全身に軟化変形能力を有する自律変態ロボットの自己認識機能と環境適合行動の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02J08092
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 中井 博之 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Keywords: 変形変態ロボット / 軟化変形構造 / 形状認識 / 摩擦安定性評価 / 形状操作計画 / 軽量骨格型ロボット / 全身行動計画 / 衝撃吸収

Research Abstract

本年度は変形変態ロボットの自己認識機能,及び行動生成機能の開発を行い,それらを統合してロボットにおける環境適合行動を実現した.この機能は,変形変態ロボットの身体の変形を利用した行動のみでなく,ヒューマノイドのような汎用性の高い身体機能をもつロボットが形状変化可能な物体の形状を操作してそれを利用する行動に対しても有用であることを確認した.また,最終的にそれらを論文として総括した.
1.構造変形を含む全身行動のプランニング
全身行動を生成する際にロボットをリム毎に分割して行動生成を行うリム分割法によるプランニングを複数リムが同時に動作する行動にまで拡張した.次にこれを変形変態ロボットに適用するために,1)摩擦力に基づくバランス評価法,2)最短経路計画によるリンクの変形可能性の評価法をロボットの行動計画に組み込んだ.
2.形状認識機能
輪郭画像から三次元モデルを再構築するシルエット法を実装し,ロボットの視覚から自身の変形形状を認識する方法を開発した.ここでは再構成された三次元モデルを定式化された形状パラメータ表現に変換することでパスプランニングに利用可能なモデルを構築する.
3.形状操作の計画
ポテンシャルエネルギの最小化問題を解くことで形状操作からリンクの変形形状を求めるモデルの実装を行った.この逆演算である目的形状からその形状操作法を求める機能はリンクの変形時により重要となるが,この機能はニューラルネットワークを用いて実現した.
4.軽量骨格型ロボットの開発
変形構造は変形時に相変化を利用しているため,リンク欠損時の自己修復機能を実現することが可能であり,これを利用することで軽量骨格型のロボットが実現可能となる.本研究では脚型軽量骨格ロボットを開発し,さらにそのリンクの形状変形を利用した衝撃吸収機能を提案した.

Research Products

• [Publications] Hiroyuki Nakai, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "Body Deformable Motion Planning for Metamorphic Robot"Proceeding of the 2003 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. CD-ROM. 1425-1430 (2003)
• [Publications] 中井博之, 稲葉雅幸, 井上博允: "RRT-Connect Plannerを用いたロボットの全身行動生成"ロボティクス・メカトロニクス講演会'03 予稿集. CD-ROM. 2P1-1F-C1 (2003)
• [Publications] 佐藤顕治, 中井博之, 水内郁夫, 稲葉雅幸, 井上博允: "多目的最適化GAを用いた全身跳躍動作の生成"第21回日本ロボット学会学術講演会予稿集. CD-ROM. 3B1a (2003)