非定常歩行特性を考慮した2足歩行機械の動的総合

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、歩幅および歩行速度の変更とともに傾斜面歩行,段差面歩行および旋回歩行を可能にする脚機構の総合および外乱に対する姿勢制御系の構成を行った。まず,歩行機械の小形・軽量化ならびに省エネルギー化の観点から歩幅の変更,傾斜面歩行,段差面歩行に対応するための調整運動創成機構の形式および寸法を決定するとともに,種々の歩幅,歩行面傾斜角および段差形状に対する調整運動創成機構の入力を歩行機械本体の速度変動および消費エネルギーを考慮して決定する手順を明らかにし,その手順に基づき種々の歩行条件における脚機構の運動を決定した.また,歩行機械の旋回歩行を可能とするための旋回機構の配置として腰部と足関節部をとりあげ,旋回歩行時の速度・加速度特性の観点から比較・検討を行い,足関節部に配置すべきであることを明らかにした.つぎに,歩行機械が左右方向軸まわりの外乱モーメントに抗して安定な歩行を行うために歩行機械腰部上に搭載される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,歩行機械本体の姿勢角と角速度の情報を基に補償機構の目標運動をフィードフォワード情報により与える姿勢制御法を適用して,振子長さ,釣合質量などの力学的パラメータと補償機構の目標運動を種々に変えて姿勢制御可能な本体姿勢角と角速度の範囲を解析し,最適な力学的パラメータおよび補償機構の目標運動を決定した.

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、歩幅および歩行速度の変更とともに傾斜面歩行,段差面歩行および旋回歩行を可能にする脚機構の総合および外乱に対する姿勢制御系の構成を行った。まず,歩行機械の小形・軽量化ならびに省エネルギー化の観点から歩幅の変更,傾斜面歩行,段差面歩行に対応するための調整運動創成機構の形式および寸法を決定するとともに,種々の歩幅,歩行面傾斜角および段差形状に対する調整運動創成機構の入力を歩行機械本体の速度変動および消費エネルギーを考慮して決定する手順を明らかにし,その手順に基づき種々の歩行条件における脚機構の運動を決定した.また,歩行機械の旋回歩行を可能とするための旋回機構の配置として腰部と足関節部をとりあげ,旋回歩行時の速度・加速度特性の観点から比較・検討を行い,足関節部に配置すべきであることを明らかにした.つぎに,歩行機械が左右方向軸まわりの外乱モーメントに抗して安定な歩行を行うために歩行機械腰部上に搭載される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,歩行機械本体の姿勢角と角速度の情報を基に補償機構の目標運動をフィードフォワード情報により与える姿勢制御法を適用して,振子長さ,釣合質量などの力学的パラメータと補償機構の目標運動を種々に変えて姿勢制御可能な本体姿勢角と角速度の範囲を解析し,最適な力学的パラメータおよび補償機構の目標運動を決定した.