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冗長自由度系で起こる逆運動学の設定不良の解消:ベルンシュタイン問題への挑戦

消除冗余自由度系统中出现的逆运动学不良设置：对伯恩斯坦问题的挑战

基本信息

批准号：
16656085
负责人：
有本卓
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

冗長自由度系に関するベルンシュタイン問題に挑戦し、手先拘束が無い多関節到達運動に関しては、作業空間における仮想スプリング・ダンパー仮説(Virtual Spring-Damper Hypothesis)に基づく方法が有効に機能することを、理論的かつロボットの腕を用いた実験により、実証した。この仮説は、運動生理学の分野において唱えられた平衡点仮説、仮想軌道仮説、および逆ダイナミクス生成仮説と異なり、逆動力学の不良設定性を解消することなく、従って人為的な最適化のためのコスト関数を導入する必要のない全く自然な運動生成法を導く。また、冗長関節系による書字作業のように、重力下で手先拘束がある場合、仮想スプリング・ダンパー仮説が有効に機能し得るか、検証した。この場合、二つの重力補償法を考案し、良好なシミュレーション結果を得たが、決定的な方法と断定するまでには至っていない。また、理論的な検証についても、現時点では結論し得ていない。本年度は、冗長関節系について、理想運動が繰返し学習によって獲得できることを理論的、かつ、実験的に示すことに成功した。この結果は、幼児の到達運動に関する学習の様式と対比させ得る。幼児が初めて、目の前の物体を取ろうとして手を伸ばすとき、腕や手の関節の動きを見ずに、手先のみを見ていることが観察されている。冗長関節系の場合、手先空間の次元は関節空間の次元より低くなる。この低次元作業空間で与えた理想軌道と学習更新則に基づいて、繰返し学習が有効に機能し得ることを見出した。しかも、低次元の作業空間のみに理想軌道を与えたとき、高次元の冗長な関節運動と理想の制御入力信号が一意的に定まることを理論的に示すことに成功した。この結果は、冗長関節系にも繰返し学習の理論体系があり得ること、また、これらの力学的本質が運動能力の獲得に関する発達心理学や脳科学の知見と対比し得ることを示唆する。

Verbose degree of freedom is related to the problem of selection, hand-first constraint, multi-joint arrival motion, workspace, and Virtual Spring-Damper Hypothesis. The basic method has the function of selection, theoretical separation, and application. This theory is based on the theory of equilibrium point, theory of ideal orbit, theory of inverse motion generation, theory of inverse dynamics, theory of elimination of bad set-up, theory of artificial optimization and theory of natural motion generation. For example, if you want to use a long joint system, you can use a hand restraint under gravity. In this case, the gravity compensation method is tested, the result is good, and the method is determined. Ma ta, the proof of the theory is in the process, and the conclusion is in the present point. This year, the long joint system is successful, the ideal movement is successful, the theory is successful, the practice is successful The result is that the child's movement is related to learning and comparison. Children are born, objects in front of the eyes are taken out, hands are stretched out, wrist joints are moved, hands are seen, and eyes are seen. Long joint system occasion, hand first space dimension and joint space dimension The low-dimensional work space is ideal for learning and updating. The ideal orbit of the working space of the lower dimension and the ideal joint motion of the higher dimension are determined by the theory. The result is that the theory system of long joint system is related to the acquisition of exercise ability, and the theory system of long joint system is related to the acquisition of exercise ability.