H^∞/μによるロバスト制御理論を用いた四足歩行ロボットの動歩行

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本年度は,四足歩行ロボットの動歩行における歩行1周期中における支持脚時と遊脚時のダイナミクスの変化を外乱と考え,この外乱が四足歩行ロボットの各脚リンクの軌道追従性能に及ぼす影響を小さくするロバストサーボ系の設計手法の提案および四足歩行ロボットの動歩行において提案した制御手法の検証を行った.まず初めに線形ロバスト制御理論のH^∞制御を,これまで四足歩行ロボットの軌道追従制御に用いてきた最適トラッキング制御に適用し,H^∞最適トラッキング制御を用いて四足歩行ロボットの脚リンクの軌道追従性能を従来の最適トラッキング制御およびH^2最適トラッキング制御と比較検討した.その結果,従来の最適トラッキング制御よりも歩幅が大きくなり,安定した歩行を実現することができた.また,制御入力のパワースペクトル密度も高周波数では,オーダーが1桁小さくなった.次に,非線形制御理論のスライディングモード制御を用いた.まず最初に,目標軌道に追従するサーボ系を,最適トラッキング制御をベースに設計する手法を提案した.次に,この提案したスライディングモード最適トラッキング制御を四足歩行ロボットの脚リンクの目標軌道に追従する制御手法として用い,動歩行を実現した.スライディングモード最適トラッキング制御は,これまでの線形の最適トラッキング制御が誤差ベクトルと制御入力の二次形式の評価関数が最小になるように制御する手法と異なり,評価関数である切り換え関数が誤差ベクトル,状態変数ベクトルおよび補償ベクトルから構成され,切り換え関数を零にする制御手法であるので,外乱が軌道追従性能に及ぼす影響が線形の各最適トラッキング制御と比較して小さい結果が得られた.