知能分散型制御システムによる多脚歩行ロボットの高度歩行運動の実現

利用智能分布式控制系统实现多足行走机器人的高级行走运动

• 批准号: 11750215
• 负责人: 稲垣 克彦
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750215/
• 关键词: ロボット; 歩行機構; 多脚歩行; 多自由度制御; 分散型制御; 省自由度化; 分散型制御システム

本年度は前年度において得られた研究成果をもとにその発展的な研究を行った。特に本年度は、本研究の主題である知能分散型制御システムを使って、自由な軌道を歩行する手法についての検討、シミュレーションとその実機確認を行った。多脚歩行ロボットの場合、複数の脚が同じに着地しているので、自由な曲線軌道を実現するためにはすべての脚の協調動作が重要となる。一般的な管理型制御システムを使ってこれを実現する方法としては、最上位のコントローラがすべての関節の状態から各脚の動作を決定し、これを下位層のコントローラに具体的に指示する方法を用いている。これに対して、知能分散型制御システムでは各脚に共通な限られた情報のみで、各分散コントローラが担当する脚の動作を決定する必要があり、この方法で自由な曲線軌道を実現することは難しい。逆に言えば、知能分散型制御システムを使って限られた情報のみで曲線歩行が実現できれば、本手法の有効性を確認することができる。そこで、本年度は以下の手順で自由軌道の歩行を行わせるシミュレーションと実機実験を中心に行った。まず、自由軌道の歩行を具体的に実現する方法の検討を行った。直線歩行を前提とした我々の従来の方法では、各分散コントローラが脚先の目標軌道を生成していた。しかしこの方法では曲線歩行を実現するには不向きであることが判明したので、従来の制御則を変更し、脚先の目標速度を生成するような仕様に変更した。さらに、各脚に受動関節を含む脚機構を採用し、その実験機を新たに設計・試作した。こうすることで、限られた小数の関節のみを駆動するだけで効率の良い歩行を行うことができることが判明した。まずは、この手法の有効性を確認する為に、計算機シミュレーションを行い、3次元アニメーションにて歩行の様子を確認した。最終的には前述の実機を用いて平面におけるスムーズな歩行を行うことができる事が確認された。

This year's research results are different from those of previous years. In particular, the theme of this study is the identification of the mechanism for the detection of distributed control systems and free orbit. In the case of multi-foot walking, the coordination of multiple feet is important. The general management type control system is used to determine the movement of each joint at the highest level, and the specific instructions at the lower level. For this reason, it is necessary to determine the action of each leg of the distributed control system, which is based on the common information of each leg, and the method of realizing the free curve trajectory. In reverse, the distributed control system enables the curve movement of information to be realized, and the effectiveness of the method to be confirmed. This year, the following steps were taken to implement the free orbit. A discussion on the specific implementation of free orbit The method of linear motion is based on the premise that the target orbit is generated by the dispersion of the target orbit The method is to determine whether the curve is moving in the opposite direction, whether the control principle is changing, and whether the target speed is changing. The design and trial of the new mechanism for each foot joint including the foot joint are adopted. The right way to go is to make sure that you're okay with it. To confirm the validity of the method, the computer shall be operated in the middle of the operation, and the operation shall be confirmed in the third dimension. Finally, the above mentioned machine is used to confirm the operation.

项目成果

Katsuhiro INAGAKI: "A leg mechanism for self-contained multi-legged walking robot"Proc.of Int.Conf.Climbing and Walking Robots. 641-648 (1999)

Katsuhiro INAGAKI：“一种用于自给式多足行走机器人的腿部机构”Proc.of Int.Conf.Climbing and Walking Robots。

稲垣 克彦: "反射動作を導入した多脚歩行ロボットの分散型制御"ロボティクス・メカトロニクス講演会'99講演論文集. (CD-ROM). (1999)

Katsuhiko Inagaki：“结合反射运动的多足步行机器人的分布式控制”99 年机器人和机电一体化会议记录（CD-ROM）。

稲垣 克彦: "移動ロボットにおけるヒューマンインターフェース"第38回計測自動制御学会学術講演会論文集. No.1. 79-80 (1999)

Katsuhiko Inagaki：《移动机器人中的人机界面》第 38 届仪器与控制工程师学会学术会议论文集，第 1. 79-80 号（1999 年）。

西沢英基、稲垣克彦: "分散型制御を用いた多脚歩行ロボットの旋回歩容"第18回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 第1分冊. 195-196 (2000)

Hideki Nishizawa、Katsuhiko Inagaki：“使用分布式控制的多足行走机器人的转动步态”日本机器人学会第 18 届年会论文集第 1. 195-196 卷（2000 年）。