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関節可動限界受動機構の導入による四脚ロボットの運動性能の高度化

通过引入限制关节运动的被动机制来提高四足机器人的运动性能

基本信息

批准号：
22K04009
负责人：
明愛国
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04009/
关键词：
脚ロボット生物模倣筋骨格構造運動制御

项目摘要

本研究全体は、ネコ科動物の全身の重要な筋骨格構造と運動制御方法を参考にして、ネコのように高効率でダイナミックな運動を実現可能な高運動性能小型四脚ロボットの開発を目的とする。特に、ネコの筋骨格構造から着想した受動要素を持つ関節可動限界機構を各関節に搭載し、能動的な筋活動の協調に基づく運動制御を同時に導入して、それらの特性を積極的に活用して相乗効果を実現することで、生物模倣型高性能ロボットの新しい開発方法を確立する。その結果、四脚ロボットの運動性能の高度化の実現を目指す．本年度において、生物規範の関節可動限界受動機構の設計・試作と特性実験を中心に進めてきた。ネコの運動技能に本質的に貢献する関節可動限界受動機構の構造と特性を参考に，目標の弾性特性を実現できる股関節と膝関節の関節可動限界受動機構を設計し、その試作を行った。試作した受動機構の弾性特性を実験により調べ、動力学シミュレーションと実機制御の基礎データとした。関節可動限界受動機構を用いた２関節構造を含むロボットの動力学モデルを用いた動特性解析と運動生成を行い，高い跳躍などの運動に受動機構の特性の貢献度を評価し、その有効性を確認できた。また、跳躍動作の基礎実験により、跳躍の高さの向上に関節可動限界機構の効果を確認することができた。

The purpose of this study is to provide a reference for the important skeletal structure and exercise control methods of the whole body of animals, and to develop small four-legged animals with high exercise performance. To establish a new development method for bio-mimicry high performance, which is based on the introduction and active use of the characteristics of the joint structure, the coordination of the joint movement, the movement control and the joint movement control. The results of this study indicate that the performance of the four-pin motor is highly improved. This year, the design, trial operation and characteristics of joint movable limit actuator with biological standard are developed. The structure and characteristics of the joint movable limit actuator are referenced, and the design and trial operation of the joint movable limit actuator of the thigh joint and knee joint are realized. Try to adjust the dynamic characteristics of the actuated mechanism and control the basic characteristics of the mechanism. Joint movable limit actuated mechanism application 2 Joint structure including dynamic analysis of joint motion, dynamic analysis of joint motion, dynamic analysis of joint motion, Check the effect of the basic motion of the jump, the high motion of the jump and the upward motion of the joint limit mechanism