人体運動シミュレータとしての応用を目指した2足ヒューマノイドロボットに関する研究

本年度は,ヒューマノイドロボットによる,ヒトの定常歩行の模擬を目的とした研究を行い,主にヒトの定常歩行中に観察される,足部の踵接地・爪先離地動作のロボットによる模擬を目標とした.・踵接地・爪先離地が可能な足部機構を設計・製作実際のヒト足部データを測定し,そのデータより各パラメータを決定した,踵接地が可能でありかつ離地時の爪先立ちを再現できるよう,爪先に受動的な1軸を持つ足部機構を設計・製作した.・踵接地・爪先離地歩行パターン生成アルゴリズムの開発ロボット遊脚足先軌道の設定に際し,一歩を爪先離地期・完全遊脚期・踵接地期の3つの期間に分割し,個々の期間においてそれぞれ軌道を設定する手法を考案した.本設定法を用いることで必要なパラメータを個々に設定できることから,多様な足部軌道生成が可能となる.また,これらの足先軌道に関するパラメータを,脚部関節軸の角速度に注目した評価関数を設け,これを最小化するパラメータ探索を行うアルゴリズムを開発した.最適化探索にはGenetic Algorithmを用いた.・ヒューマノイドロボットWABIAN-2Rを用いた実験本年度開発した歩行パターン生成法および,爪先受動関節を持つWABIAN-2Rによる0.50m,0.96s/stepでの踵接地・爪先離地動作を伴う歩行を実現した.実験における垂直床反力をヒトによるそれと比較し,ヒト歩行の特徴と言われる一歩行周期中における垂直床反力のダブルピークが再現されていることを確認した.結論として,従来のヒューマノイドロボットに比べ,ヒトの定常歩行に近いロボットの歩行を実現できたと考えられる.これより,ヒューマノイドロボットの人体運動シミュレータとしての活用が期待できる.

本年度は,ヒューマノイドロボットによる,ヒトの定常歩行の模擬を目的とした研究を行い,主にヒトの定常歩行中に観察される,足部の踵接地・爪先離地動作のロボットによる模擬を目標とした.・踵接地・爪先離地が可能な足部機構を設計・製作実際のヒト足部データを測定し,そのデータより各パラメータを決定した,踵接地が可能でありかつ離地時の爪先立ちを再現できるよう,爪先に受動的な1軸を持つ足部機構を設計・製作した.・踵接地・爪先離地歩行パターン生成アルゴリズムの開発ロボット遊脚足先軌道の設定に際し,一歩を爪先離地期・完全遊脚期・踵接地期の3つの期間に分割し,個々の期間においてそれぞれ軌道を設定する手法を考案した.本設定法を用いることで必要なパラメータを個々に設定できることから,多様な足部軌道生成が可能となる.また,これらの足先軌道に関するパラメータを,脚部関節軸の角速度に注目した評価関数を設け,これを最小化するパラメータ探索を行うアルゴリズムを開発した.最適化探索にはGenetic Algorithmを用いた.・ヒューマノイドロボットWABIAN-2Rを用いた実験本年度開発した歩行パターン生成法および,爪先受動関節を持つWABIAN-2Rによる0.50m,0.96s/stepでの踵接地・爪先離地動作を伴う歩行を実現した.実験における垂直床反力をヒトによるそれと比較し,ヒト歩行の特徴と言われる一歩行周期中における垂直床反力のダブルピークが再現されていることを確認した.結論として,従来のヒューマノイドロボットに比べ,ヒトの定常歩行に近いロボットの歩行を実現できたと考えられる.これより,ヒューマノイドロボットの人体運動シミュレータとしての活用が期待できる.