4足ロボットの走行制御と解析・設計・実装ツールの開発

四足机器人的行走控制及分析、设计和实现工具的开发

• 批准号: 14350228
• 负责人: 美多 勉
• 金额: $ 3.78万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14350228/
• 关键词: 4足ロボット; 脚式ロボット; 走行ロボット; 歩容; ハイブリットシステム; 可変拘束システム

本研究の目的は、ネコのように低速である歩行と高速である走行(ギャロップなど)を自由に切り替えて移動することができるロボットを実現することにある.本研究のアプローチの特色と独創的な点は,複雑なロボットを数式モデル(運動方程式)で表現し、そのモデルを近似や単純化することはせず,そのかわり計算機パワーと計算ツールを使って短時間,小労力で計算しようという試みである.また、制御系設計においてもニューラルネットや神経振動子に代表されるようなヒューリスティックな手法を用いることを避け、解析的な手法を用いてできるだけ理論的に制御系設計を行う点である。制御系設計に使うのが提案してきた可変拘束制御というものであり、これは求められた数式モデルからさらにロボットの重心と角運動量を導き出し、それを微分方程式であらわした動物の走行パターンに一致させるように制御するものである.14年度ではワイヤ駆動型の4足ロボットと実験環境の製作と整備を行い,制御系設計のためのソフトウエアを開発した.このソフトウエアはMATLAB・Simulinkを用いて,自動モデリング・シミュレーション・モーション解析・実装などを行えるものである.また,「可変拘束制御による4足ロボットの走行制御方法」を提案し,この理論に基づいてトレッドミル上で走行実験を行った.2003年3月現在で,歩行・バウンス・トロット・ペースなどの運動を実現した.とくにバウンス走行は,移動速度0.9[m/sec]を達成した.これは実際のネコのトロットと同等の移動速度を実現したことを意味しており,本研究での有効性を示しているものと考えている.なお,これらの研究成果(実験データや実験映像)は、我々の研究プロジェクトのホームページ(http://www.runbot.jp)で公開している.

The purpose of this study is: low-speed walking and high-speed walking (ギャロップなど)をFree に Cut り Substitute え て Move す る こ と が で る ロ ボ ッ ト 実 appear す る ことにある. The characteristics of this study are the original points and the number of the original points. Expression of formula モデル (equation of motion), そのモデルをapproximation や単purificationすることはせず, そのかわりComputer calculation ツールを Make it short time, small power calculationしようというtrial みである.また、Control system design においてもニューラルネットやThe representative of the god's vibrator is the されるようなヒューリスティックな technique and the いることを avoidanceけ. Analytical technique and control system design based on いてできるだけ theory are implemented. The design of the control system is based on the proposal of the control system. 、これは Find the められた numerical expression モデルからさらにロボットのcenter of gravity and angular motion amountをguidance き出し、それをdifferential equation であらわしたanimal の行パターンにUnanimous させるようにcontrol するものである.14 annual ではワイヤ駆动Typeの4 full-scale environment production and maintenance, control system design MATLAB・Sim ulinkを用いて,automatic モデリング・シミュレーション・モーションANALYSIS・実装などを行えるものである.また,「による4 foot walking control method "を proposal し, この theory にづいて トレッドミル上で行実験を行った. As of March 2003, 歩行・バウンス・トロット・ペースなどの体育を実appearした.とくにバウンスwalkは, moving speed 0.9 [m/sec] した.これは実记のネコのトロットとequivalent moving speed を実appears したことをmeaning しており, this study The effectiveness of the research results (実験データや実験image)は、我々の研究プロジェクトのホームページ(http://www.runbot.jp) is open to the public.

项目成果

池田, 篠原, 美多: "可変拘束制御を用いた3次元脚式ロボットの走行制御"日本ロボット学会誌. Vol.21,No.1. 94-102 (2003)

Ikeda、Shinohara、Mita：“使用可变约束控制的 3D 腿式机器人的行驶控制”，日本机器人学会杂志，第 21 卷，第 94-102 期（2003 年）。

S.Takao, Z.H.Gu, T.Ikeda, T.Mita: "Realization of Dynamic Walking and Running of a Cat Type Quadruped Robot Using Variable Constraint Control"SICE Annual Conference 2003. 2252-2257 (2003)

S.Takao、Z.H.Gu、T.Ikeda、T.Mita：“利用可变约束控制实现猫型四足机器人的动态行走和奔跑”SICE 年会 2003. 2252-2257 (2003)

池田, 高尾, 美多: "可変拘束制御を用いたネコ型4足ロボットRunbot2Cの歩容生成"第8回ロボティクスシンポジア. 55-60 (2003)

Ikeda、Takao、Mita：“使用可变约束控制的类猫四足机器人 Runbot2C 的步态生成”第 8 届机器人研讨会 55-60 (2003)。

S.Takao, T.Ikeda, T.Mita: "Walking Control for 3D Biped using Variable Constraint Control"SICE Annual Conference 2002 in Osaka. 2645-2648 (2002)

S.Takao、T.Ikeda、T.Mita：“使用可变约束控制的 3D Biped 行走控制”SICE 年会 2002 年在大阪举行。

S.Takao, T.Ikeda, T.Mita: "Realization of Dynamic Walking and Running of a Cat Type Quadruned Robot Using Variable Constraint Control"SICE Annual Conference 2003 in Fukui. (発表予定). (2003)

S.Takao、T.Ikeda、T.Mita：“利用可变约束控制实现猫型四足机器人的动态行走和运行”2003 年福井 SICE 年会（即将发表）。