人型ロボットによるヒトのバランス制御と空中感覚理解

使用仿人机器人进行人体平衡控制和对空气感觉的理解

• 批准号: 20H04267
• 负责人: 橋本 健二
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Waseda University (2022-2023)Meiji University (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H04267/
• 关键词: 人型ロボット; ヒューマノイド; 脚型ロボット; 跳躍運動

本研究では，ヒトの運動制御系をモデル化し，人体運動を模擬可能な人型ロボットの開発を通して，ヒトのバランス制御と空中感覚を理解することを目的とする．令和4年度は，以下の3点について研究を推進した．(1) 2足ロボットの設計・製作：令和3年度までに単脚ロボットを開発しており，その脚機構（4自由度を持つ球面パラレルリンク機構）をベースに2足ロボットを設計・製作した．1脚の自由度は並進3自由度とYaw方向の自由度の計4自由度とし，3次元歩行と旋回動作が可能なようにした．足部については，受動足関節を有する線接地の機構を採用した．受動関節とすることでアクチュエータ搭載による重量増加を避け，脚先を軽量にできる．評価実験の結果，歩行周期0.2[s/step]での高速な足踏み動作を実現し，旋回動作については足部を線接地とすることで点接地よりも約6倍の最大摩擦トルクが得られることを確認した．(2) 上肢を利用した2足ロボットの転倒回避制御：令和3年度に続き，可捕性解析（Capturability，2012 Koolenら）を利用した転倒回避制御を考案した．上肢の着地位置決定に可捕性解析，転倒回避姿勢の決定に操作力楕円を利用するものである．動力学シミュレーションを通して，3次元空間を移動する2足ロボットに外乱が印加された場合に，転倒回避運動が生成されることを確認した．(3) ヒト運動解析にもとづく跳躍運動生成：ヒトの跳躍運動を参考に，脚ロボットの跳躍運動生成手法を考案した．具体的には，脚ロボットの目標重心軌道を設定し，圧力中心点が支持領域内に含まれるような不等式制約と浮遊期にロボットが回転しないという条件の等式制約のもと，線形モデル予測制御を利用してロボットの跳躍運動を生成する手法である．シミュレーションと実機の両方において跳躍運動が実現されることを確認した．

This study で は, ヒ ト suppression is の movement を モ デ ル し, human movement type を simulation may な ロ ボ ッ ト の open 発 を tong し て, ヒ ト の バ ラ ン ス suppression と air feeling 覚 を understand す る こ と を purpose と す る. In the fourth year of the Reiwa era,, the following are the <s:1> three points: に, に, て, て research を to advance た. (1) 2 foot ロ ボ ッ ト の design, production, or 3 year ま で に 単 foot ロ ボ ッ ト を open 発 し て お り, そ の foot institutions (4 degrees of freedom を hold つ spherical パ ラ レ ル リ ン ク) を ベ ー ス に 2 foot ロ ボ ッ ト を design, production of し た. The degrees of freedom of 1 foot <s:1> parallel 3 degrees of freedom とYaw direction <s:1> degrees of freedom <e:1> count 4 degrees of freedom と と, three-dimensional walking と rotation action が possible なように た た. The foot に, に て, て, て. The joint of the moving foot を has a する wire for grounding. The <s:1> mechanism を adopts た. Section by dynamic masato と す る こ と で ア ク チ ュ エ ー タ carry に よ る weight raised を け avoidance, feet first を 軽 quantity に で き る. Review 価 be 験 の as a result, the step 0.2 s/step line cycle で の high-speed な foot み action を be し, cycle action に つ い て は foot を line grounding と す る こ と で point grounding よ り も about six times の maximum friction ト ル ク が must ら れ る こ と を confirm し た. (2) the upper limb を using し た 2 foot ロ ボ ッ ト の planning pour HuiBiZhi royal: make and 3 year に 続 き, can catch sexual parsing (Capturability, 2012 Koolen ら) を using し た planning pour HuiBiZhi royal し を test case た. The position of the upper limb landing determines the に catcher analysis, the 転 reverse avoidance posture determines the に operating force, the ove is を, and the する である である is utilized. Dynamic シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を tong し て, 3 dimensional space を mobile す る 2 foot ロ ボ ッ ト に outside disorderly が Inca さ れ に た situations, planning down to avoid movement が generated さ れ る こ と を confirm し た. (3) ヒ ト movement parsing に も と づ く jumping movement generation: ヒ ト の jumping movement を reference に, foot ロ ボ ッ ト の jumping movement formed を test case し た. Specific に は, foot ロ ボ ッ ト の set target center track を し, pressure center が に support field containing ま れ る よ う な inequality constraints と planktonic period に ロ ボ ッ ト が back planning し な い と い の う condition equation constraints の も と, linear モ デ ル to our royal を using し て ロ ボ ッ ト の jumping movement を generated す る gimmick で あ る. シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と be machine の struck party に お い て jumping movement が be presently さ れ る こ と を confirm し た.

项目成果

月面環境に対応可能な脚型ロボット足部の開発と月面模擬環境の構築

能够应对月面环境的腿式机器人足部研制及月面模拟环境搭建

• 发表时间: 2022
• 作者: 児玉 泰河;吉田 昭太郎;中原崇智，安西あさひ，熊岡光志，橋本健二
• 通讯作者: 中原崇智，安西あさひ，熊岡光志，橋本健二

Trajectory-free dynamic locomotion using key trend states for biped robots with point feet

• DOI: 10.1007/s11432-021-3450-5
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Sci. China Inf. Sci.
• 作者: Lianqiang Han;Xuechao Chen;Zhangguo Yu;Xishuo Zhu;K. Hashimoto;Qiang Huang

手をついた状態からの姿勢復帰と2足歩行再開を継続的に行う人型ロボットの運動パターン生成法

一种人形机器人的运动模式生成方法，可连续返回双手放在手上的姿势并恢复双足行走。

• 发表时间: 2022
• 作者: 礎 慎太郎;吉田 昭太郎;佐竹慶洸，酒井悠貴，橋本健二
• 通讯作者: 佐竹慶洸，酒井悠貴，橋本健二

油圧ロボットの実験環境構築と2自由度単脚ロボット試作機の開発

液压机器人实验环境搭建及二自由度单足机器人样机研制

• 发表时间: 2020
• 作者: 田中大樹，渡辺寛基，織田健吾，玄相昊，橋本健二

早稲田大学 大学院情報生産システム研究科 橋本健二研究室のホームページ

早稻田大学研究生院信息生产系统研究科桥本贤治实验室主页