搭乗型道具を活用可能となるヒューマノイドの行動計画・動作知識獲得法の研究

研究类人机器人如何获取行动计划和运动知识，从而使他们能够利用骑乘工具

基本信息

批准号：
25880007
负责人：
野沢峻一
金额：
$ 1.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-08-30 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は，脚立や車椅子のような搭乗型道具をヒューマノイドロボットが活用するための，行動計画法とそれに基づく動作知識獲得機能の構成法を明らかにすることである．そのために本年度は，(1)行動レベル，(2)動作レベルそれぞれに焦点を当て，研究を遂行した．(1) 道具利用形態変化に対応可能な接触状態遷移記述実行方式：搭乗型道具を利用する際には，道具を運搬する・乗り込むといった利用形態変化が起こり，その間で生じる道具・環境・ロボットの間の接触状態遷移をロボットが扱うことが重要となる．本年度は研究代表者が先行研究にて行った，接触状態に基づく物体操作の行動記述実行方式を発展させ，道具操作・自律移動を接触状態に基づき統一的に記述実行する行動制御システムを提案した．具体的には，道具環境ロボット間の接触状態のうち，道具操作に対応する道具環境接触・道具ロボット接触の遷移，自律移動に対応する環境ロボット接触の遷移と，接触状態記述監視を別々に扱い，それらを階層化することで自律移動・道具操作を統合的に扱えること示した．(2) 動作生成器・制御器構築：搭乗型道具利用時には歩行のような脚移動だけでなく，脚腕協調した移動や道具操作が不可欠となる．本年度は，脚腕協調動作における接触やバランス維持・関節負荷軽減を考慮した動作生成器・制御器の構築を行い，検証実験を行った．動作計画法として，全身関節角度を求める逆運動学演算と手先足先接触力および関節トルクを考慮する力学最適化計算を反復計算する方法を適用した．また，計画された手先接触力および関節角度列を再現する制御器を構築し，検証実験を通して実ロボットにおいて脚立昇降動作が実現可能であることを示した．さらに本研究の成果として，ヒューマノイドロボットの全身動作生成器・制御器に関するソフトウェアを整備し，ソフトウェアのオープンソース化を段階的に進めてきている．

这项研究的目的是阐明动作计划方法和人形机器人机器人的运动知识采集功能的构建，以利用诸如梯子和轮椅之类的登机工具。为此，今年我们进行了研究，重点是（1）行为水平和（2）行为水平。（1）编写可以适应工具使用变化的联系状态过渡的执行方法：使用登机型工具时，使用诸如运输和寄宿工具之类的使用模式的变化，对于机器人处理在此期间发生的工具，环境和机器人之间的接触状态过渡对机器人来说很重要。今年，首席研究员开发了一种基于联系状态的对象操纵的行为描述执行方法，他在先前的研究中提出了一种行为控制系统，并提出了一个行为控制系统，该系统均匀地描述了基于接触状态的工具操纵和自主运动。具体而言，在工具环境机器人之间的接触状态中，在与工具操作相对应的工具环境接触和工具机器人触点中的过渡以及与自动运动相对应的环境机器人触点的过渡以及触点状态描述的监视可以分别处理，并将层次层次一起进行层次，以正面处理自主运动和工具操作。（2）运动发生器和控制器的构建：使用登机工具时，不仅腿部行走，而且腿部运动和与腿部协调的工具的操纵和操纵是必不可少的。今年，我们构建了一个动作发生器和控制器，该动作发生器和控制器在腿部臂的协调运动过程中保持平衡和减少关节负荷，并进行了验证实验。作为运动计划方法，我们应用了一种反向运动学计算的迭代计算方法，以查找整个身体关节的角度和机械优化计算，这些计算考虑了脚趾脚趾和关节扭矩的接触力。此外，构建了一个控制器来重现计划的手接触力和关节角序列，并且通过验证实验，可以证明可以实现真正的机器人中的梯子提升和降低运动。此外，由于这项研究，已经准备了与人体机器人机器人的整个身体运动生成器和控制器有关的软件，并且该软件已逐渐扩展到开源。