Research on the influence of gait-like motion on an wheeled android moving in the real environment

类步态运动对轮式机器人在真实环境中运动的影响研究

基本信息

批准号：
19J20127
负责人：
八木聡明
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

実環境でのロボットの移動には，センサの不確実性や人の挙動をモデル化しきれない点から，実在の身体が環境に及ぼす作用を積極的に考慮・活用しなくてはならない．本研究では，人に酷似する外見を持ち，46自由度の関節により人同等の身体動作が実現可能な車輪移動型アンドロイド「ibuki」を開発した．10歳男児の小柄な体型サイズを保ちつつ，車輪移動と表情・身体表現により円滑な人とのインタラクションを可能とすることを目指した．また，ibukiの車輪移動機構内部には，上半身を揺動させる直動関節機構を搭載した．本機構によって移動時に車輪移動ながらも見かけ上の質量中心位置は人の歩行時と同じ軌道を描くことができる．ibukiによる人らしい歩容が実環境での移動において人に与える影響の有効性を検証した結果，移動中のibukiの上半身の駆動自由度を用いることで，人が感情表現する歩行動作のような動きにより，その表情に頼らずに実験者が意図した感情表現を伝えることができることを実験的に確認した．また，移動するibukiの後ろを歩く人の歩行相が，歩容を模したibukiの周期的な上半身の揺動動作に自発的に引き込まれ，人と車輪移動型ヒューマノイドロボットで歩行相の同期が起こり得ることを実験で検証した．さらに，ibukiの身体表現の力を活かし，強く感情表現をする際に顔表情が持つ特有の曖昧性を身体表現によって補完することで，実験者が意図した力強い感情表現をより正確に伝えることができる可能性についても確認した．

当机器人在真实环境中运动时，由于传感器的不确定性以及无法模拟人类行为，需要主动考虑和利用真实身体对环境的影响。在这项研究中，我们开发了一种轮式机器人“ibuki”，它具有类似人类的外观，可以通过46个自由度的关节进行类似人类的身体运动。其目的是保持10岁男孩娇小的体型，同时通过车轮运动、面部表情和身体表情与人顺畅互动。另外，在伊吹的轮子移动机构内部，安装有用于使上半身摆动的平移关节机构。这种机制允许明显的质心遵循与人行走时相同的轨迹，即使轮子在运动过程中移动。我们在真实环境中验证了 ibuki 的类人步态对人们移动时的影响的有效性，结果发现，利用 ibuki 上半身在移动时的驾驶自由度，可以创造出一种行走的感觉。我们通过实验证实，实验者能够通过动作来表达预期的情绪，而不需要依赖面部表情。此外，在移动的 ibuki 后面行走的人的行走阶段会自发地被吸引到模仿步态的 ibuki 上半身的周期性摇摆运动中，并且人和轮式人形机器人的行走阶段是同步的。通过实验验证可能发生的情况。此外，通过利用伊吹的肢体表情的力量，补充用肢体表情表达强烈情感时面部表情固有的模糊性，我们能够更准确地传达实验者想要表达的强烈情感表达，我们也证实了这样做的可能性。。