2足歩行ロボットの重力場を陽に利用した準能動的歩行と非定常動作に関する研究

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本研究の目的は,ヒューマノイドの実現に関する研究の一環として,より人間に近い受動的歩行メカニズムに基づく2足歩行(準能動的歩行)およびこれを補完する屈伸動作などの非定常動作が可能な2足歩行ロボットを開発することである.受動的歩行とは,股関節で回転支持された2リンクのモデル(コンパスゲイト)などに,緩斜面において適当な初期状態を与えることで歩行が実現されるというものである.このため,重力場の影響のみにより歩行するという意味で力学的特徴を生かした歩行である.力学的に自然で効率的な歩行をロボットにより実現することは効率のよい2足歩行ロボットを開発するという意味だけでなく,間接的に2足歩行動作のメカニズムの本質を理解するという意味でも重要である.具体的に本研究では,1)過去に提案した非定常動作を実現する制御系が時不変システムである場合について考察し,支持面に未知傾斜角が存在する場合でもパラメトリック安定であることを示し,実験により安定性を検証した.2)足首が自由関節である1胴2脚の2足歩行ロボットEmuに対し,胴体の姿勢制御を伴う受動的歩行(準受動的歩行),および進行方向に擬似的保存場を発生させることにより平面で受動的歩行メカニズムに基づく能動歩行(準能動的歩行)が実現できることを提案した.2)準受動的歩行について離散力学系として捉えることで安定性が保証できることを示し,シミュレーションにより有効性を検証した.3)円弧および点支持による2脚1胴の2次元平面に拘束した2足歩行ロボットを試作し,胴体の姿勢制御を伴う受動的歩行を実現した.