Research on Design of Hybrid Compliance in Frequency Domain for Humanoid Robot

仿人机器人频域混合柔顺设计研究

• 批准号: 13650246
• 负责人: NAKAMURA Yoshihiko
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13650246/
• 关键词: Hybrid Compliance; H_∞ Control; Skill of Compliance; Humanoid robot; Active Compliance; Passive Compliance; Control of Kinetic Energy; Robotics; H∞制御; ヒューマノイド・ロボット; コンプライアンス制御; モーションプランニング; システム同定

For the improvement of the mobile performance and the safety of humanoid robots that share the environment with human, use of hardware characteristic of elasticity is effective. However it is difficult to represent the relationship between task execution and softness. In this paper, we represent the required characteristic of elasticity as dynamic compliance in frequency domain and realize it by active compliance (controlled compliance) using H_∞ control theory and passive compliance using mechanical compliant member. This result causes the design concept of the compliance characteristic and systematic design method of compliance controller. On the other hand, by the effective use of compliance, the humanoid robots have special mobile performance such that by releasing the kinetic energy that is accumulated in compliant members, it obtains the higher power than using only electrical actuators. In this paper, we proposed the design method of 'Skill of Compliance' by controlling charging and discharging of the kinetic energy in compliant members and showed design method of reference trajectory for the skill of compliance.

为了改善与人类共享环境的人形机器人的安全性能和安全性的安全性，使用弹性的硬件特征是有效的。但是，很难代表任务执行与柔软度之间的关系。在本文中，我们代表弹性的必要特征作为频域中的动态依从性，并使用H_∞控制理论和使用机械兼容的成员使用H_∞控制理论和被动合规性来实现它。此结果导致合规性和系统设计方法的设计概念的合规性控制器。另一方面，通过有效利用合规性，人形机器人具有特殊的移动性能，以便通过释放在兼容成员中积累的动能，它比仅使用电动执行器获得了更高的功率。在本文中，我们提出了“合规技能”的设计方法，通过控制和排放合规成员的动能充电和排放，并显示了参考轨迹的设计方法，以实现合规性的技能。

项目成果

門根秀樹, 岡田昌史, 中村仁彦: "非線形力学系の同期を用いたロボットの運動制御"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02. (CD-ROM). 2A1-L04 (2002)

Hideki Monne、Masashi Okada、Hitoshi Nakamura：“使用非线性动力系统同步的机器人运动控制”日本机械工程师学会机器人和机电一体化会议 02（CD-ROM）。

Masafumi OKADA, Shigeki BAN, Yoshihiko NAKAMURA: "Skill of Compliance with Controlled Charging/Discharging of Kinetic Energy"Proc. of IEEE International Conference on Robotics and Automation. 2455-2460 (2002)

Masafumi OKADA、Shigeki BAN、Yoshihiko NAKAMURA：“遵守动能受控充电/放电的技能”Proc。

岡田 昌史, 中村 仁彦, 星野 慎一郎: "周波数特性の上限・下限を与えるハイブリッドコンプライアンスH∞設計法-ヒューマノイド・肩部コンプライアンスの整形と制御-"日本ロボット学会誌. Vol.19,No.8. 974-982 (2001)

Masashi Okada、Hitoshi Nakamura、Shinichiro Hoshino：“给出频率特性上限和下限的混合顺应性 H∞ 设计方法 - 人形肩部顺应性的塑造和控制 -”日本机器人学会杂志第 19 期，第 8 卷。 . 974 -982 (2001)

門根秀樹, 岡田昌史, 中村仁彦: "非線形力学系の同期を用いたロボットの運動制御"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02. (2002)

Hideki Monne、Masashi Okada、Hitoshi Nakamura：“使用非线性动力系统同步的机器人运动控制”日本机械工程师学会机器人和机电一体化会议02（2002）。

伴茂樹, 岡田昌史, 中村仁彦: "エネルギーの蓄積・放出の制御による力学的技量の実現"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02. (CD-ROM). 1A1-I11

Shigeki Ban、Masashi Okada、Hitoshi Nakamura：“通过控制能量存储和释放来实现机械技能”日本机械工程师学会机器人和机电一体化会议02（CD-ROM）。