日本のロボット研究の歩みHistory of Robotics Research and Development of Japan2011Locomotion〈ロコモーション〉腕脚統合型ロボットASTERISKによる動的回転歩行

多脚ロボットの移動は、複数本の脚が同時に接地することから、移動をするための空間を大きく要求する。この問題に対し、狭隘部を移動可能とする多脚ロボットの回転歩容を提案する。提案する回転歩容は、胴体を垂直に傾け隣接する２本から３本の脚で立つことで、移動に要求する支持多角形を小さくし、次の支持脚を接地させるために本体を垂直に回転させながら移動することで狭隘部を移動可能とする歩容形態である。上記回転歩容を実現するために、６方向へ放射状に脚を配置した腕脚統合型アスタリスクを用い、提案歩行を実現するための制御手法について示す。本研究の歩行モデルは、地面と点接触を利用する多脚ロボットに適用可能とするために、2脚接地、3脚接地を反復させる歩行モデルを構築する。点接触による２脚接地では静的なバランスを取ることができないためロボットの重心を動的に制御する必要がある。本研究での重心位置の制御は２足歩行ロボットの重心位置制御と同様にZMPを規範とした予見制御により重心位置軌道を生成する。また、多リンク系のロボットを１質点のモデルとして制御するために分解運動量制御を用いて目標とする関節角の計算を行う。さらに、モデルベースの制御入力の計算だけでは実モデルとの誤差により歩行が安定しないため、ジャイロセンサによる姿勢安定化のためのフィードバック制御を導入する。上記実装手法は、動力学シミュレータ上で動作を確認後に実機実験にて歩行可能なことが示された。実ロボットで用いている安価で制御性能の低いサーボモータで動的な回転歩容が実現されていることから、提案する歩行モデルの安定性・有用性が示されている。

第1回(2013年度)日本ロボット学会Advanced Robotics Best Paper Award受賞