Integration of legged locomotion control methods and understanding of motion intelligence from the view points of both mechanics and control

腿式运动控制方法的整合以及从力学和控制角度理解运动智能

• 批准号: 19500166
• 负责人: KIMURA Hiroshi
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology (2008)The University of Electro-Communications (2007)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19500166/
• 关键词: 知能ロボティックス; 知能機械; 姿勢制御とリズム運動制御の統合; 歩容の創発; 不整地動歩行; 脚負荷情報; フルバウンド歩容; 機構の動特性と歩容; Leg Controller; 非振動子CPG; 姿勢制御と周期運動制御の統合; 筋骨格系; ステッピング・シミュレーション

四脚歩行において姿勢制御とリズム運動制御と統合することが出来る汎用脚式移動制御器を設計し力学シミュレータに実装した.脚のピッチ面内リズム運動は, 支持脚期から遊脚期への脚相遷移に脚負荷(leg loading/unloading)を用いた脚制御器(legcontroller, LC)により生成される. 脚負荷情報は対側脚間の負荷の移動, すなわち , ロール面内姿勢情報を含んでいるので,脚負荷情報に基づく脚相調節は, 脚間の協調(歩容)を直接的なLC 間結合なしで発生させることが出来るだけでなく, 歩容調節を通してロール面内姿勢制御を行うことが出来る. 我々は, この制御器が横方向外乱に対して歩行安定化の能力をある程度持つこと, ロール運動の振幅を減らす外乱に対しては同側脚間に上行の脚相調節機能が必要であることを示した. 結果として, 「支持脚期から遊脚期への脚相遷移に脚負荷を用いたLC」と「同側脚LC 間の上行脚相調節機構」という簡単な運動生成・制御機構により, 従来の手法では実現が困難であった「前庭感覚に基づく踏み出し反射を用いない長周期低速度での不整地動歩行」が可能であることを示した. また, 四脚走行の歩容生成においては前後脚ヒザ関節に取り付けられたバネの剛性比や重心の幾何中心からの偏差など機構の持つ特性が重要であることを数値解析,力学シミュレーション, 四脚ロボット実験により示し, 一周期に二回跳躍期があるフルバウンド走行が現れる条件を簡単な関節PD 制御との関係で明らかにした. これらの研究により, 四脚歩行・走行制御手法の統合と機構と制御両面からの運動知能の統一的理解が実現できた.

The four-legged motion controller is designed to control the motion of the vehicle. The leg loading/unloading is generated by the leg controller (LC). Foot load information includes movement of load between legs, movement of in-plane posture information, foot load information, foot phase adjustment, coordination between legs (movement), direct LC combination, movement adjustment, movement adjustment, movement in-plane posture control. The ability to stabilize the movement of the brake in the lateral direction is necessary to maintain the stability of the brake in the lateral direction. The amplitude of the movement is reduced in the lateral direction. The results show that it is difficult to support the foot phase shift from the foot phase shift to the foot phase shift, and that it is possible to simplify the motion generation and control mechanism between the foot phase shift and the foot phase shift on the same side. In addition, the stiffness ratio, geometric center deviation and holding characteristics of the mechanism are important for the generation of the displacement of the four-legged walking joint. Numerical analysis, mechanical analysis, four-legged walking joint, one-cycle, two-cycle jump period, and the condition for the occurrence of the displacement of the four-legged walking joint are simple and the relationship between the PD control and the PD control is clear. In this research, the integration of four-legged walking and walking control methods and the unified understanding of motion knowledge and ability of control surface have been realized.

项目成果

小型ヒューマノイドの運動性能を拡張するアタッチメントの開発と走行制御

开发附件和行程控制以扩展小型人形机器人的运动性能

• 发表时间: 2007
• 作者: 澤 謙太;木村 浩
• 通讯作者: 木村 浩

Biologically Inspired Neural Controller for Quadruped

四足动物的仿生神经控制器

• 发表时间: 2007
• 作者: Christophe;Maufroy・Hiroshi;Kimura・Kunikatsu;Takase
• 通讯作者: Takase

Gait Adaptations of a 2D Biped Robot in Split-belt Treadmill Walking

2D 双足机器人在分带式跑步机行走中的步态适应

• 发表时间: 2008
• 作者: Yu Wang;Jien Kato;Toyohide Watanabe;H. Kimura
• 通讯作者: H. Kimura

Towards Realization of Adaptive Running of a Quadruped Robot Using Delayed Feedback Control

利用延迟反馈控制实现四足机器人自适应运行

• 发表时间: 2007
• 作者: Zhang;Masuda;Kimura;Takase
• 通讯作者: Takase

Efficient Bipedal Walking Using Delayed Stepping Reflex

利用延迟迈步反射实现高效双足行走

• 发表时间: 2007
• 作者: Yuji;Otoda・Hiroshi;Kimura・Kunikatsu;Takase
• 通讯作者: Takase