非定常歩行特性を考慮した2足歩行機械の動的総合

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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,歩幅および歩行速度の変更と共に傾斜面歩行,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-化の観点から,種々の歩幅,歩行面の傾斜角および段差形状に対する可調整足関節軌跡創成機構の原動節長および静止対偶位置の二つの調整量ならびに旋回歩行時の足部旋回機構の運動曲線を,歩行機械本体の速度変動および姿勢制御機構が発生すべき補償モ-メントの大きさ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.つぎに,歩行機械が左右方向軸まわりに作用する外乱モ-メントに抗して安定な歩行を行うなために歩行機械腰部上に塔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と下方にある振子形の2種類をとりあげ,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-ドフォワ-ド情報により与える姿勢制御法を開発し,両形式の特性を解析した.そして,制御時の床反力の条件により倒立振子形の補償機構を採用すべきであることを明らかにするとともに,振子長さ,釣合質量などの力学的パラメ-タや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,角速度を解析し,最適な力学的パラメ-タおよび補償機構の目標運動を決定した.その結果に基づいて倒立振子装置による姿勢制御実験を行い,本姿勢制御法の有効性を確認した.