脚接地面の変形を考慮した2足歩行ロボットの歩行安定化技術構築とその定量的評価手法

本研究では,2足歩行ロボットの砂利道や砂地などの脚接地面が変形するような路面に対する適応歩行の実現を目指し,脆弱路面のモデル化とそれを利用した路面適応制御を開発することを目的とする.平成21年度は,以下の3点について研究を推進した.1.路面のモデル化脆弱路面における路面の変形を,路面の弾性と粘性によるものととらえ,ばね・ダンパと滑りを考慮する摩擦要素を用いてモデル化した.特にRoll, Pitch軸周りの回転変形は,上下方向の並進変形を表現するばね・ダンパモデルを4つ並列に配置し,それぞれの変形量の差により表現することとした.2.路面性状計測装置の開発路面に対し力と速度を制御しながら加重し,連続的な変形量を計測することで粘弾性のパラメータ同定が可能な路面性状計測装置を開発した.これは,路面に対し6自由度の構成で,先端部には床反力を検出可能な力センサを搭載するものである.3.路面のモデル化を利用した路面適応制御路面のモデル化の結果に基づいた路面適応制御を開発し,脆弱路面での安定した歩行の実現を目指した。脆弱路面は剛体路面とは異なり,ロボットの自重により立脚側の足部が沈むため,遊脚側の足部が予定していた時刻より早く着地することが特徴である.そこで,路面計測装置から得られた路面の弾性係数,粘性係数から足部が脆弱路面に接地してから路面の変形が起こらない場所までの移動量を予測することとした.また,Roll, pitch軸周りの路面の変形についても,足部の力センサの値から路面の変形量を推定し,足部の姿勢を修正することとした.考案した路面適応制御を2足歩行ロボットに実装し,スポンジの上を歩行させる実験を行った.その結果,従来の制御だけでは難しかったスポンジの上での歩行を実現した.

本研究では,2足歩行ロボットの砂利道や砂地などの脚接地面が変形するような路面に対する適応歩行の実現を目指し,脆弱路面のモデル化とそれを利用した路面適応制御を開発することを目的とする.平成21年度は,以下の3点について研究を推進した.1.路面のモデル化脆弱路面における路面の変形を,路面の弾性と粘性によるものととらえ,ばね・ダンパと滑りを考慮する摩擦要素を用いてモデル化した.特にRoll, Pitch軸周りの回転変形は,上下方向の並進変形を表現するばね・ダンパモデルを4つ並列に配置し,それぞれの変形量の差により表現することとした.2.路面性状計測装置の開発路面に対し力と速度を制御しながら加重し,連続的な変形量を計測することで粘弾性のパラメータ同定が可能な路面性状計測装置を開発した.これは,路面に対し6自由度の構成で,先端部には床反力を検出可能な力センサを搭載するものである.3.路面のモデル化を利用した路面適応制御路面のモデル化の結果に基づいた路面適応制御を開発し,脆弱路面での安定した歩行の実現を目指した。脆弱路面は剛体路面とは異なり,ロボットの自重により立脚側の足部が沈むため,遊脚側の足部が予定していた時刻より早く着地することが特徴である.そこで,路面計測装置から得られた路面の弾性係数,粘性係数から足部が脆弱路面に接地してから路面の変形が起こらない場所までの移動量を予測することとした.また,Roll, pitch軸周りの路面の変形についても,足部の力センサの値から路面の変形量を推定し,足部の姿勢を修正することとした.考案した路面適応制御を2足歩行ロボットに実装し,スポンジの上を歩行させる実験を行った.その結果,従来の制御だけでは難しかったスポンジの上での歩行を実現した.