二足歩行機械のゼロモーメント点を操作量として用いる制御則-および脚機構の開発

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本研究では歩行ロボットの転倒安定性を表す指標として知られているゼロモーメント点(ZMP)を操作量として用いる制御則の開発および,それを有効に用いるための脚機構の開発を行った.はじめに,開発する制御則の一般的な性質に関する解析を行い以下の結果を得た.・開発した制御則は重力の存在下において与えられた軌道に対する追従安定性を有する.・本制御則によれば,従来型の制御手法では分離されていたロボット運動計画と軌道追従制御を同時に達成できるので効率的な制御が可能である.・ロボット足底領域を考慮してZMPを限定した上での軌道解析が位相平面上で可能である.つぎに,平行リンクを組み合わせた構造を有する直動脚機構を開発し,提案した制御則に基づく歩行制御実験を行った.本脚機構はロボット重心移動に対する最低限の自由度を有する.また,胴体姿勢が地面に対して一定に保たれるよう機械的に拘束されるため簡単なモデル化が可能である.実験により以下の結果を得た.・開発した制御則によりロボットの重心位置制御に基づく歩行運動制御が可能である.・今回の実験においてはZMPの操作はモータトルクへの指令値のみに基づくものであったが,この方法では伝達機構による外乱の影響により完全な転倒安定性を確保することは困難である.この点は床よりの圧センサ信号の利用などにより改善が見込まれる.