非定常歩行特性を考慮した2足歩行機械の動的総合

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腰部に対する足部の相対運動を創成するための脚機構および歩行機械の動的安定性を保持するための姿勢制御機構からなる2足歩行機械について,外乱に対する姿勢制御系の構成を行った.まず,歩行機械が左右方向軸回りの外乱モーメントに抗して安定な歩行を脚機構の運動を変化させることなく持続して行うために歩行機械腰部上に搭載される外乱補償機構として釣合質量が腰部に対して上方にある倒立振子形をとりあげ,歩行機械および補償機構を足部を有する二重倒立振子にモデル化した.そして,歩行機械に加わる外乱モーメントの大きさに応じて補償機構の運動を適切に決定して制御することによって動的に安定な歩行状態を得るために,振子に加わる外乱モーメントの大きさを下部振子の定められた姿勢角における角速度で表し,この角速度に対する外乱補償機構の目標運動をあらかじめ求めてデータベース化してフィードフォワード情報とする姿勢制御法を開発した.さらに,倒立振子形外乱補償機構の質量,振子長さなどのパラメータを変化させて二重振子が倒立可能な外乱モーメントの大きさを求めることによって,補償機構の機構パラメータと対応可能な外乱モーメントの大きさの関係をシミュレーションにより明らかにした.以上の結果に基づき,高速な制御演算が可能なトランスピュータをホストコンピュータとする実際の2足歩行機械を想定したパラメータを有する二重倒立振子を試作し,その機構パラメータおよび外乱モーメントを種々に変えて姿勢制御実験を行ったところ,本年度の研究で構成した姿勢制御系の有効性ならびにその適用範囲が確認できた.