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日本のロボット研究の歩みHistory of Robotics Research and Development of Japan2001Business〈企業の研究開発〉研究用小型ヒューマノイドロボットプラットフォーム : HOAP


内山 隆(株)富士通研究所
森田 俊彦(株)富士通研究所
RIADH Zaier(株)富士通研究所
神田 真司(株)富士通研究所
村瀬 有一(株)富士通研究所
永嶋 史朗(株)富士通研究所
安川 裕介(株)富士通研究所
岡林 桂樹(株)富士通研究所
植木 美和(株)富士通研究所
境 克司(株)富士通研究所
青山 光明ミヤチシステムズ(株)
舘野 茂夫ミヤチシステムズ(株)
木村 公一ミヤチシステムズ(株)
石川 日吉ミヤチシステムズ(株)
荻野 慶太ミヤチシステムズ(株)
吉野 実ミヤチシステムズ(株)
小林 雅司ミヤチシステムズ(株)

この論文は、ロボット研究開発アーカイブ「日本のロボット研究開発の歩み」掲載論文です。

ヒューマノイドロボットHOAP(Humanoid for Open Architecture Platform)シリーズは,研究開発用として2001年から販売されたロボットです.二足歩行等の運動制御アルゴリズム開発のほか、基本シミュレーションソフトを併用したロボット作業アルゴリズムの開発、人間とロボットとのコミュニケーションの研究など、多方面に使用されました.これまで,HOAP-1からHOAP-3まで計3シリーズが販売され,研究用プラットフォームとして多くの研究者に使用されました.

HOAPは身長48cmで体重6Kgと小型・軽量のため扱い易く安全です.また,ハードウェアとソフトウェアの内部インタフェース情報を公開しているので、ユーザが自由にプログラム可能なオープン・アーキテクチャとしています.駆動系として高出力モータを新規開発し,制御回路と一体化して体内LANで接続しています.高速な駆動のために最大40個のモジュールを1ms周期で協調制御可能なLANドライバを開発し滑らかな歩行を実現しました.

また,ユーザが作成した制御プログラムの事前確認などが可能な基本シミュレーションソフトを添付し、効率的かつ安全にプログラム開発を行えるようにしました.基本シミュレーションソフトやユーザが開発したプログラムは、動作指令パソコンのRT-Linux上で動作し、ロボット本体とUSBインタフェースで通信します。ロボット内のセンサやアクチュエータもUSBインタフェースを用いているため、センサやアクチュエータを容易に拡張できます。

運動生成に関しては,CPG(Central Pattern Generator)を基本単位とし,逐次学習可能なリカレントニューラルネットワーク(RNN)を用いたもの,およびRNNをより容易に実現する言語(RNN言語)を開発し、ヒューマノイドロボット動作生成システムNueROMAとして提供しました.運動制御を専門としない研究者向けには,直進,旋回等の安定歩行パターンをユーザ側でダイナミックに連結可能な動作ライブラリを提供し,容易にヒューマノイドロボットを操作できる環境を実現しました.

後期のシリーズでは,動作自由度を追加した他に,カメラやマイク等のコミュニケーションデバイスを強化しました.このシリーズは人間とのコミュニケーション分野や,視覚と動作を連携させたロボット制御などヒューマノイドロボットの応用研究分野にも使用されました.

HOAPシリーズは2001年より本格的二足歩行ヒューマノイドロボットとして販売され,国内外の大学、研究機関、企業などで通算100台以上が出荷されました.

2004年 第9回日本ロボット学会実用化技術賞

2007年 第2回ロボット大賞 優秀賞

研究用小型ヒューマノイドロボットプラットフォーム HOAP
研究用小型ヒューマノイドロボットプラットフォーム HOAP

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関連論文


■ 国内学会発表

[1] 境克司他:HRP仮想プラットフォーム検証用ハードウェアモデル、第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ1999) 3M31

[2] 永嶋史朗他: HRP仮想プラットフォームネットワーク分散研究開発環境、第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ1999) 2J16

[3] 境克司他:HRP仮想プラットフォーム検証用ハードウェアモデル、第18回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2000)1P11

[4] 村瀬有一他:研究用小型ヒューマノイドの設計、第19回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2001)3A18

[5] JIANG SHAN 他: Biologically Inspired Spinal locomotion Controller for Humanoid Robot、第19回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2001)2D16

[6] ZAIER RIADH他: Recurrent Neural Network Language for Robot Learning、第20回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2002)1C32

[7] JIANG SHAN他:Neural Locomotion Controller Design and Implementation for Humanoid Robot、第20回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2002)1C34

[8] 永嶋史朗:CPG/NPによるロボット運動学習、第20回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2002)1C35

[9] 永嶋史朗:ヒューマノイドロボットの動作学習および制御システムの開発、第21回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2003)1A24 ○

[10] 木村公一他:小型ヒューマノイドロボットHOAP-2の開発、第21回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2003)1G29

[11] ZAIER RIADH他:Adaptive Motion for Humanoid Robot based on Polynomials Generated by RNN、第22回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2004)2L12

[12] 永嶋史朗:CPG/NPによる認識、第22回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2004)3G24

[13] 永嶋史朗他:ヒューマノイドロボット動作生成・制御環境 : NueROMA ,電気学会研究会資料. SC, システム制御研究会 2004(7), 43-46, 2004-03-03

[14] 永嶋史朗:ニューラルネットワークアーキテクチャによる人間共存型ロボットソフトウェアシステム、第23回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2005)

[15] 永嶋史朗:双線形時間遅れニューラルネットワークによる視覚情報処理について、第24回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2006)3D31

[16] ZAIER RIADH: Experimental Study of Sensory Reflex for Humanoid Robots Activation and Stability Issues、第25回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2007)3H16

[17] 村瀬有一他:小型ヒューマノイドロボットHOAPの開発、第26回日本ロボット学会学術講演会予稿集(RSJ2008)2G1-03

■ 国際学会発表

[18] F. Nagashima:“A Motion Learning Method using CPG/NP,” Proc. of the 2nd Int’l Symposium on Adap-tive Motion of Animals and Machines, Kyoto, 2003.

[19] Riadh Zaier, Fumio Nagashima: Motion Pattern Generator and Reflex System for Humanoid Robots. IROS 2006: 840-845

[20] Riadh Zaier, Shinji Kanda: Piecewise-Linear Pattern Generator and Reflex System for Humanoid Robots. ICRA 2007: 2188-2195

[21] Riadh Zaier, Shinji Kanda: Adaptive locomotion controller and reflex system for humanoid robots. IROS 2008: 2492-2497

■ 誌上発表

[22] 内山隆他:産学共同の実施例:トラッキングビジョンと人間型ロボットの研究開発 ,日本ロボット学会誌 18(5), 649-652, 2000-07-15

[23] 内山隆:研究開発用小型ヒューマノイドロボット--HOAP-1の概要 (特集 ヒューマノイドロボット) ,ロボット (143), 59-63, 2001-11

[24] 井上博允他:人間協調・共存型ロボットシステム研究開発プロジェクト,日本ロボット学会誌,19,1,p.2-7,2001.

[25] 木村公一:ヒューマノイド VI : HOAP-1 ,画像電子学会誌 31(2), 261-265, 2002-03-25

[26] 永嶋史朗:ヒューマノイドロボット動作生成システム : NueROMA ,日本ロボット学会誌 22(2), 182-185, 2004-03-15

[27] 木村公一他:「HOAP」シリーズの事業化 ,日本ロボット学会誌 22(1), 10-12, 2004-01-15

[28] 村瀬有一他:小型ヒューマノイドロボットプラットフォーム : HOAP-1, -2およびNueROMA ,日本ロボット学会誌 23(1), 48-49, 2005-01-15

[29] 永嶋史朗: 双線形時間遅れニューラルネットワークによるロボットソフトウェアシステム, 日本ロボット学会誌, 24, 6, 2006