離散事象と非ホロノミック拘束を持った非線形システムとしてのロボットの行動制御

机器人行为控制作为具有离散事件和非完整约束的非线性系统

• 批准号: 16760347
• 负责人: 小林 啓吾
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 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-16760347/
• 关键词: ハイブリッドシステム; 軌道生成問題; 二足歩行ロボット; ゼロモーメントポイント; 離散事象システム; 移動ロボット; ボロノイ図法

これまでにハイブリッドシステムとして定式化した2足ロボットシステムに対して,転倒回避軌道生成と切り替え制御則の構成を行った。軌道はZMP規範にもとづく歩行軌道と倒立振り子モデルによる転倒回避軌道の2種類のものを作成した.そして,足裏に設置された接触センサーを元にこれらの軌道を切り替え,ハイブリッド制御によって歩行と転倒回避を自動的に切り替える手法を提案し,動力学シミュレータOpenHRPにてその有効性を確認した。この研究と平行して動力学モデルとして小型の二足歩行ロボットを設計・製作し,歩行試験を行った。ZMPの物理的性質を考察し,階段昇降を伴う軌道の生成に適用可能になるように拡張を行った。平地歩行と階段歩行などのひとつひとつを離散的な要素と考え,これらを合成して連続した軌道を生成する手法を作成した.ロボットの腕部の動作計画については,大域的軌道計画であるRRT(離散的)と局所的軌道計画である最適制御(連続的)とを組み合わせて、高次元探索に適応可能であり,なるべく無駄の少ない動きを生成する手法を考案した。非ホロノミックな拘束を持つ4輪車系に対しても,離散的なアルゴリズム(RRTやダイクストラ法)と連続系における最適制御の解(DubinsカーブやReeds-Sheppカーブ)とを組み合わせることで,効率的に解を探索できることを確認した。レーザーレンジセンサを持つ移動ロボットの平面内での行動の計画に関しては,誤差のある状況でボロノイ図を更新しながら探索を行う手法を考案した.そこではグリッドによる領域のブロック化とブロック内の直線近似を組み合わせ,前年度に考案した拡張ボロノイ図と併せて制御シミュレーションを行った。

こ れ ま で に ハ イ ブ リ ッ ド シ ス テ ム と し て demean し た 2 foot ロ ボ ッ ト シ ス テ ム に し seaborne て, planning down to avoid orbit generated と り cutting for え suppression is の line constitutes を っ た. Orbital は ZMP specification に も と づ く step line track vibration と handstand り son モ デ ル に よ る planning down to avoid orbit の 2 kinds の も の を made し た. そ し て, foot in に set さ れ た contact セ ン サ ー を yuan に こ れ ら の orbit を え for cutting り ハ イ ブ リ ッ ド suppression に よ っ て step line と planning down to avoid を automatic cut に り for え る を proposal し, dynamics Youdaoplaceholder0 ュレ タ タ タOpenHRPにてそ <s:1> effectiveness を confirmation た た. <s:1> <s:1> research on the dynamics of と parallel て モデ モデ と <s:1> て て design and fabrication of small <s:1> bipedal walking ロボットを <s:1>, walking experiment を った. The physical properties of ZMP <s:1> are を examined を, and the stage rise and fall を accompanied by う orbit <e:1> generate に applicable possibilities になるように拡 を rows った. The ground step line と phase step な ど の ひ と つ ひ と つ を な elements of discrete と え, こ れ ら を synthetic し て even 続 し た orbit を generated す る gimmick を made し た. ロ ボ ッ ト の wrist の action plan に つ い て は, large domain rail projects で あ る RRT (discrete) と bureau of rail projects で あ る optimal suppression (even 続) と を group み close わ せ て , high dimensional discover に optimum 応 possible で あ り, な る べ く no 駄 の less な い dynamic き を generated す る gimmick を test case し た. Non ホ ロ ノ ミ ッ ク な constraint を hold つ 4 wheel cars に し seaborne て も, discrete な ア ル ゴ リ ズ ム (RRT や ダ イ ク ス ト ラ method) と even 続 department に お け る optimal suppression の solution (Dubins カ ー ブ や Reeds - Shepp カ ー ブ) と を group み close わ せ る こ と で, sharper rate を に solution to explore で き る こ と を confirm し た. レ ー ザ ー レ ン ジ セ ン サ を hold つ mobile ロ ボ ッ ト の plane で の の action plan に masato し て は, error の あ る condition で ボ ロ ノ イ 図 を update し な が ら exploration line を う gimmick を test case し た. そ こ で は グ リ ッ ド に よ る field の ブ ロ ッ ク change と ブ ロ ッ ク み approximate を の a straight line within the group or わ せ, former annual に test case し た company, zhang ボ ロ ノ イ Figure と and せて control シ ュレ ュレ ショ を を った line った.

项目成果

Applications of Discrete Event and Hybrid Systems in Humanoid Robots

离散事件与混合系统在仿人机器人中的应用

• 发表时间: 2004
• 期刊: IEICE Trans.on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Science E87-A, No.11
• 作者: T.Ushio;K.Kobayashi;M.Adachi;H.Takahashi;A.Nakatani
• 通讯作者: A.Nakatani