可変幾可構造トラスの分散的姿勢制御に関する研究

「可変幾何構造トラス」は、三角形のフレ-ムを要素とする構造物であり、その要素長を伸縮させることによって姿勢を自在に変化させることが出来る。構造が単純であり、取り得る姿勢に自由度があることから、特に宇宙用マニピュレ-タ-などとしても期待されている。しかし、その姿勢制御に関しては逆に自由度の多さ故、極めて困難な問題とされていた。一方、生体においては「体節構造」や「軟骨」などの伸縮性のある構造が存在しており、現行のロボット工学の方法論と生物の運動制御のメカニズムには本質的な相転点があると考えられる。そこで、本研究代表者は、先に伸縮性のある構造を積極的に位置付けた制御方式を提案し、ニュ-ラルネット理論に基づいてこの問題を並列処理する可能性を見い出した。次の段階として「可変幾何構造トラス」の実機を用いた総合的な検証が重要であると考え、本研究では、「可変幾何構造トラス」のプロトタイプを試作する準備として、「構成要素である伸縮エフェクタと多枝ジョイントの機構学」及び「本研究代表者が提案している分散的姿勢制御モデルの改善」の両面について検討した。この分散的姿勢制御モデルは、基本的に緩和型ニュ-ラルネットのカテゴリ-に属するが、ニュ-ラルネットのもう一つの重要な枠組みである写像型との統合が有効であると考え、本研究では緩和型の代表的モデルであるホップフィ-ルドネット2組をクロス結合させたア-キテクチャに発展させ、姿勢制御の能力を大幅に改善した。今後はさらに、可変幾何構造トラスに対して「幾つかの姿勢を予め記憶しこれを滑らかに順に想起して行く」動作が可能となるよう制御モデルを改善して行きたい。

「可変幾何構造トラス」は、三角形のフレ-ムを要素とする構造物であり、その要素長を伸縮させることによって姿勢を自在に変化させることが出来る。構造が単純であり、取り得る姿勢に自由度があることから、特に宇宙用マニピュレ-タ-などとしても期待されている。しかし、その姿勢制御に関しては逆に自由度の多さ故、極めて困難な問題とされていた。一方、生体においては「体節構造」や「軟骨」などの伸縮性のある構造が存在しており、現行のロボット工学の方法論と生物の運動制御のメカニズムには本質的な相転点があると考えられる。そこで、本研究代表者は、先に伸縮性のある構造を積極的に位置付けた制御方式を提案し、ニュ-ラルネット理論に基づいてこの問題を並列処理する可能性を見い出した。次の段階として「可変幾何構造トラス」の実機を用いた総合的な検証が重要であると考え、本研究では、「可変幾何構造トラス」のプロトタイプを試作する準備として、「構成要素である伸縮エフェクタと多枝ジョイントの機構学」及び「本研究代表者が提案している分散的姿勢制御モデルの改善」の両面について検討した。この分散的姿勢制御モデルは、基本的に緩和型ニュ-ラルネットのカテゴリ-に属するが、ニュ-ラルネットのもう一つの重要な枠組みである写像型との統合が有効であると考え、本研究では緩和型の代表的モデルであるホップフィ-ルドネット2組をクロス結合させたア-キテクチャに発展させ、姿勢制御の能力を大幅に改善した。今後はさらに、可変幾何構造トラスに対して「幾つかの姿勢を予め記憶しこれを滑らかに順に想起して行く」動作が可能となるよう制御モデルを改善して行きたい。