Development of a full-body force sensing system for improving collision safety of multi-legged robots

开发全身力传感系统以提高多足机器人的碰撞安全性

• 批准号: 20K14692
• 负责人: 梅本 和希
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14692/
• 关键词: 全身力覚センシング; 多脚ロボット; 拡張状態オブザーバ; 外乱オブザーバ; 接触力推定; オブザーバ

本研究の目的は，多脚ロボットの移動時の安全性を高めるための，全身力覚推定システムの構築である．本システムはギャロップ走行などの早い移動時の衝突で故障しないものでなければならない．本システムは申請者らが過去に提案した直列弾性アクチュエータ(SEA)を備える多脚ロボットの力覚センサレス足先反力推定法を拡張して足先反力に加え胴部に働く力とモーメントを同時に推定し，さらに力とモーメント推定に基づく胴部への力が加わる位置の推定を組み合わせることにより実現される．推定法は2段階で構成され，1段階目は力とモーメントの動的推定，2段階目は接触位置推定である．また，開発したロボットに適用し，推定精度とリアルタイム性を検証する．研究実施手順は以下の通りである．全身力覚推定法を構築し，まず1段回目の動的推定で要する計算時間と遅れ時間の計測を行う．2段階目の接触位置推定の計算時間の計測を行う．システム全体を統合し全身力覚推定システムの推定遅れと誤差を評価する．令和４年度の研究実績は下記の通りである．全身力覚センシングシステムの有効性の実験的評価を行うための実験システムとして，ウレタンゴムSEAを用いた多脚ロボットを制作した．この実験システムを用いて，足先が受ける力の推定および胴部が受ける力の推定システムを実装し，検証実験を行った．昨年度までに構築した全身力覚推定システムは，胴部に印加される力の位置も推定可能であるが，本年度は実装・試験を行っていない．

这项研究的目的是构建一个系统，用于估算全身力量感，以提高移动时多腿机器人的安全性。该系统不得由于早期旅行期间的碰撞而破裂，例如疾驰驾驶。通过扩展申请人在过去提出的一系列弹性执行器（SEA）的多腿机器人的无力反作用力估计方法来实现该系统，并同时估计了除脚反应力外，还具有对身体的估计，对身体的估计以及对身体的估计以及对身体的估计以及对身体的估计以及瞬间估计的力量和瞬间。估计方法由两个阶段组成，第一阶段是对力和力矩的动态估计，第二阶段是接触位置估计。它也应用于开发的机器人，以验证估计准确性和实时性能。研究实施过程如下：构建了全身力量估计方法，并首先测量了第一个动态估计所需的计算时间和延迟时间。测量接触位置估计第二阶段的计算时间。整个系统都集成，并评估整个体力估计系统的估计延迟和误差。 2022财政年度的研究结果如下。创建了使用氨基甲酸酯橡胶海的多腿机器人作为实验系统，用于对全身力感测系统的有效性进行实验性评估。使用此实验系统，我们实施了一个系统，用于估计脚趾接收到的力并估算脚趾收到的力，并进行了验证实验。直到去年的全身力量感官估计系统也可以估计应用于身体的力的位置，但今年尚未实施或测试。