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）

基本信息

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

项目摘要

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。

为了使机器人在实际环境中执行工作，有必要联系环境和对象。应该避免使用与环境接触的步行机器人研究运动技术，但是为了能够执行各种任务，有必要使这些接触更加主动。因此，进行研究的目的是阐明可以生成动态机器人全身运动（例如多点接触）和使用优化技术影响的方法。具体而言，机器人的轨迹首先表示为每个关节角度的时间函数，这表示为多个多项式函数的加权总和。使用这些加权系数作为优化参数，我们应用了优化技术来添加建模约束并考虑机器人的动态稳定性的新观点，并生成机器人的整个身体运动轨迹，以使多点接触。该技术使您可以生成最佳的多点接触运动，以考虑动力学，可以将其应用于虚拟空间中的人形机器人和数字参与者等实际机器人。此外，证明可以通过调整对优化的约束来产生受损的行走。到目前为止，很少有人像人类一样，在许多方面都在动态和光滑的情况下，机器人在许多方面进行了接触。在这项研究中，将真人大小的人形机器人HRP-2用作应用的示例，并确认使用本研究的结果，支撑身体在桌子上，大声伸出，伸到桌子下面将物体放在盒子里，并坐在椅子上时坐在桌子上的动作。使用本研究的结果，将轨迹作为动态运动生成，并与实际机器上的机器人一起使用。这些行动很复杂，并且以前没有在研究中进行，汤姆森路透的研究结果是汤森路透的访谈，并被报道，引起了全国内部和外部的关注。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Proceedings of 2010 IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sebastien Lengagne;Abderrahmane Kheddar;吉田英一
通讯作者：
吉田英一

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

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
Proceedings of 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
影响因子：
0
作者：
S.Lengagne;P.Mathieu;A.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