2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K06181
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
稲垣 伸吉 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80362276)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 知能ロボティクス / 知能機械 / 移動ロボット / 多脚移動 / 分散制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、災害地などでの未知で複雑な環境を自由に移動できるムカデ型ロボット（一対の脚を持つ体節が体節間関節により複数結合して構成される多脚移動ロボット）の開発と実機検証が目標である。平成28年度は以下の3項目を実施した。
(1)情報伝搬に基づく脚と体節間関節の協調的分散制御法として、先頭体節の通過する軌道を後続の体節が局所情報のみから追従する制御法（局所情報に基づく逐次的スプライン曲線生成による目標軌道生成法）を提案し、ムカデ型ロボットのシミュレータにより検証した。これにより、これまで全体節にグローバル情報として与えていた目標軌道の情報が必要なくなり、完全に分散制御のみにより脚と体節間関節の同時制御が可能となった。また、形式検証による制御パラメータの導出方法も新たに提案し、まずは6脚ロボットにて検証した。
(2)接地点計画に基づく運動計画手法として、ロボットに搭載した測距センサによる地形観測と操作者が指令する次の接地点の位置に基づき、接地点と胴体の目標軌道を計画する手法を開発し、まずは6脚ロボットにて実機検証した。これによりロボットを操作するためのインターフェースを開発でき、また接地点を置く上での地形データの評価のためのデータを取得できるようになった。
(3)全9自由度に能動関節を持つムカデ型ロボット（左右脚に6自由度、体節間関節に3自由度）の実機を設計し、3Dプリンタによりまずは1体節を試作してその可動範囲や強度を確認した。その結果、実機実験に足る十分な性能を有することが明らかになった。次年度からは、制御器と脚と体節間関節の協調的分散制御の実装を行い、実機実験に繋げる。
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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
平成28年度の研究計画に対して、おおよそ順調に進捗していると考える。研究実績の概要における3項目について当初の目標と進捗の状況について説明する。
まず、(1)情報伝搬に基づく脚と体節間関節の協調的分散制御法の開発については、当初の目標は、接地情報の伝播に基づく分散制御法「接地点追従法」を拡張し、さらに体節間での軌道情報を伝播する仕組みを導入することで、脚と体節間関節の同時制御法を分散制御により実現することであった。これに対して、各体節の前方の体節の位置姿勢に基づいた逐次的な各体節の軌道生成の開発に成功した。この制御法は脚の分散制御法との融合が容易であり、その意味で目標は実現されたと考えられる。 また、制御法の融合に向けたパラメータ設計手法も新たに提案したが、これは当初次年度以降に進める内容であったため、当初の計画以上に進んでいる。
(2) 接地点と体節軌道の同時計画に基づく運動計画手法の開発については、当初の目標は、ロボットに搭載したセンサによる地形観測と操作者の指令に基づき、接地点と胴体の目標軌道を毎時刻数歩先まで最適化に基づいて計画する手法を開発し、まずは6脚ロボットで検証することであった。本年度は数歩先までを最適化に基づく導出までは行えなかったもの、その基礎となる評価関数を得るための環境作りを行えた。その意味で若干の遅れはあるものの計画通りに順調に進んでいると考えられる。
(3) 全自由度に能動関節を持つムカデ型ロボット実機の開発については、当初の目標は体節と制御回路の開発であった。これに対して設計の基礎となる機構の設計に成功し、試作まで行えた。その意味で計画通りに研究は進んでいるが、制御回路（基板）の設計はモータの選定や体節の大きさ等が決まらないとできなかったため、実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発したムカデ型ロボット（頭部体節＋5体節）および6脚ロボットを用いて、前記項目(1)(2)を検証し改良を続ける。このとき、(1)については、6脚ロボットにおいて検証したパラメータ設計法をムカデ型ロボットにおいても検証する。(2)については、操作者による更なる実験と評価関数の生成、数歩先までの最適化の実装まで実現する。(3)については体節の試作を進めると共に、制御回路を設計作成する。さらに、実機検証を続ける中で実機を屋外実験に耐えられるよう改良し、被災地などの未知の複雑な環境を想定した屋内および屋外における実験ができるようなロボットを開発する。
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| Causes of Carryover |
本年度の作成を予定していたムカデ型ロボットの制御回路（基板）の作成を、ロボットの機構設計前に実施できなかったために、相当する予算を使用できなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は制御回路の設計と作成にあてる。
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Research Products
(3 results)
