Development of the Bunraku Robot Which can be Operated by One Person

本年度は，(1)文楽ロボットの分散統合制御システムの開発，(2)人形の脚動作の分析と文楽ロボット脚機構の制御，(3)移動機構と脚機構の協調制御，(4)左腕機構における曲率が反転する軌跡の生成，について取り組んだ。ロボコン経験のある学生の協力を仰ぎ，成果の一部は2023年2月開催の電気学会スマートシステムと制御技術シンポジウムで発表した。まず，(1)については，胴体，左腕，脚機構と移動機構を統合制御するメインマイコンを設け，計測・制御用マイコンやセンサについても見直しを図った。移動機構には実際の移動距離を計測できる計測輪を設け，動作切り替え用スイッチも一部増設した。下記に示すように，左腕を除いた全身の分散統合制御が実現できた。(2)については，徳島県立阿波十郎兵衛屋敷において阿波十郎兵衛座の協力も得て，定常歩行，足踏み，段差乗り越え，正座移行時の動画を改めて撮影し，ヒアリングも行った。そして，人形の足先の軌跡に近い歩行曲線を定式化した。さらに速度特性も検討し，歩行曲線の媒介変数の時間変化率を可変し，歩行速度を可変できる制御手法を考案した。(3)については，胴体機構に搭載したIMUセンサとロータリーエンコーダで計測した胴体のロール・ピッチ・ヨー角の偏差と全方向移動機構の指令速度に対してPID制御系を構築した。さらに移動機構の指令速度に応じて歩行曲線の時間変化率を可変させることにより，移動と歩行動作の協調制御を実現させ，操作者（主遣い）の意図に応じて前進・旋回ができることを計測輪の出力から確認した。(4)では，対数螺旋曲線の曲率を途中で反転させた手先軌跡の生成手法を検討した。定式化を見直しパラメータに応じて曲線を生成できるようになったが，パラメータが多い。そのため，任意の通過点を指定した後に最適化手法を用いて曲線を生成する方法を検討したが，計算が収束しない場合があり未完である。

本年度は，(1)文楽ロボットの分散統合制御システムの開発，(2)人形の脚動作の分析と文楽ロボット脚機構の制御，(3)移動機構と脚機構の協調制御，(4)左腕機構における曲率が反転する軌跡の生成，について取り組んだ。ロボコン経験のある学生の協力を仰ぎ，成果の一部は2023年2月開催の電気学会スマートシステムと制御技術シンポジウムで発表した。まず，(1)については，胴体，左腕，脚機構と移動機構を統合制御するメインマイコンを設け，計測・制御用マイコンやセンサについても見直しを図った。移動機構には実際の移動距離を計測できる計測輪を設け，動作切り替え用スイッチも一部増設した。下記に示すように，左腕を除いた全身の分散統合制御が実現できた。(2)については，徳島県立阿波十郎兵衛屋敷において阿波十郎兵衛座の協力も得て，定常歩行，足踏み，段差乗り越え，正座移行時の動画を改めて撮影し，ヒアリングも行った。そして，人形の足先の軌跡に近い歩行曲線を定式化した。さらに速度特性も検討し，歩行曲線の媒介変数の時間変化率を可変し，歩行速度を可変できる制御手法を考案した。(3)については，胴体機構に搭載したIMUセンサとロータリーエンコーダで計測した胴体のロール・ピッチ・ヨー角の偏差と全方向移動機構の指令速度に対してPID制御系を構築した。さらに移動機構の指令速度に応じて歩行曲線の時間変化率を可変させることにより，移動と歩行動作の協調制御を実現させ，操作者（主遣い）の意図に応じて前進・旋回ができることを計測輪の出力から確認した。(4)では，対数螺旋曲線の曲率を途中で反転させた手先軌跡の生成手法を検討した。定式化を見直しパラメータに応じて曲線を生成できるようになったが，パラメータが多い。そのため，任意の通過点を指定した後に最適化手法を用いて曲線を生成する方法を検討したが，計算が収束しない場合があり未完である。