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

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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．