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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

基本信息

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

项目摘要

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.

The design method of the self-discipline control system is as follows (a) The calculation amount of the multi-degree-of-freedom control system is extremely high, and (b) the general PD control system isれているロボットではforce control がdifficulty しい, (c) track アトラクタで実appears したいmotion のorbit は in the state space でintersection しない,というRestrictionから简単な Systemでの応用にstayまっていた.そのため, last year's proposal of までにしたsimilar target つを人间のThe multi-degree-of-freedom system uses するために, これらのproblem pointsをsolutionするmethodをproposalと, それらのを用いてsimilar target value The design of the walking action in the human world is based on the use of the action. The following is a specific description. (1) The angle of the joint is controlled by the control principle of the joint. The design of the law control system, the intersection of the motion track and the avoidance of the motion equation, the dimensional expansion of the motion equation, the correlation of the joint angle and angular velocity, the basis of the relationship Proposal for the low-dimensional design of the control system, production of the control system, and production of the planar footwork of the control system. (2 )モーションキャプチャによりmeasurementした人间の歩行データを用いてsimilar target value をdesignした.歩行中のsimilar target valueが実记の POSTURE から大きくずれる MOMENT は, MOVEMENT を継続するためにNecessary なINTERPOWER とそのDIRECTION をSHOW ている.これは pseudo Similar target が expression す action の important なポイントが, abstract な movement のコツを concrete に expression した一つの example であると愿される.さらに,これまでの法をよりgeneral sportsへ応Useするためにはenvironmentとのインタラクションをmotivatedに行うThe control system is a self-discipline control system that uses the environment and the active environment.をDesign is necessary, そのため, Structured されていない Complex environment でロボットがSelf position を Presumption するSLA MをConsider the construction of the self-discipline control system and propose the following methods and prove its effectiveness. (3) Structuralizationない雑なEnvironment でランドマークのidentity recognition を行うために, マハラノビスdistance をgeneralization した新たなdistance evaluation benchmark It is recommended that the performance of SLAM is low and the performance of SLAM is improved.