階層型線形および非線形ロバスト制御による4足歩行ロボットの動的制御

本年度は,4足歩行ロボットの安定した動歩行を実現する制御手法として,昨年度までの分散制御のみで制御する手法にさらに上位レベルの集中制御系を構築し,安定した歩行を実現する問題を検討する前に,4足歩行ロボットの歩行を実現するうえで非常に重要な問題である歩容計画を中心に検討した.4足歩行ロボットの歩行を実現するには,歩容計画とその歩容を実現する分散制御および集中制御系からなる階層制御手法がうまくかみ合って安定した歩行を実現するとの観点から,歩容計画について最初に研究を行った.第一段階としては,ZMPを考慮して軌道計画を行うことを試みた.ZMPを考慮することにより胴体部の回転運動が抑えられ,軌道計画において姿勢制御を行っていることになる.軌道を与え,ZMPを計算したところ本研究で用いているロボットでは,ZMPを補償する自由度がないことが判明した.第二段階として,軌道を設計する場合,ある仕様を満足するように設計する必要があることから4足歩行ロボットの最大の移動速度で歩行する軌道計画について検討した.具体的には,1脚を2自由度の2リンクのロボットにモデル化し,運動方程式を導いてある軌道を与えた場合の最大トルクを計算する.最大トルクと歩行周期との関係から従来の1.6(s)よりも短い1.2(s)の移動速度が33%向上した歩行を実現可能であることが判明した.線形制御手法の最適トラッキング制御および非線形ロバスト制御手法のスライディングモード最適トラッキング制御の分散制御で歩行実験を行った結果,スライディングモード制御では27.5%速度が向上した結果が得られた.しかし,依然として軌道計画については明らかではない.今後は,コンピュータ上に歩行ロボットのモデルを構築し,コンピュータベースで歩容計画について検討し,制御手法として階層型のロバストな制御系を構築する予定である.

本年度は,4足歩行ロボットの安定した動歩行を実現する制御手法として,昨年度までの分散制御のみで制御する手法にさらに上位レベルの集中制御系を構築し,安定した歩行を実現する問題を検討する前に,4足歩行ロボットの歩行を実現するうえで非常に重要な問題である歩容計画を中心に検討した.4足歩行ロボットの歩行を実現するには,歩容計画とその歩容を実現する分散制御および集中制御系からなる階層制御手法がうまくかみ合って安定した歩行を実現するとの観点から,歩容計画について最初に研究を行った.第一段階としては,ZMPを考慮して軌道計画を行うことを試みた.ZMPを考慮することにより胴体部の回転運動が抑えられ,軌道計画において姿勢制御を行っていることになる.軌道を与え,ZMPを計算したところ本研究で用いているロボットでは,ZMPを補償する自由度がないことが判明した.第二段階として,軌道を設計する場合,ある仕様を満足するように設計する必要があることから4足歩行ロボットの最大の移動速度で歩行する軌道計画について検討した.具体的には,1脚を2自由度の2リンクのロボットにモデル化し,運動方程式を導いてある軌道を与えた場合の最大トルクを計算する.最大トルクと歩行周期との関係から従来の1.6(s)よりも短い1.2(s)の移動速度が33%向上した歩行を実現可能であることが判明した.線形制御手法の最適トラッキング制御および非線形ロバスト制御手法のスライディングモード最適トラッキング制御の分散制御で歩行実験を行った結果,スライディングモード制御では27.5%速度が向上した結果が得られた.しかし,依然として軌道計画については明らかではない.今後は,コンピュータ上に歩行ロボットのモデルを構築し,コンピュータベースで歩容計画について検討し,制御手法として階層型のロバストな制御系を構築する予定である.