることを確認した．
２．CRRP重ね板ばねによる軽量高出力弾性関節機構の開発：これまでの重量増大の一因となっていた鉄の板ばねを，より密度の低いCFRP板ばねに変更することで軽量化を図った．この際，小型化をする際には板ばねにかかる応力が大きくなり耐えられないという問題を解決するため，2枚を重ねた重ね板ばねとすることで1枚当たりの応力を低減し，CFRPの利用を可能とした．この重ねCFRP板ばねにより関節機構としての重量は，鉄の板ばねの場合1200gであったのに対し，400gまで軽量化することができた．また，実験により理論値に近い弾性を有することを確認し，関節に搭載した場合も人間の膝関節に近い関節弾性値を模擬することができた．
３．走行運動制御の開発と片脚走行運動の実現：動力学計算により床反力が重心を貫く脚状態を導出可能な走行運動制御を開発し，上述の改良を加えた下半身ロボットに実装した．実験の結果，重心を貫く脚状態にすることで跳躍高さを増加させることができ，骨盤の揺動と脚弾性により矢状面での走行運動を実現した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度開発したハードウェアを改良し，走行運動実現に向けた制御を開発することで，ロボットを矢状面に拘束した状態ではあるが，走行運動を実現できたため，順調に進展している．
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| 今後の研究の推進方策 |
ロボットを拘束しない状態での走行運動実現に向け，引き続きハードウェアと安定化制御を開発する．具体的には，三次元空間での走行運動の実現を目指し，新たに上半身を開発するとともに，下肢の動きによって発生するYaw軸モーメントを上半身によってキャンセルする姿勢安定化制御も開発する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
国際会議発表の旅費を当初想定していたよりも安く抑えられたために，多少の未使用額が発生した．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度のハードウェア開発費用に使用する．
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