軌道アトラクタに基づく運動の力学的解明

基于轨道吸引子的运动机械解释

• 批准号: 11J10040
• 负责人: 渡辺 将旭
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J10040/
• 关键词: 軌道アトラクタ; 自律制御; 環境認識; SLAM; 力制御

従来の自律制御系設計法では(a)多自由度制御系では計算量が極めて多くなる,(b)一般的にPD制御されているロボットでは力制御が難しい,(c)軌道アトラクタで実現したい運動の軌道は状態空間中で交差しない,という制約から簡単な系での応用に留まっていた.そのため,昨年度までに提案した擬似目標値を人間のような多自由度系に応用するために,これらの問題点を解決する方法を提案と,それらのを用いて擬似目標値の設計を人間の歩行動作へと応用した.以下で具体的に述べる.(1)関節の角度制御則を持つロボットでの自律制御系設計,運動の軌道の交差を回避するための運動方程式の次元拡張,関節角度・角速度の相関に基づいた制御系の低次元化設計を提案し,タップダンスロボットと製作した平面脚ロボット実験により検証した.(2)モーションキャプチャにより計測した人間の歩行データを用いて擬似目標値を設計した.歩行中の擬似目標値が実際の姿勢から大きくずれる瞬間は,運動を継続するために必要な入力とその方向を示している.これは擬似目標値が表す動作の重要なポイントが,抽象的な運動のコツを具体的に表現した一つの例であると予想される.さらに,これまでの方法をより一般的な運動へ応用するためには環境とのインタラクションを受動的に行う制御系を想定するだけでは不十分であり,視覚などの外界センサーを利用して環境と能動的に関わる自律制御系を設計する必要がある.そのため,構造化されていない複雑な環境でロボットが自身の位置を推定するSLAMを考慮した自律制御系を構築するために以下の方法を提案し,その有効性を検証した.(3)構造化されていない複雑な環境でランドマークの同一性認識を行うために,マハラノビス距離を一般化した新たな距離評価基準とそれを用いたカイ累乗検定を提案し,従来法では性能が低い状況でSLAMの性能が向上することを示した.

従 imperial system design method to の self-discipline system で は multi degree of freedom (a) suppression is で は computation が extremely め て more く な る, (b) the general に PD suppression さ れ て い る ロ ボ ッ ト で は force suppression が difficult し い, (c) rail ア ト ラ ク タ で be presently し た い で の orbit は state space of a job し な い, と い う restrict か ら Jane 単 な department で の 応 using に leave ま っ て い た. そ の た め, yesterday's annual ま で に proposal し た quasi target numerical を human の よ う な multi degree of freedom system に 応 with す る た め に, こ れ ら の problem point を す る method proposed を と そ れ ら の を with い て quasi goal numerical の design を の step action for human へ と 応 with し た. で under specific に above べ る. (1) section masato の Angle suppression is を hold つ ロ ボ ッ ト で の self-discipline system system design, motion の orbit の job を avoid す る た め の movement equation is の yuan company, zhang, masato section Angle, angular velocity の phase masato に base づ い た suppression is の low dimensional design proposals を し, タ ッ プ ダ ン ス ロ ボ ッ ト と making し た flat foot ロ ボ ッ ト be 験 に よ り 検 card し た. (2) モ ー シ ョ ン キ ャ プ チ ャ に よ り measuring し た human の step line デ ー タ を with い て quasi goal numerical を design し た. Step line の quasi target numerical が be interstate の posture か ら big き く ず れ る moment は, movement を 継 続 す る た め に な と into force necessary そ を の direction shown し て い る. こ れ は quasi target numerical が table す action の important な ポ イ ン ト が, abstract な movement の コ ツ を specific に performance し た a つ の example で あ る と to think さ れ る. さ ら に, こ れ ま で の way を よ り general な movement へ 応 with す る た め に は environment と の イ ン タ ラ ク シ ョ ン を に line by moving う suppression system を scenarios す る だ け で は not quite で あ り, apparent 覚 な ど の outside セ ン サ ー を using し て environment と motile に masato わ る self-discipline system of imperial を design す る necessary が あ る. そ の た め, structured さ れ て い な い complex 雑 な environment で ロ ボ Presumption ッ ト が の position itself を す る SLAM を consider し た self-discipline system of imperial system を build す る た め に の way below を proposal し, そ の have sharper sex を 検 card し た. (3) structured さ れ て い な い complex 雑 な environment で ラ ン ド マ ー ク の identity line know を う た め に, マ ハ ラ ノ ビ ス distance を generalization し た new た な distance evaluation benchmark 価 と そ れ を With い た カ イ tired 乗 検 を proposal し, 従 to method で は performance が low い condition で SLAM の performance が upward す る こ と を shown し た.

项目成果

軌道アトラクタを用いた自律制御のための力学系次元拡張と平面脚ロボットへの応用

轨道吸引子自主控制动力系统的维数扩展及其在平面足机器人中的应用

• 发表时间: 2012
• 作者: 山田早紀;サトウタツヤ;齋藤邦明(加瀬和俊編著);渡辺将旭
• 通讯作者: 渡辺将旭