運動学と動力学の拘束を受ける人間とヒューマノイドシステムの制御

受运动学和动力学约束的人类和人形系统的控制

• 批准号: 10F00359
• 负责人: 中村 仁彦
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00359/
• 关键词: ヒューマノイドロボット; 運動計画; 最適化; 干渉計算; 冗長マニピュレータ; 優先度; ロボティクス; アルゴリズム; 冗長性; 線形拘束条件; 正則化

本研究では、運動学と動力学の拘束を受ける人間とヒューマノイドシステムの制御に関して、以下の3つの取り組みを行った。1.効率的計算アルゴリズムとしての階層的最小二乗法の設計2.加速度運動分解法における拘束条件の統一的表現3.動力学的拘束条件の考慮動力学的拘束条件のすべてのもの、すなわち、(A)劣駆動条件、(B)駆動トルク条件、(C)接触条件、(D)バランス制御の拘束条件、を線形方程式あるいは線形不等式で表し、これらを考慮した運動生成アルゴリズムとソフトウェアの開発を行った。ヒューマノイドロボットのソフトウェアとして実装し以下のように検証を行った。(1)ヒューマノイドロボットHRP-2の運動学、動力学モデルを用いて拘束条件ソルバーの検証を行った。8個の等式拘束条件、160個の不等式拘束条件をもち、各3個の式からなる2階層最少二乗問題とした。これらの線形問題の計算は10μsec以内で計算されており、200Hzでのヒューマノイドロボットの運動制御の計算の中に容易に組み込むことができることを実証した。(2)等身大ヒューマノイドロボットのインターラクションの状況を想定した運動制御の実装を行い、この中に本研究の成果を組み込んで検証を行った。30Hzで送られてくる衝突を含んでいるかもしれない参照運動軌道を、すべての拘束条件を考慮して実現可能なように修正し、制御のための500Hzの関節運動軌道として求めることができた。(3)QR Orthogonalizationなどの高速解法のプログラムと高速ロボットシミュレータとここで開発した階層的最小二乗法ならびに線形方程式・線形不等式拘束条件の解法を組み合わせることにより、すべてを統合した環境を構築しこれらを1000Hzのシミュレーションのサンプル時間で走らせることができることを検証した。ヒューマノイドロボットHRP-4に実装し、運動制御できることを確認した。

This study で は, kinematics と dynamics の limited を け る human と ヒ ュ ー マ ノ イ ド シ ス テ ム の suppression に masato し て, the following 3 つ の の group take り み を line っ た. 1. Calculation of efficiency ア 乗 ゴリズムと て て <s:1> design of the least squares 乗 method <s:1> at each level 2. Acceleration movement decomposition method に お け る の unified performance constraint conditions (3) dynamic constraint conditions の considering dynamic constraint conditions の す べ て の も の, す な わ ち, bad 駆 dynamic conditions (A), (B) dynamic ト 駆 ル ク condition, (C) contact condition, (D) バ ラ ン ス suppression の constraint conditions, を linear equations あ る い は で table し, linear inequalities こ れ Youdaoplaceholder0 consider the motion of た to generate ア ゴリズムとソフトウェア ゴリズムとソフトウェア らを to develop を rows った. Youdaoplaceholder0 ヒュ ノ ノ ノ ドロボット ドロボット <s:1> ソフトウェアと て て て the following <s:1> ように検 certificates are issued by を to った. (1) ヒ ュ ー マ ノ イ ド ロ ボ ッ ト HRP - 2 の kinematics, dynamics モ デ ル を with い て constraint conditions ソ ル バ ー の 検 line card を っ た. Eight の equality constraint conditions, 160 の inequality constraint conditions を も ち, all three の か ら な る 2 class at least squares problem と し た. こ れ ら の linear problem の で within 10 mu は SEC calculation さ れ て お り, 200 hz で の ヒ ュ ー マ ノ イ ド ロ ボ ッ ト の movement in the imperial の calculation の に easy に group み 込 む こ と が で き る こ と を card be し た. (2) the life-size big ヒ ュ ー マ ノ イ ド ロ ボ ッ ト の イ ン タ ー ラ ク シ ョ ン の status を think し た movement suppression の be line を い, こ の に を の results this study group み 込 ん で 検 line card を っ た. 30 hz で send ら れ て く る conflict を containing ん で い る か も し れ な い reference movement orbit を, す べ て の constraint conditions を し て may be presently な よ う に correction し, royal の た め の 500 hz の masato section movement orbit と し て o め る こ と が で き た. (3)QR Orthogonalization な ど の high-speed solution の プ ロ グ ラ ム と high-speed ロ ボ ッ ト シ ミ ュ レ ー タ と こ こ で open 発 し た class of least squares method な ら び に の solution to linear equations, linear inequality constraint conditions を group み close わ せ る こ と に よ り, す べ て を integration し た environment を construct し こ れ ら を 1000 hz の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の サ ン プ ル go time で ら せ る こ と が で き る こ と を 検 card し た. Youdaoplaceholder0 ヒュ ヒュ ノ ノ ノ ドロボット ドロボットHRP-4に equipment <s:1>, motion control で る る る とを とを confirmation た.

项目成果

Real-time prioritized kinematic control under inequality constraints for redundant manipulators (accepted on April 17th.)

冗余机械臂不等式约束下的实时优先运动控制（4月17日接受）

• 发表时间: 2011
• 期刊: Proceedings of Robotics Science and Systems Conference
• 作者: O.Kanoun;F.Lamiraux;P-B.Wieber;Michal Ptaszynski;O.Kanoun
• 通讯作者: O.Kanoun

研究室Webページ:

实验室网页：

Kinematic control of redundant manipulators : generalizing the task priority framework to inequality tasks

冗余机械手的运动控制：将任务优先级框架推广到不等式任务

• 发表时间: 2011
• 期刊: IEEE Transactions on Robotics
• 影响因子: 7.8
• 作者: O.Kanoun;F.Lamiraux;P-B.Wieber
• 通讯作者: P-B.Wieber

Real-time prioritized kinematic control under inequality constraints for redundant manipulators(査読有)

冗余机械臂不等式约束下的实时优先运动控制（同行评审）

• 发表时间: 2011
• 作者: O.Kanoun;F.Lamiraux;P-B Wieber;Chan Yi-Tsu;O.Kanoun
• 通讯作者: O.Kanoun