冗長双脚機構を有する二足歩行ロボットの柔軟不整地歩行制御

本研究課題では,新しい荷物運搬用機械の開発を目途として二足歩行ロボットの導入を提案しており,そのための新しい機構ならびに制御手法の開発に取り組んだ.荷物運搬用機械にあっては屋外環境における柔軟不整地での適用や積載物の重量変化への対応など解決すべきさまざまな課題がある.二足歩行機構の導入に際しては,特に遊脚着地時に発生する衝撃力ならびに支持脚離地時に要する踏み出し力によって歩行動作の安定性が損なわれるなどの重要課題がある.本研究課題における提案手法の特長は冗長自由度を有する脚(冗長脚)を導入した点にある.冗長脚では足先動作と姿勢変化を独立に制御することが可能であり,歩容と脚の重心位置あるいは全体の重心位置をそれぞれ分離して独立に動作できる.この機構の特長を活かして,着地地盤の強度に依存することなく着地衝撃力が低減されることを本研究課題において実証した.これは脚の冗長構造により着地面から受ける急峻な反力変化量を吸収することに基づく.そして,着地時に適切な脚姿勢を選択することで衝撃力がほとんど生じない着地動作を実現しうることも実証した.冗長脚においては姿勢に関する運動学的な冗長性も有しており,適切な姿勢を選択することでほとんどの衝撃力を吸収できることが分かった.さらに,本研究課題において得られた成果としては,歩行開始時に脚の重心位置を制御することで,接地面に踏み出し力を印加せずに歩行開始動作を実現する歩容を可能とした.一般に,歩行開始時には接地面に対して踏み出し力を印加する必要があり,これが足裏でのスリップを引き起こす原因の一つであった.本研究課題において開発した動作制御手法により,接地面の強度に依存しない踏み出し動作を可能とした.すなわち柔軟不整地においても安定な歩行開始動作が達成されたことを意味する.以上のとおり,二足歩行ロボットの歩行動作の安定性が損なわれる問題を解決した.

本研究課題では,新しい荷物運搬用機械の開発を目途として二足歩行ロボットの導入を提案しており,そのための新しい機構ならびに制御手法の開発に取り組んだ.荷物運搬用機械にあっては屋外環境における柔軟不整地での適用や積載物の重量変化への対応など解決すべきさまざまな課題がある.二足歩行機構の導入に際しては,特に遊脚着地時に発生する衝撃力ならびに支持脚離地時に要する踏み出し力によって歩行動作の安定性が損なわれるなどの重要課題がある.本研究課題における提案手法の特長は冗長自由度を有する脚(冗長脚)を導入した点にある.冗長脚では足先動作と姿勢変化を独立に制御することが可能であり,歩容と脚の重心位置あるいは全体の重心位置をそれぞれ分離して独立に動作できる.この機構の特長を活かして,着地地盤の強度に依存することなく着地衝撃力が低減されることを本研究課題において実証した.これは脚の冗長構造により着地面から受ける急峻な反力変化量を吸収することに基づく.そして,着地時に適切な脚姿勢を選択することで衝撃力がほとんど生じない着地動作を実現しうることも実証した.冗長脚においては姿勢に関する運動学的な冗長性も有しており,適切な姿勢を選択することでほとんどの衝撃力を吸収できることが分かった.さらに,本研究課題において得られた成果としては,歩行開始時に脚の重心位置を制御することで,接地面に踏み出し力を印加せずに歩行開始動作を実現する歩容を可能とした.一般に,歩行開始時には接地面に対して踏み出し力を印加する必要があり,これが足裏でのスリップを引き起こす原因の一つであった.本研究課題において開発した動作制御手法により,接地面の強度に依存しない踏み出し動作を可能とした.すなわち柔軟不整地においても安定な歩行開始動作が達成されたことを意味する.以上のとおり,二足歩行ロボットの歩行動作の安定性が損なわれる問題を解決した.