ヒューマノイドロボットの安定な歩行実現のための足首・足底部の動的センシング

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550428
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 木下 源一郎 中央大学, 理工学部, 教授 (10055204)
• Keywords: ヒューマノイドロボット / 触覚センサ / 床反力分布 / ZMP / 感圧導電性ゴム

Research Abstract

本研究はヒューマノイドロボットの安定な歩行実現を達成するために、ロボットの足首部ならびに足底部と環境となる床面との間に生ずる力学的な関係を取得するセンサ開発を行うものである。
ヒューマノイドロボットの歩行時における足底部に働く床反力分布の計測法として、ロボットハンドに用いられてきた触覚センサを利用して計測できることを示した。ヒューマノイドロボットはHOAP-1(富士通研究所製)を用し、RT-Linuxを使って、アレイ型触覚センサ(30x16)のデータを20msecごとに取得し、ロボットの歩行中の床反力分布を取得した。
ここで用いた触覚センサは足底面の大きさ(98mmx63mm)に取り付けることができるように構成し、電極の間隔3.2mm、正方電極2mmx2mmで、電極の間には0.5mm厚の感圧導電性ゴムを用いている。この触覚センサのデータ取得の際に生ずる回り込み電流を防止するために、零電位法を用いて行った。
また、触覚センサの各センシング要素の加圧力対電圧、加圧力対変位について校正実験を行って取得し、これをヒューマノイドロボットの足底部に取り付け、歩行実験を行った。
歩行中の両足の床反力分布を計測し、かつZMPを取得した。床反力の重心位置変化の観点よりヒューマノイドロボットの歩行を観察すると、ヒューマノイドロボットの足の制御結果の様子が分かることが明らかとなった。足底面は分布接触で床反力を求めているが、それぞれの足の着地が円を描くように制御されている様子が分かる。
今後はヒューマノイドロボットの歩行方法を変えて、ZMPの変化を取得し、足部制御の評価を行いたい。また、足部のセンシングに用いられる6軸力覚センサの計測との関係について研究を行う予定である。

Research Products

• [Publications] 木下源一郎: "触覚センサの開発とその応用-触覚センサと全方位触覚センサ-"第8回ロボティクスシンポジア. 319-324 (2003)
• [Publications] Genichiro Kinoshita: "Dynamic Sensing Experiments of Reaction Force Distributions on the Sole of a Walking Humanoid Robot"Proceeding of the 2003 IEEE/RSJ Intl.Conference on Intelligent Robots and Systems. 1413-1418 (2003)
• [Publications] 太田千広: "2足歩行ロボットの床反力分布の計測"ロボテイクス・メカトロニクス講演会2003(ROBOMEC'03). (CDROM). (2003)
• [Publications] 木下源一郎: "センシング受容可能対象物(SAO)による操作接触情報の取得"第21回日本ロボット学会学術講演会予稿集. (CDROM). (2003)
• [Publications] 木下源一郎: "センシング受容可能対象物による操作情報の取得"第46回自動制御連合講演会. 42-46 (2003)
• [Publications] 木下源一郎: "制御工学の変遷と未来への展開"第46回自動制御連合講演会. 605-607 (2003)