福祉分野への応用が可能な汎用2足歩行モジュールの開発

开发可应用于福利领域的通用型双足行走模块

• 批准号: 16760208
• 负责人: 菅原 雄介
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760208/
• 关键词: ロボティクス; メカトロニクス; 知能ロボット

本研究は,階段や斜面を昇降できる2足歩行型の歩行障害者用車いすなど福祉分野での現実的な利用が可能な汎用2足歩行ロボットの開発を目指し,主に福祉分野への現実的応用が可能な改良機の開発を目的とした.平成18年度には,安定性の向上と信頼性の向上の2面から並行して研究を行った.まず安定性の向上に関しては,姿勢角センサをもちいた姿勢補償制御により誤差累積を防止する手法を開発した.これにより歩行周期1.02s/step,歩幅0.2m,搭乗者体重50kgでの人間搭乗不整地歩行に成功した.また,平成17年度には搭乗者の能動的運動による外乱に対するフィードバック制御への第一段階として,早稲田大学で過去に開発されたZMP方程式の初期値解と着地位置変更を用いたリアルタイム外乱補償制御に,目標ZMP修正による発散防止手法とZMP偏差のフィードバックを加えた改良外乱補償制御を開発した.これにより,歩行周期0.96s/step,歩幅0.1m,搭乗者体重50kgで歩行中にピーク125Nの外力を加えた際にも安定に歩行することができた.またこれらを併用することにより,人間が搭乗して不整地を歩行している最中に外力を加えた際にも安定に歩行が継続できることを確認した.信頼性の向上に関しては,直動アクチュエータの歩行中のモータ電流実効値のばらつきを平均化させるため,逆動力学シミュレーションとGAを用いたジョイント配置の最適化設計を行い,この結果に基づいてハードウェアを再設計した.この結果歩行中のモータ電流実行値の最大値が約15%低減でき,発熱量の低減も確認できた.またハードウェアの軽量化も行い,最大積載重量を20kg増加させ,またこれにより体重75kgの人間搭乗歩行に成功した.これらにより,福祉分野への応用が可能な人間搭乗2足歩行ロボットの基礎技術を開発できたと考える.

Cant は, this study stage や を lifting で き る lines 2 foot step type の step handicap of those vehicles い す な ど well-being eset で の presently be な may use が な domestic line 2 foot step ロ ボ ッ ト の open 発 を refers し, Lord に well-being eset へ の now be use が may change な opportunity の 応 発 を purpose と し た. Pp.47-53 18 year に は, stability の upward と letter 頼 sex の の 2 face upward か ら parallel し を line っ て research た. ま ず stability の upward に masato し て は, posture Angle セ ン サ を も ち い た position compensation system of imperial に よ り error accumulation を prevent す る gimmick を open 発 し た. こ れ に よ り step 1.02 s/line cycle step, step amplitude of 0.2 m, take 乗 body Weight 50 kg で の world build 乗 site preparation step line not に successful し た. ま た, pp.47-53 17 year に は take 乗 の move of the movement に よ る outside disorderly に す seaborne る フ ィ ー ド バ ッ ク suppression へ の first Duan Jie と し て, early 稲 Tian Daxue で past に open 発 さ れ た と landing position on early の ZMP equations numerical solution - more を use い た リ ア ル タ イ ム outside royal に compensation system, Target ZMP correction に よ る 発 scattered preventing technique と ZMP deviation の フ ィ ー ド バ ッ ク を plus え た modified external random compensation system of imperial を open 発 し た. こ れ に よ り, step 0.96 s/line cycle step, step amplitude of 0.1 m, who take 乗 weight 50 kg で step line に ピ ー ク 125 n の を add force え た interstate に も settle に step line す る こ と が で き た . ま た こ れ ら を and す る こ と に よ り, human が take 乗 し て not ploughing を step し て い る を に external forces in the add え た interstate に も settle に step line が 継 続 で き る こ と を confirm し た. Letter 頼 sex の upward に masato し て は, straight moving ア ク チ ュ エ ー タ の step line の モ ー タ current be sharper numerical の ば ら つ き を averageness さ せ る た め, inverse dynamics シ ミ ュ レ ー シ ョ ン と GA を with い た ジ ョ イ ン の ト configuration optimization design を い, こ の results に づ い て ハ ー ド ウ ェ ア を redesign し た. こ の results step line の モ ー タ current Be on line numerical の numerical が largest about 15% lower reduction で き, 発 の low-calorie minus も confirm で き た. ま た ハ ー ド ウ ェ ア の 軽 quantitative も い, the maximum volume load を 20 kg raised plus さ せ, ま た こ れ に よ り weighing 75 kg の world take 乗 step line に successful し た. こ れ ら に よ り, well-being eset へ の 応 乗 built with が may な room 2 foot step line ロ ボ ッ ト の Basic technology を development で たと たと examination える.

项目成果

搭乗者の受動的運動を考慮した人間搭乗型2足歩行ロボットの歩行パターン生成

考虑乘客被动运动的载人双足机器人行走模式生成

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本ロボット学会誌 Vol.25,No.6未定(投稿中)
• 作者: 菅原雄介;橋本健二;他
• 通讯作者: 他

着地軌道修正制御と推定姿勢補償制御による人間搭乗屋外歩行の実現

利用着陆轨迹修正控制和估计姿态补偿控制实现载人户外行走

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本ロボット学会誌 Vol.25,No.6未定(投稿中)
• 作者: 橋本健二;菅原雄介;他
• 通讯作者: 他

直動リンク装置及びそれを用いたロボット並びに2足歩行ロボット

直动联动装置、使用该装置的机器人及双足步行机器人

• 发表时间: 2006

Walking up and down stairs carrying a human by a biped locomotor with parallel mechanism

• DOI: 10.1109/iros.2005.1545500
• 发表时间: 2005-12
• 期刊: 2005 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: Y. Sugahara;A. Ohta;K. Hashimoto;Hiroyuki Sunazuka;Masamiki Kawase;Chiaki Tanaka;Hun-ok Lim;A. Takanishi

特願2004-224565

专利申请2004-224565

• 发表时间: 2005