非定常歩行特性を考慮した2足歩行機械の動的総合

考虑非定常行走特性的双足行走机动态合成

• 批准号: 06650163
• 负责人: 舟橋 宏明
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650163/
• 关键词: 2足歩行機械; 機構総合; 姿勢制御; 動的安定性; 倒立振子; 外乱; 非定常歩行; 脚機構

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。また,二重振子が倒立可能な外乱モーメントの大きさの観点から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の最適値を決定することを可能とした。さらに,振子の姿勢角測定装置に要求される精度について検討を加えるとともに,足部と歩行面の間の摩擦力が外乱補償特性に及ぼす影響についても検討を加えた。以上の結果に基づき,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て,外乱補償機構のパラメータ種々に変えて外乱に対する姿勢制御特性の実験解析を行ったところ,本研究で得られ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。

The foot movement of the waist is created, and the stability of the walking machine is maintained. The posture control system of the walking machine is formed. The walking machine is equipped with an external disturbance compensation mechanism mounted on the waist of the walking machine and an inverted oscillator mounted on the waist of the walking machine. The double inverted oscillator is equipped with an external disturbance compensation mechanism mounted on the waist of the walking machine and an inverted oscillator mounted on the foot of the walking machine. The motion of the compensating mechanism is properly determined by the acceleration of the moving mechanism, the stability of the moving mechanism, and the angular velocity of the vibrator. The angular velocity of the external disturbance compensation mechanism is determined by the attitude control method. The mass of the compensation mechanism for the distortion of the inverted oscillator and the optimum value of the length of the oscillator can be determined. In addition, the requirements of the posture angle measuring device of the vibrator include the accuracy, the friction force between the foot and the walking surface, the external disturbance compensation characteristic and the influence of the friction force. Based on the above results, the double inverted oscillator was tested in the two-foot walking machine, and the attitude control characteristics of the external disturbance compensation mechanism were analyzed. The application range of the attitude control system was confirmed.