形態と動力学の特性を利用した二足ロボットの歩行・走行制御方法

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1.フーリエ基底アルゴリズムを用いた入力コスト最小歩行フーリエ基底アルゴリズム(FBA)を用い、上体を有する歩行ロボットにおいて入力トルクの二乗積分値が最小となるような最適化問題を解くことで、エネルギー効率のよい歩行を達成する制御入力の探索を行った。2.ばねを有する三次元受動歩行ロボットこれまでの受動歩行ロボットのほとんどは足の形状が円弧形のものであり足首関節が固定されている。一方、本研究では平らな足を有するロボットの足首にロボットの左右方向(ロール方向)と進行方向(ピッチ方向)に自由度を持たせ、ばねを付加した三次元受動歩行ロボットを製作した。平らな足とばね効果により十分な接地力を得るとともにロール方向・ピッチ方向の安定性を確保することが可能となることを歩行実験により示した。3.受動要素を利用した三次元平地歩行ロボット三次元受動歩行で得られた知見を基に平地歩行ロボットの研究を行った。平地での歩行を行うために蹴り出しを利用した歩行方法を検討した。この方法は以下の特徴を有する。・制御入力は蹴り出しのための足首トルクのみであり歩行中にばねにエネルギーを蓄積し短時間に開放する方法とする・平らな足裏形状と足首関節にばねを有する・足首関節は自由回転を行った後、ある一定の角度で可動範囲が制限される有効性を検討するために、まず、二次元平面に制限された歩行モデル構築し、数値計算により有効性を確認した。そして、板ばねを利用した蹴り出し機構を考案し、歩行ロボットを製作した。