Realization of responsive multi-contact locomotion system in complex unknown environments

复杂未知环境下响应式多接触运动系统的实现

• 批准号: 21H01300
• 负责人: 森澤 光晴
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01300/
• 关键词: 多点接触移動; 多点接触運動計画; 多点接触運動制御; ３次元自律移動; ヒューマノイドロボット; 3次元自律移動; 非線形モデル予測制御; ３次元自律異動; モーションライブラリ

本年度は昨年度開発した多点接触運動計画と多点接触運動制御手法をより複雑な環境へ対応させるための汎用性の向上を目指した。①即時的に多点接触運動を生成するためのモーションデータベースの構築、②動力学シミュレータを活用したモーションデータベースのデータ自動生成は、昨年度開発した可到達領域のモーションデータベースを活用した多点接触運動計画手法として拡張した。昨年度の手法では次の接触変化を行う部位の順序を固定しなければならない制約があるのに対して、本研究で開発した手法は、接触遷移の順序を事前に学習したデータから決定することで、接触遷移の位置と順序を計画することが可能である。③重心運動方程式に着目した多点接触運動制御アルゴリズムの開発について、昨年度開発した重心の運動量、角運動量に関する6次元の運動方程式の線形化モデルを用いた多点接触運動生成および多点接触運動制御手法を拡張し、線形モデルに近似しない非線形6次元重心運動方程式を用いた多点接触運動制御手法を開発した。従来手法では、多点接触運動の実時間軌道生成と接触力を制御する多点運動制御を分けて実行し、それぞれ現在の接触状態の制約のみ考慮することができたが、本手法では重心の状態フィードバック制御を包含し、両者を分けることなく未来の接触制約を考慮することが可能である。本手法について、ヒューマノイドロボットによる動力学シミュレーションおよびハードウェア実機で実証した。④実環境における自律移動の実証について、隘路度の高い検証用のモックアップを作成したが、実験検証は次年度に行う予定である。

今年，我们旨在提高去年开发的多点接触运动计划和多点接触运动控制方法的多功能性，以适应更复杂的环境。 1）构建一个动态数据库，以立即生成多点接触运动，2）使用动态模拟器自动生成运动数据库数据已扩展为一种多点接触运动计划方法，该方法利用去年开发的可触及运动数据库。尽管去年的方法必须确定下一次接触更改的领域的顺序，但本研究中开发的方法可以通过确定预先训练数据的接触式转换顺序来计划接触过渡的位置和顺序。 ③关于重点关注重力方程的多点接触运动控制算法的开发，我们使用六维运动的线性模型进行了六维运动方程式，扩展了多点接触运动的产生和多点接触运动控制方法近似线性模型。在常规方法中，可以单独执行控制接触力的多点接触运动和多点运动控制的实时轨迹生成，并且只能考虑当前接触状态的限制，但是该方法包括对重心的状态反馈控制，并且可以考虑未将来的接触约束而不分开两者。使用类人类机器人和硬件设备的动态模拟证明了此方法。 ④为在真实环境中验证自主运动的验证已经建立了一个模型，并具有高度的狭窄程度，并计划在明年进行实验验证。

项目成果

Centroidal Trajectory Generation and Stabilization Based on Preview Control for Humanoid Multi-Contact Motion

• DOI: 10.1109/lra.2022.3186515
• 发表时间: 2022-07-01
• 期刊: IEEE ROBOTICS AND AUTOMATION LETTERS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Murooka, Masaki;Morisawa, Mitsuharu;Kanehiro, Fumio
• 通讯作者: Kanehiro, Fumio

ACLoMa - 複雑未知環境下における即時動作を可能とする多点接触運動システムの実現

ACLoMa - 实现多点接触运动系统，可在复杂的未知环境中实现即时运动