2022 Fiscal Year Final Research Report

Real-time motion generation based on Spatially Quantized Dynamics and Riemanian metric

Research Project

PDF

Project/Area Number	20H02124
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research Institution	Chubu University (2021-2022) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2020)
Principal Investigator	Kajita Shuuji 中部大学, 工学部, 教授 (90356767)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	三平満司東京工業大学, 工学院, 教授 (00196338) 金子健二国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 上級主任研究員 (10356800) 伊吹竜也明治大学, 理工学部, 専任講師 (30725023) 阪口健国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (80357095)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	ヒューマノイドロボット / 2足歩行ロボット / 制御理論
Outline of Final Research Achievements	We advanced the Spatially Quantized Dynamics (SQD) theory to accommodate any given curve, enabling the simulation of bipedal walking with long strides and straight knees on curved paths; an enhancement from its initial straight path limitation. Our exploration of robot kinematics using Riemannian manifold led to fresh understanding in redundant manipulator inverse kinematics. We also explored real-time decision-making and motion generation in the presence of dynamic obstacles. As a basis for our research, we engineered a 12-degree of freedom (DOF) biped robot with 3D printed parts. Moreover, a high payload leg structure and a 15 DOF dual-arm robot were also created, serving as modules for a humanoid robot platform.
Free Research Field	ロボット工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では、複雑な環境においてロボットが動力学的制約と運動学的（幾何学的）制約を満たしつつ、タスクを完遂するための理論を確立するとともに、それを実験で示すことを目指した。本研究の成果として、膝を伸ばしつつ大股で2足歩行を行える制御技術、人の腕のような冗長なマニピュレータの制御に関する新たな知見等が得られた。これらの知見は近い将来、人間の居住空間において人と同程度の速度と信頼性をもって移動し作業を行うロボットを実現するために有用なものである。さらに、本研究で試みた安価で使い勝手のよいロボットプラットフォーム構築についての知見は、今後のロボット研究の加速に寄与できると考える。