多様なタスクに対する脚型モジュラーロボットの形態と運動の自律分散的な適応

ロボット間で物理的に結合可能なモジュラーロボットは，ロボット間の結合方式を変更することで結合体の形態およびその機能を変更可能である．モジュラーロボットにおいて，各ロボットが自律分散的にタスクに応じて結合体の形態と運動を適応させることは重要な課題である．本研究では，これまでに申請者が独自に開発してきた脚型モジュラーロボットの不整地踏破および物体把持歩行タスクを対象とする．歩行運動を伴う両タスクにおいて，質量中心位置と支持多角形の幾何関係が歩行安定性を決定するという性質に着目することで結合体の形態と運動を適応するような自律分散制御則の構築を行う．令和4年度の研究成果は以下のとおりである．1．多様な不整地に対して，踏破に有利な結合体形態の理解に取り組んだ．まず，動力学シミュレータ上で，多様な不整地と多様な形態の多脚結合体を用意した．そして，多脚結合体の歩行パターンを事前に固定して不整地踏破シミュレーションを行った．これによって，多脚結合体の形態と不整地踏破性の関係を明らかにした．2．多脚結合体が物体の安定把持と安定歩行を同時に達成する上で，各脚を把持用途・歩行用途のどちらの用途で用いればよいかについて調べた．まず，把持と歩行に対してそれぞれ幾何的な安定性の指標を定義した．次に，物体と多脚結合体の形態を固定した場合の脚用途の組み合わせを全通り用意し，数値シミュレーションに基づいて，各脚用途の把持安定性と歩行安定性を明らかにした．3．不整地踏破および物体把持歩行タスクの実証実験を行うために，自律結合可能な脚型モジュラーロボットの実機の脚部を開発した．さらに，一本の脚を有するモジュール単体で直進・旋回運動を行うための脚先軌道を提案した．提案した脚先軌道によって，正確な移動ができることを実機実験にて実証した．

ロボット間で物理的に結合可能なモジュラーロボットは，ロボット間の結合方式を変更することで結合体の形態およびその機能を変更可能である．モジュラーロボットにおいて，各ロボットが自律分散的にタスクに応じて結合体の形態と運動を適応させることは重要な課題である．本研究では，これまでに申請者が独自に開発してきた脚型モジュラーロボットの不整地踏破および物体把持歩行タスクを対象とする．歩行運動を伴う両タスクにおいて，質量中心位置と支持多角形の幾何関係が歩行安定性を決定するという性質に着目することで結合体の形態と運動を適応するような自律分散制御則の構築を行う．令和4年度の研究成果は以下のとおりである．1．多様な不整地に対して，踏破に有利な結合体形態の理解に取り組んだ．まず，動力学シミュレータ上で，多様な不整地と多様な形態の多脚結合体を用意した．そして，多脚結合体の歩行パターンを事前に固定して不整地踏破シミュレーションを行った．これによって，多脚結合体の形態と不整地踏破性の関係を明らかにした．2．多脚結合体が物体の安定把持と安定歩行を同時に達成する上で，各脚を把持用途・歩行用途のどちらの用途で用いればよいかについて調べた．まず，把持と歩行に対してそれぞれ幾何的な安定性の指標を定義した．次に，物体と多脚結合体の形態を固定した場合の脚用途の組み合わせを全通り用意し，数値シミュレーションに基づいて，各脚用途の把持安定性と歩行安定性を明らかにした．3．不整地踏破および物体把持歩行タスクの実証実験を行うために，自律結合可能な脚型モジュラーロボットの実機の脚部を開発した．さらに，一本の脚を有するモジュール単体で直進・旋回運動を行うための脚先軌道を提案した．提案した脚先軌道によって，正確な移動ができることを実機実験にて実証した．