ヒューマノイドロボットのインパクト動作を用いた実作業

利用人形机器人的冲击运动进行实际工作

• 批准号: 08J06273
• 负责人: 辻田 哲平
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J06273/
• 关键词: ヒューマノイドロボット; インパクト動作; 衝撃力

ロボットが環境に対してアクチュエータの限界を超え,大きな力を発生させるためには,衝撃力を利用することが有効である.本研究では,このようなロボットの全身を運動連鎖させ,蓄積・伝達される運動量を力積として加えることで望みの力を生み出す動作を,インパクト動作と呼び,本動作の最適化を行った,まず,衝撃力の大きさや位置精度を評価可能な実験システムを構築し,等身大のヒューマノイドロボットHRP-2を用いて衝撃力を積極的に発生させる実験を行った.実験により,釘打ちなどの実用的な作業における衝突現象は数十ミリ秒に及ぶことが明らかになった.地上に固定されたマニピュレータや宇宙ロボットの分野で用いられてきた仮想質量による衝突モデリングは,剛体同士の高い周波数領域での衝突を対象としており,上記の実用的な作業における衝撃力の予測には適していない.また,仮想質量は衝突現象を質点で表現するため,衝突中におけるロボットのリンクの挙動を考慮しておらず,ZMP(Zero-Moment Point)の軌跡を予測することが困難である.そこで,本研究では実用的な作業に適したヒューマノイドロボットの衝突モデルを立て,衝撃力とZMPを低い計算コストで予測可能とした.ロボットシミュレータOpenHRP3の結果と比較して,本モデルによる予測は衝撃力の最大値で誤差6%程度,ZMPの誤差は0.03(m)程度の精度となり高い精度を有する.また,計算量はHRP-2のモデルを使用した場合,代表的なFeatherstoneによる0(n)の順動力学計算手法に比較して,サンプリング時間0.1(ms)の場合1/4程度となる.この動力学計算手法を活用し,転倒しない範囲で力を最大限発生させる最適な動作を生成した.

使用影响力来使机器人超过执行器对环境的极限并产生大力量是有效的。在这项研究中，通过将这种机器人的整个身体连接并添加累积和传播动量作为力作为影响动作并优化了这种运动来产生所需力的运动。首先，构建了一个可以评估影响力的大小和位置精度的实验系统，并使用真人大小的人形机器人HRP-2进行了实验，以积极产生影响力。实验表明，诸如钉子之类的实际任务中的碰撞现象可以持续数十毫秒。使用虚拟质量的碰撞建模，该虚拟质量已用于固定在地面和太空机器人上的操纵器领域，旨在用于高频域中的刚体之间的碰撞，并且不适合预测上述实际任务中的影响力。此外，由于虚拟质量代表碰撞现象是质量点，因此它没有考虑到碰撞期间机器人链接的行为，而ZMP（零时）（零时）（Zerommoment）（ZMP）（ZMP）（零时）。很难预测点的轨迹。因此，在这项研究中，我们创建了适合实际工作的类人生物机器人的碰撞模型，并以低计算成本预测影响力和ZMP。与机器人模拟器OpenHRP3的结果相比，该模型的预测在最大影响力时约为6％误差，并且ZMP的误差约为0.03（m），精度高。此外，与典型的Featherstone正向动力学计算方法相比，使用HRP-2模型时，采样时间为0.1（MS）的计算量约为1/4。使用此动力学计算方法，我们生成了最佳运动，该运动最大化了它不下降的范围内的力。

项目成果

Optimization of Impact Motions for Humanoid Robots

人形机器人冲击运动的优化

• 发表时间: 2008
• 作者: 杉田聡;亀井康富;小川佳宏;杉田聡;杉田聡;越後良介;Masafumi Kameya;亀谷将史;亀谷将史;亀谷将史;亀谷将史;Teppei Tsujita;Atsushi Konno
• 通讯作者: Atsushi Konno

Analysis of Nailing Task Motion for a Humanoid Robot

仿人机器人钉钉任务运动分析

• 发表时间: 2008
• 作者: 杉田聡;亀井康富;小川佳宏;杉田聡;杉田聡;越後良介;Masafumi Kameya;亀谷将史;亀谷将史;亀谷将史;亀谷将史;Teppei Tsujita
• 通讯作者: Teppei Tsujita

ヒューマノイドロボットの釘打ち動作の評価

仿人机器人钉钉驱动行为评估

• 发表时间: 2008
• 作者: 杉田聡;亀井康富;小川佳宏;杉田聡;杉田聡;越後良介;Masafumi Kameya;亀谷将史;亀谷将史;亀谷将史;亀谷将史;Teppei Tsujita;Atsushi Konno;Teppei Tsujita;辻田哲平
• 通讯作者: 辻田哲平

Humanoid robot motion generation for nailing task

• DOI: 10.1109/aim.2008.4601802
• 发表时间: 2008-07
• 期刊: 2008 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics
• 作者: T. Tsujita;A. Konno;S. Komizunai;Y. Nomura;T. Owa;T. Myojin;Y. Ayaz;M. Uchiyama