日本のロボット研究の歩みHistory of Robotics Research and Development of Japan2006Locomotion〈ロコモーション〉複数の接地部分と冗長関節を有するヒューマノイドロボットの受動性に基づく最適接触力制御

【論文の要旨】
本論文は冗長自由度を有するトルク制御可能な脚式移動ロボットのための受動性に基づく実用的な接触力制御の枠組みを提案した。
提案手法は受動性に基づいた冗長問題解法に基づくため、１）接触力の計測を必ずしも必要とせず、２）逆運動学演算を必要とせず、３）逆動力学演算を必要とせずに、望ましい接触力を制御できる。
さらに、複数の接触点に作用する接触力を最適に配分するため、接触点間に不必要な内力が発生しない。
最適に決定された接触力は実時間で関節トルク指令に変換される。
さらに本論文では新たに開発された等身大の2足歩行型ヒューマノイドロボットに提案手法に基づくバランス制御を適用した実験結果を示し、ロボットが複数の接触力を実時間で最適に制御しながら、未知の外力に対して自然に対応できることを実証した。
本手法はヒューマノイドロボットをはじめ、脚式建設ロボットや補助装具など幅広い脚式ロボットに適用することができる。

【研究の展開】
１）等身大の油圧ヒューマノイドロボットへの応用
ランダムに傾斜が変化するシーソー上のバランス、片足・両足支持の遷移動作、準動歩行、強い外乱に対する転倒回避動作に成功した。また、関節軌道を重ね合わせた足踏みや動的歩行、高速バッティング動作等を実現した。さらに全身運動の繰り返し学習方法を考案した。詳細はJST-ICORP計算脳プロジェクト終了報告書にまとめられている。
２）トルク制御可能な空電ハイブリッド外骨格ロボットへの応用
装着者の運動をアシストする外骨格ロボットに本論文のアルゴリズムを適用し、重力補償や全身バランス動作を達成している。
３）油圧式４脚歩行ロボット、２足歩行ロボット、双腕ロボットの開発
質量を大幅に軽量化し、関節トルク制御系を改善した関節のモジュール化に成功し、４脚歩行、２足歩行、双腕ロボットの試作に成功した。バランス制御等を実装し、2013国際ロボット展で動展示を行った。

2009年 第23回日本ロボット学会論文賞受賞