ヒューマノイドロボットにおける複数の制御手法の特徴を活用した歩行・走行制御の統一

利用仿人机器人多种控制方法的特点实现步行与跑步控制的统一

• 批准号: 16J05354
• 负责人: 小林 泰介
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nara Institute of 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05354/
• 关键词: ヒューマノイドロボット; 歩容制御

ヒューマノイドロボットの２足歩行・走行の運動制御を統一するために，まず，歩行・走行を両立し得るダイナミクスモデルであるマス・バネモデルに減衰成分を加えたD-SLIPモデルを提案した．このD-SLIPモデルを仮想拘束を用いた運動制御手法へと適用し，D-SLIPモデルの特性を有した仮想拘束の設計に成功した．この結果，ロボットは移動中に減衰比を調整することで歩行・走行間を自然と切り替える能力を獲得した．この能力を最大限有効活用するため，エネルギー効率を最大化するような移動速度に応じた減衰比を設計した．すなわち，低速時には高減衰比で歩行を，高速時には低減衰比で走行を発現するよう，連続的な速度の関数として与えた．この結果，歩行・走行が得意とする速度領域で発現されることとなり，それぞれの性能を最大限発揮することに成功した．次に，ロボットが自律的に目的地まで到達できるように移動速度の目標設計について着手した．ここではロボットが目的地から仮想的なダイナミクスによって加減速するようにし，そのダイナミクスの影響度をロボットの転倒リスクと効率から実時間で調整するものとした．この結果，ロボットは歩行・走行を切り替えながら，安定かつ素早く目的地まで到達することを可能にした．これらの成果によって，従来では目的地までの移動には局所安定性の保証された効率の悪い歩行のみが用いられてきたものが，移動速度の調整で十分な比較的シンプルな環境下では本成果の効率を重視した歩行・走行が利用可能となった．ヒューマノイドロボットの移動範囲を大幅に広げることに繋がる成果である．

ヒ ュ ー マ ノ イ ド ロ ボ ッ ト の lines 2 foot step, go の movement suppression を unified す る た め に, ま ず, step line, go を struck made し must る ダ イ ナ ミ ク ス モ デ ル で あ る マ ス · バ ネ モ デ ル に damping component を plus え た D - SLIP モ デ ル を proposal し た. こ の D - SLIP モ デ ル を 仮 want to stand on ceremony を with い た equestrian sports system method へ と applicable し, D - SLIP モ デ ル の features を have し た 仮 want to stand on ceremony の design に successful し た. こ の results, ロ ボ ッ ト は moving に damping to adjust than を す る こ と で step walk line, inter-row を natural と り cutting for え る capability を し た. こ の を most time power services use す る た め, エ ネ ル ギ ー sharper rate maximum を す る よ う な movement speed に 応 じ た damping ratio を design し た. す な わ ち, when low speed に は high damping ratio で step line を, when high-speed に は low damping ratio で direction を 発 now す る よ う, even 続 な speed の masato number と し て and え た. Lines こ の as a result, the step, go が proud と す る velocity field で 発 now さ れ る こ と と な り, そ れ ぞ れ の performance を most time 発 swing す る こ と に successful し た. に, ロ ボ ッ ト が self-discipline に destination ま で reach で き る よ う に movement speed の target design に つ い て to し た. こ こ で は ロ ボ ッ ト が destination か ら 仮 think な ダ イ ナ ミ ク ス に よ っ て deceleration す る よ う に し, そ の ダ イ ナ ミ ク ス の affect を ロ ボ ッ ト の planning pour リ ス ク と sharper rate か ら be time changed で す る も の と し た. こ の results, ロ ボ ッ ト は step cut line, go line を り for え な が ら, settle か つ element early く destination ま arrive で す る こ と を may に し た. こ れ ら の results に よ っ て, 従 to で は destination ま で の mobile に は bureau stability の guarantee さ れ た sharper rate の 悪 い step line の み が with い ら れ て き た も の が, movement speed の adjustment で very な compare シ ン プ ル な environment で は this achievement の を attaches great importance to the working rate し た step line, go が may use と な っ た. Youdaoplaceholder0 ヒュ ノ ノ ノ ドロボット ドロボット ヒュ mobile area 囲を large に wide げる とに繋がる とに繋がる results である.

项目成果

Unified bipedal gait for walking and running by dynamics-based virtual holonomic constraint

基于动力学的虚拟完整约束实现步行和跑步的统一双足步态

• 发表时间: 2016
• 作者: Yuki Ideguchi;Kenji Kamimura;Koji Kimura;Shinya Hosokawa;Naohisa Happo;Kouichi Hayashi;Yoshihiro Ebisu;Toru Ozaki;Jens R. Stellhorn;Motohiro Suzuki;Hiroyuki Okazaki;Aichi Yamashita;and Yoshihiko Takano;小林泰介;小林泰介;出村郷志,田中将嗣,山下愛智,DENHOLMESaleem James,岡崎宏之,藤岡正弥,山口尚秀,竹屋浩幸,飯田 和昌,Bernhard Holzapfel,坂田英明,高野義彦;Taisuke Kobayashi
• 通讯作者: Taisuke Kobayashi

Adaptive speed controller using swing leg motion for 3-D limit-cycle-based bipedal gait

• DOI: 10.1007/s11071-016-2645-0
• 发表时间: 2016-02
• 期刊: Nonlinear Dynamics
• 影响因子: 5.6
• 作者: Taisuke Kobayashi;T. Aoyama;Y. Hasegawa;K. Sekiyama;T. Fukuda

Quasi-passive dynamic autonomous control to enhance horizontal and turning gait speed control

准被动动态自主控制，增强水平和转弯步态速度控制

• 发表时间: 2016
• 作者: C. Fiamozzi;Corato V;Leo A.;De Marzi G;Mancini A.;Y. Takano;A. Yamashita;Polichetti M.;Galluzzi A.;Rufoloni A;Grimaldi G.;Pace S.;Taisuke Kobayashi
• 通讯作者: Taisuke Kobayashi

仮想牽引点との相互作用による安定した加減速を利用したリミットサイクル歩容の自律的３次元移動

通过与虚拟牵引点的交互，使用稳定的加速和减速，进行具有极限循环步态的自主三维运动

• 发表时间: 2016
• 作者: Yuki Ideguchi;Kenji Kamimura;Koji Kimura;Shinya Hosokawa;Naohisa Happo;Kouichi Hayashi;Yoshihiro Ebisu;Toru Ozaki;Jens R. Stellhorn;Motohiro Suzuki;Hiroyuki Okazaki;Aichi Yamashita;and Yoshihiko Takano;小林泰介
• 通讯作者: 小林泰介

PDAC規範リミットサイクル歩容における移動速度制御を用いた目標地点への自律的３次元移動

使用 PDAC 标准极限循环步态中的运动速度控制自主三维运动到目标点

• 发表时间: 2016
• 作者: Yuki Ideguchi;Kenji Kamimura;Koji Kimura;Shinya Hosokawa;Naohisa Happo;Kouichi Hayashi;Yoshihiro Ebisu;Toru Ozaki;Jens R. Stellhorn;Motohiro Suzuki;Hiroyuki Okazaki;Aichi Yamashita;and Yoshihiko Takano;小林泰介;小林泰介
• 通讯作者: 小林泰介