インパクトを含む3次元非周期・多点接触動作の実時間生成

实时生成 3D 非周期性多点接触运动（包括冲击）

• 批准号: 09F09809
• 负责人: 吉田 英一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09809/
• 关键词: 最適化; ヒューマノイド; 接触動作計画; ロボット工学; ダイナミクス; 区間解析

ロボットが実際の環境において作業を実行するためには、環境や対象物との接触が必要となる。特に歩行ロボットでは、環境との接触は避けるべきものとして動作生成手法が研究されてきたが、さまざまな作業を行えるようにするためにはこれらの接触を積極的に利用できるようにする必要がある。そこで、多点接触を行い、かつインパクトなどダイナミックなロボットの全身動作を生成できる手法を、最適化技法を用いて明らかにすることを目的として研究を進めた。具体的には、まずロボットの軌道を各関節角の時間関数で表し、これを複数の多項式関数の重みつき和として表現した。これらの重み係数を最適化パラメータとして、制約のモデル化とロボットの動力学的安定性の考慮という新たな観点を追加して最適化技法を適用し、多点接触を行うロボットの全身動作軌道の生成を行った。この手法により、ヒューマノイドなどの実際のロボットや、仮想空間でのデジタルアクターに適用可能な、動力学を考慮した最適な多点接触動作を生成することが可能となった。さらに、最適化に課す制約を調節することで、障害のある歩行を生成することも可能であることを示した。これまで、等身大のロボットで多くの点で接触する動作を、人間が行うようにダイナミックかつスムーズ行わせた例はほとんどなかった。本研究では、等身大のヒューマノイドロボットHRP-2を適用例として用い、例えば手を机の上について体を支え、大きく踏み出したり、机の下に手を伸ばして箱に物を入れたりする動作や、また机に手をついて体を支えながら椅子に座る動作を、本課題の研究成果を用いることでダイナミックな運動として軌道を生成し、実機のロボットで動作することを確認した。これらの動作は従来研究では行われていなかった複雑なもので、研究成果がトムソン・ロイターにより取材を受け報道されるなど、内外からの注目を集めることとなった。

ロ ボ ッ ト が be interstate の environment に お い て homework を line be す る た め に は や, environment like content と seaborne の contact が necessary と な る. Special に step line ロ ボ ッ ト で は, environmental と の contact は avoid け る べ き も の と し て action study the gimmick が さ れ て き た が, さ ま ざ ま な line homework を え る よ う に す る た め に は こ れ ら の contact を positive に use で き る よ う に す る necessary が あ る. そ こ で, multipoint contact line を い, か つ イ ン パ ク ト な ど ダ イ ナ ミ ッ ク な ロ ボ ッ ト の body movements を generated で き る gimmick を, optimization techniques を い て Ming ら か に す る こ と を purpose と し を て research into め た. Specific に は, ま ず ロ ボ ッ ト の orbit を Angle of each section masato の time masato で table し, こ れ を plural の polynomial number of masato の weight み つ き and と し て performance し た. こ れ ら の optimal weight coefficient of み を パ ラ メ ー タ と し て and restricting の モ デ ル change と ロ ボ ッ ト の dynamics stability の consider と い う new た な 観 point を additional し て optimization techniques を し, multipoint contact line を う ロ ボ ッ ト の body movement orbit の generated line を っ た. こ の gimmick に よ り, ヒ ュ ー マ ノ イ ド な ど の be interstate の ロ ボ ッ ト や, 仮 want to space で の デ ジ タ ル ア ク タ ー な, dynamics を に applicable may consider し た optimum な multipoint contact action を generated す る こ と が may と な っ た. さ ら に, lesson optimization に す restriction を regulating す る こ と で, handicap of の あ る step line を generated す る こ と も may で あ る こ と を shown し た. こ れ ま で, life-size の ロ ボ ッ ト で more く の point contact で す る action を, human が う よ う に ダ イ ナ ミ ッ ク か つ ス ム ー ズ line わ せ た example は ほ と ん ど な か っ た. This study で は, life-size の ヒ ュ ー マ ノ イ ド ロ ボ ッ ト HRP - 2 を applicable example と し て い, example え ば hand を machine の に つ い て を え, big body き く tread み out し た り に hands under, machine の を stretch ば し て box に content を into れ た り す る action や, ま た machine に hand を つ い て body with を え な が ら chair る に motion を research achievements, this topic の を with い る こ と で ダ イ ナ ミ ッ ク な movement と し て orbit を generated し, be machine の ロ ボ ッ ト で action す る こ と を confirm し た. こ れ ら の action は 従 to study で は line わ れ て い な か っ た complex 雑 な も の で, research が ト ム ソ ン · ロ イ タ ー に よ り based を reported by け さ れ る な ど, internal and external か ら の attention を set め る こ と と な っ た.

项目成果

Programming Humanoid Motion to Reproduce Human Leg Injuries and Diseases

对人形运动进行编程以重现人类腿部损伤和疾病

• 发表时间: 2011
• 作者: Sebastien Lengagne;Abderrahmane Kheddar;Sebastien Druon;吉田英一
• 通讯作者: 吉田英一

Generation of Dynamic Multi-Contact Motions : 2D case studies

动态多接触运动的生成：2D 案例研究

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proceedings of 2010 IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
• 作者: S.Lengagne;P.Mathieu;A.Kheddar;吉田英一
• 通讯作者: 吉田英一

Generation de mouvements dynamiques optimaux multi-contacts

多触点动态优化一代

• 发表时间: 2011
• 作者: Sebastien Lengagne;Abderrahmane Kheddar;吉田英一
• 通讯作者: 吉田英一

Emulating human leg impairments and disabilities in walking with humanoid robots

使用人形机器人模拟人类腿部损伤和行走残疾

• 作者: S. Lengagne;A. Kheddar;S. Druon;E. Yoshida
• 通讯作者: E. Yoshida

Generation of Dynamic Motions Under Continuous Constraints : Efficient Computation Using B-Splines and Taylor polynomials

连续约束下动态运动的生成：使用 B 样条和泰勒多项式进行高效计算

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proceedings of 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: S.Lengagne;P.Mathieu;A.Kheddar;吉田英一
• 通讯作者: 吉田英一