2015 Fiscal Year Annual Research Report
包摂型力学系による二脚ロボットの複雑環境内自在移動制御
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15H02762
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
杉原 知道 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70422409)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 知能ロボティクス / 二足歩行 / 包摂アーキテクチャ / 運動制御 / 力学系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、(1)仮想流れ場形成器、(2)支持状態遷移制御器、(3)脚・重心協調制御器の開発を課題とした。
(1)については、障害物により視野が制限される環境におかれたロボットが、現在の可視領域内に流れ場を形成し、それに従って移動しながら、可視領域と流れ場を動的に更新していくアルゴリズムを開発した。これにより、未知環境内の探索と経路計画を効率的に同時遂行することが可能になった。
(3)について、当初は比較的開けた環境において重心を誘導する制御器を開発し、これを拡張して足場に制約のある環境に適用することを考えていた。しかし研究を進める過程で、重心の誘導を主とする制御器と足の踏み出し位置誘導を主とする制御器では、設計方針を変えるべきであることが分かった。このため、前者を重心誘導型制御器、後者を足着地位置誘導型制御器と位置づけ、別々に開発した。また、両者をシームレスに切り替えることも可能になった。このことを優先したため、(2)は次年度に保留することにした。
シミュレータ上ではあるが、操縦者がロボットのおかれた環境・状況を認識し、上記の二つの制御器を切り替えて、飛び石のように足場が著しく制限される環境や段差の多い環境内でロボットを移動させることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記のように、(1)～(3)の課題のうち(2)を保留し、(3)の展開に充てた。重心誘導と足着地位置誘導とで制御器の設計方針を変えるべきであることが分かったのは、有用であった。またこのことに基づいて、足着地位置誘導型制御という新たな問題設定と解決を行うことができた。その結果、動的な環境変化や外力による摂動、操縦者からの指令変更に対してよりロバストな制御系を構築する下地ができたものと考える。
このことによって、(2)で解決すべき問題はより単純化された。(1)と組み合わせる方法も明確になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
予定通り、視覚処理による実環境の計測・モデル自動作成システムを開発する。(1)で仮想環境を対象に実装したアルゴリズムを、実環境に適用できるようにする。
また、(1)と(3)の重心誘導型制御器を統合する。(1)で形成された仮想流れ場内にロボットがおかれたとき、流れベクトルがそのまま重心のノミナル目標速度となる。したがって、障害物の少ない開けた環境であればこれは問題なく行えるものと期待する。
さらに、(1)に組み込む形で(2)支持状態遷移制御器を開発する。(1)においては、可視領域/不可視領域という観点で流れ場を形成した。これに合わせて地形情報を考慮することで、踏破可能性まで考慮した流れ場と、同時に踏破可能な領域の検出を行い、同領域上に動的に支持状態の候補を配置するアルゴリズムを開発する。
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