全身腱駆動ヒューマノイドの研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450097
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 稲葉 雅幸 東京大学, 大学院・情報学環, 教授 (50184726)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水内 郁夫 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 科学技術振興特任教員 ; 國吉 康夫 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (10333444)
• Keywords: ロボット / ヒューマノイド / 腱駆動 / 全身行動 / 粉体積層成型法 / 柔軟体幹 / 脊椎 / 制御モジュール

Research Abstract

本研究は,胴体に既存のマニピュレータを4本接続したようなヒューマノイドではなく,人間のように頭部と胴体の姿勢を柔軟に制御でき,関節の剛性を動的に調節可能な人間型ヒューマノイドの実現法と行動制御法をテーマとしている.そこで,全身を人間のように筋骨格構造をもたせ,頭部,胴体,四肢の駆動すべてを互いに拮抗した筋肉型アクチュエータを複数本利用した腱駆動型のヒューマノイドの開発を行った.この全身が筋骨格構造をもち筋腱拮抗駆動のヒューマノイドの全身がしなやかさと耐衝撃余裕を有する行動をどのように実現すべきかをあきらかにすることが本研究の目的であった.3年間の計画として,腱駆動ユニットの開発,胴体の開発,腕部の開発,下半身の開発を行い最後に,全身行動の実験を行うという予定を順調に進めることができた.最終年度となる本年度は,下半身の製作を行い,3年間の研究総括として腱駆動全身ヒューマノイドの行動実験を行った.その内容は以下のようにまとめられる.
(1)下半身の製作
筋骨格型ヒューマノイドは,筋を並置して利用することができるため,筋力が不足する部位や行動に関して筋を増強することが可能となる.脚の場合には,体重の変化に応じて筋力が必要となる場合も多く,筋増強可能な構造をもつ下半身脚を実現した.それにともない筋を追加した場合の身体モデルの獲得方法を新たに開発した.
(2)腱駆動全身ヒューマノイドの行動実験と総括
前年度までの視覚,聴覚等との連携による注意反応行動が可能なシステムにおいて,筋増強型の身体における身体モデルの獲得系を導入することを行った.筋増強がなされた後に,その筋力に応じた行動計画を構成し,注意反応行動系との統合可能なシステムを実現し,単なる位置制御ではなく,クランク構造など運動拘束の伴う対象での行動遂行実験を行い,しなやかさと力強さを備えた全身腱駆動ヒューマノイドの行動実現を行った.

Research Products

• [Publications] Masayuki Inaba, Ikuo Mizuuchi, et al.: "Building Spined Muscle-Tendon Humanoid"Robotics Research : The Tenth International Symposium. 113-130 (2003)
• [Publications] Ikuo Mizuuchi, Shigenori Yoshida, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "The Development and Control of the Flexible-Spine of a Human-Form Robot"Advanced Robotics. 17・2. 179-196 (2003)
• [Publications] T.Yoshikai, I.Mizuuchi, D.Sato, S.Yoshida, M.Inaba, H.Inoue: "Behavior System Design and Implementation in Spined Musle-Tendon Humanoid 'Kenta'"Journal of Robotics and Mechatronics. 15・2. 143-152 (2003)
• [Publications] Ikuo Mizuuchi, Tomoaki Yoshikai, Daisuke Sato, Shigenori Yoshida, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "Behavior Developing Environment for the Large-DOF Muscle-Driven Humanoid Equipped with Numerous Sensors"Proceedings of the 2003 IEEE International Conference on Robotics & Automation. 1940-1945 (2003)
• [Publications] Tomoaki Yoshikai, Shigenori Yoshida, Ikuo Mizuuchi, Daisuke Sato, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue: "Multi-sensor guided behaviors in whole body tendon-driven humanoid Kenta"Proceedings of the 2003 IEEE Conference on Multisensor Fusion and Integration for Intelligent Systems(MFI). 9-14 (2003)
• [Publications] 水内郁夫, 和井田博則, 中西雄飛, 吉海智晃, 稲葉雅幸, 井上博允: "筋の追加・配置変更が容易な人間規範筋骨格型ロボットの腰脚部"第21回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 1C29 (2003)