ヒューマノイドの動的全身運動のためのＱｏＭ解析と動作生成制御機構の研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では従来の人型ロボット研究で実現されてきた動作だけでなくダンスのようにQoM(Quality of Motion)が高く表現力のある動作を実現することを目標とした.自らの脚で身体を支持する人型ロボットにおいて動的バランスの維持が最重要課題であり,表現力のある動作を行うためには様々な種類のダイナミックな動作を行える必要がある.本研究では人型ロボットの動作の多様性拡大のために摺足動作と跳躍動作に着目し,H28年度までに摺足動作を達成した.跳躍動作を行うためには着地時の衝撃に耐えるハードウェアと制御機構の開発が必要なため,H28年度には衝撃に強いワイヤ駆動減速機を開発した.H29年度はワイヤ駆動減速機を搭載した人型ロボットとフィードフォワードトルク制御を開発することで跳躍の様な大きな衝撃を伴う動作を実現した.関節の衝撃緩和制御に関して,従来研究では力覚センサを用いて計測した力をフィードバックしながら関節を制御する手法や空気圧アクチュエータのように駆動機構に粘弾性をもたせて衝撃を吸収する手法が提案されてきたが,センサの性能による衝撃応答性の限界や粘弾性素材に起因する関節追従性の低さが問題であった.ワイヤ駆動減速機は歯車減速機よりも内部摩擦力が小さいため,関節の出力軸側(ロボットの骨格)から外力を加えることで入力軸(モータ軸)を逆駆動することができる(バックドライバビリティが高い).本研究ではワイヤ駆動減速機の高いバックドライバビリティを活用し,力覚センサによるフィードバックを必要としない電流規範フィードフォワードトルク制御を行うことで高い衝撃応答性や関節制御性を実現した.今後,本研究の成果を活用し動作の表現力を考慮した制御機構を構成することで高いQoMを有する動作も実現できると期待される．