障害物のある空間における人間型ロボットの3次元動作計画

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04F04873
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 横井 一仁 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 研究グループ長
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MIOSSEC Sylvain 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 外国人特別研究員
• Keywords: 人間型ロボット / 動作生成 / 最適化

Research Abstract

人間型ロボットは,人に類似の形状を有するため,人の生活空間での活躍が期待される.人の生活空間は工場などのように整備された環境ではないため,人間型ロボットの行動を妨げる様々な障害物が存在することが予想される.一方,人間型ロボットは車輪移動型ロボットと異なり,障害物を跨ぎ越えるといった空間を3次元的に利用する障害物回避行動をとることができる.本研究では,人間型ロボットの3次元空間での障害物回避行動計画手法を確立し,人間型ロボットの行動範囲を拡大することを目的とする.
平成17年度は人間型ロボットの運動パラメータを,多項式で与え,単位運動当たりの消費エネルギーを最小化するようにそれらを決定するアルゴリズムを検討した.本アルゴリズムで一番問題となるのは,単位運動当たりの消費エネルギーを最小化する各関節軌道のパラメータを最適化する部分である.そこで,最適化手法について検討を行った.その結果,歩行時における両足接地期のように運動学的拘束が加わる場合,全自由度について拘束条件も含めて最適化を図るより,拘束条件により減少され残存する自由度数についてのみ最適化を図った方が,より高速に最適化が行えることを明らかにした.そして,人間型ロボットHRP-2の腕の運動を対象に提案手法の有効性を検証するとともに,また開発したアルゴリズムを用いて足を振り上げる運動を計画し,ヒューマノイドロボットシミュレータOpenHRPに実装した.本研究成果については,2006 IEEE International Conferences on Cybernetics & Intelligent Systems(CIS) and Robotics, Automation & Mechatronics(RAM) (CIS-RAM2006)に論文が採択された.