筋骨格ヒューマノイドにおける道具操作拡張身体像の逐次獲得と剛性可変適応行動の実現

肌肉骨骼类人机器人中的工具操作、增强身体图像的顺序采集以及可变刚度自适应行为的实现

基本信息

批准号：
19J21672
负责人：
河原塚健人
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
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

筋骨格ヒューマノイドは生物規範型構造の利点を多数有する一方、その複雑で柔軟な身体の制御は困難であった。しかし、冗長なセンサ群を用いて自己の身体像を逐次的に獲得することでその柔らかさを自在に操り、道具により身体を拡張、可変剛性機構を応用することで、多様な環境適応行動を実現可能であると考えた。この目的のため、本年度は主に、(1)ネットワーク入出力の汎化による冗長なセンサ利用と様々なタスクへの応用、(2)開発したネットワークの可変剛性制御・道具拡張身体像への応用、(3)一連の環境適応行動実現と博士論文執筆を行った。(1)前年度に開発した自己身体像ネットワークの入出力を汎化させ、これまで扱ってきた関節角度や筋張力・筋長センサだけでなく、接触力や筋温度、慣性や画像までを扱い、柔軟身体における二足のバランス制御や、柔軟物体の動的操作、人間の動作模倣等を可能にした。また、感覚と運動のネットワーク入出力を追加・削除する機構を導入し、筋破断やタスクに応じた筋追加を考慮可能とした。(2)自己身体像の制御入力に身体剛性を追加することで、最適化の結果として能動的に剛性変化を利用し、素早い動きにより動的に布操作が可能な手法を開発した。また、身体センサだけでなく、道具の位置や特性を含めて身体像を学習させることで、道具による自己身体拡張を可能とした。柔軟身体を持つロボットが、扱う道具の長さや重さの変化を考慮し、道具先端位置やバランスを制御する全身道具操作が可能となった。(3)これまでに開発した自己身体像学習を統合し、様々な環境適応行動実現を行った。筋骨格ヒューマノイドによる自動運転・動的布操作を含むテーブルセッティング・道具変化とバランスを考慮した全身道具操作・動作スタイルを考慮した模倣学習・靴の変化を考慮したバランス制御等に成功した。本理論と実験をまとめて博士論文を執筆し、研究科長賞を頂いた。

肌肉骨骼类人动物具有许多优势，但它们的复杂而柔性的身体控制很困难。但是，我们认为，通过使用一组冗余传感器依次获取自己的身体形象，可以自由操纵其柔软度，使用工具扩展身体并应用可变的刚性机制，从而实现各种环境自适应行为。为此，今年我们主要通过网络输入和输出的概括使用冗余传感器进行（1）将其应用于各种任务，（2）将它们用于可变的刚度控制和刀具扩展的身体图像，（3）实现一系列具有环境自适应的行为，并写一篇博士学位论文。（1）上一年开发的自我图像网络的输入/输出已被概括，不仅是到目前为止处理过的关节角度，肌肉张力和长度传感器，而且还可以使用接触力，肌肉温度，惯性和图像，还可以在灵活的身体中平衡两英尺的两英尺，还可以平衡两英尺的动态，动态地控制了灵活的物体和人类运动和Imitate and Imitates Movement and Imitates Movement和Imimitates Movements Movement and Imimitates Movement。此外，已经引入了一种机制来添加和删除感觉和运动网络输入/输出，从而可以根据任务考虑肌肉断裂和肌肉的增加。（2）通过将身体刚度添加到自身图像的控制输入中，我们开发了一种方法，该方法允许通过快速运动进行动态织物操纵，并使用优化的主动刚度变化。此外，通过学习身体传感器中的身体图像，而且在工具的位置和特征中学习，可以通过使用工具进行自我扩展来扩展身体。具有灵活车身的机器人现在可以操作一个全身工具，该工具可以考虑到其处理工具的长度和重量的变化，从而控制尖端位置和平衡。（3）我们已经整合了迄今为止已经开发的自我图像学习，以实现各种环境自适应行为。我们已经成功执行了桌子设置，包括使用肌肉骨骼类人动物自动驾驶和动态布操作，全身工具操作考虑工具的更改和平衡，同时考虑了运动风格，并考虑了鞋子的更改。他写了一篇博士学位论文，总结了理论和实验，并获得了艺术奖。

项目成果

期刊论文数量（62）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Human Mimetic Forearm and Hand Design with a Radioulnar Joint and Flexible Machined Spring Finger for Human Skillful Motions

仿人前臂和手部设计，带有桡尺关节和灵活的机械弹簧指，可实现人类熟练的动作

DOI：
10.20965/jrm.2020.p0445
发表时间：
2020
期刊：
Journal of Robotics and Mechatronics
影响因子：
1.1
作者：
K. Kawaharazuka;S. Makino;M. Kawamura;S. Nakashima;Y. Asano;K. Okada;M. Inaba
通讯作者：
M. Inaba

Adaptive Body Schema Learning System Considering Additional Muscles for Musculoskeletal Humanoids

考虑肌肉骨骼类人动物额外肌肉的自适应身体模式学习系统

DOI：
10.1109/lra.2022.3147457
发表时间：
2022
期刊：
IEEE Robotics and Automation Letters
影响因子：
5.2
作者：
Kawaharazuka Kento;Miki Akihiro;Toshimitsu Yasunori;Okada Kei;Inaba Masayuki
通讯作者：
Inaba Masayuki

筋骨格ヒューマノイドのダイナミック動作における筋の拮抗関係と手先軌道の修正

肌肉骨骼类人动态运动中肌肉之间的拮抗关系与手部轨迹的修改

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
大村柚介;河原塚健人;永松祐弥;都築敬;鬼塚盛宇;古賀悠矢;西浦学;浅野悠紀;岡田慧;川崎宏治;稲葉雅幸;K. Kawaharazuka and K. Tsuzuki and M. Onitsuka and Y. Asano and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;K. Kawaharazuka and S. Makino and K. Tsuzuki and M. Onitsuka and Y. Nagamatsu and K. Shinjo and T. Makabe and Y. Asano and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;K. Kawaharazuka and K. Tsuzuki and S. Makino and M. Onitsuka and K. Shinjo and Y. Asano and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;K. Shinjo and K. Kawaharazuka and Y. Asano and S. Nakashima and S. Makino and M. Onitsuka and K. Tsuzuki and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;S. Nakashima and T. Shirai and K. Kawaharazuka and Y. Asano Y. Kakiuchi and K. Okada and M. Inaba;K. Kawaharazuka and K. Tsuzuki and M. Onitsuka and Y. Koga and Y. Omura and Y. Asano and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;Y. Koga and K. Kawaharazuka and M. Onitsuka and T. Makabe and K. Tsuzuki and Y. Omura and Y. Asano and K. Okada and M. Inaba;K. Kawaharazuka and K. Tsuzuki and S. Makino and Y. Asano and K. Okada and M. Inaba;河原塚健人 and 都築敬 and 鬼塚盛宇 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;中島慎介 and 河原塚健人 and 浅野悠紀 and 垣内洋平 and 岡田慧 and 稲葉雅幸;西浦学 and 河原塚健人 and 鬼塚盛宇 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 稲葉雅幸;浅野悠紀 and 都築敬 and 河原塚健人 and 鬼塚盛宇 and 古賀悠矢 and 大村柚介 and 永松祐弥 and 真壁佑 and 藤井綺香 and 新城光樹 and 中島慎介 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;河原塚健人 and 牧野将吾 and 都築敬 and 鬼塚盛宇 and 永松祐弥 and 新城光樹 and 真壁佑 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;河原塚健人 and 都築敬 and 牧野将吾 and 鬼塚盛宇 and 新城光樹 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;都築敬 and 河原塚健人 and 真壁佑 and 鬼塚盛宇 and 牧野将吾 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;大村柚介 and 河原塚健人 and 牧野将吾 and 鬼塚盛宇 and 新城光樹 and 都築敬 and 古賀悠矢 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 稲葉雅幸;古賀悠矢 and 河原塚健人 and 牧野将吾 and 鬼塚盛宇 and 真壁佑 and 都築敬 and 大村柚介 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 稲葉雅幸
通讯作者：
古賀悠矢 and 河原塚健人 and 牧野将吾 and 鬼塚盛宇 and 真壁佑 and 都築敬 and 大村柚介 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 稲葉雅幸

Parametric Biasを用いた動作スタイルを制約可能な模倣学習

模仿学习可以使用参数偏差来限制运动风格

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
河原塚健人;河村洋一郎;岡田慧;稲葉雅幸
通讯作者：
稲葉雅幸

筋骨格ヒューマノイドにおける面状牽引構造を有する関節の開発

肌肉骨骼类人机器人平面牵引结构关节的开发

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
大村柚介;河原塚健人;永松祐弥;都築敬;鬼塚盛宇;古賀悠矢;西浦学;浅野悠紀;岡田慧;川崎宏治;稲葉雅幸;K. Kawaharazuka and K. Tsuzuki and M. Onitsuka and Y. Asano and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;K. Kawaharazuka and S. Makino and K. Tsuzuki and M. Onitsuka and Y. Nagamatsu and K. Shinjo and T. Makabe and Y. Asano and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;K. Kawaharazuka and K. Tsuzuki and S. Makino and M. Onitsuka and K. Shinjo and Y. Asano and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;K. Shinjo and K. Kawaharazuka and Y. Asano and S. Nakashima and S. Makino and M. Onitsuka and K. Tsuzuki and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;S. Nakashima and T. Shirai and K. Kawaharazuka and Y. Asano Y. Kakiuchi and K. Okada and M. Inaba;K. Kawaharazuka and K. Tsuzuki and M. Onitsuka and Y. Koga and Y. Omura and Y. Asano and K. Okada and K. Kawasaki and M. Inaba;Y. Koga and K. Kawaharazuka and M. Onitsuka and T. Makabe and K. Tsuzuki and Y. Omura and Y. Asano and K. Okada and M. Inaba;K. Kawaharazuka and K. Tsuzuki and S. Makino and Y. Asano and K. Okada and M. Inaba;河原塚健人 and 都築敬 and 鬼塚盛宇 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;中島慎介 and 河原塚健人 and 浅野悠紀 and 垣内洋平 and 岡田慧 and 稲葉雅幸;西浦学 and 河原塚健人 and 鬼塚盛宇 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 稲葉雅幸;浅野悠紀 and 都築敬 and 河原塚健人 and 鬼塚盛宇 and 古賀悠矢 and 大村柚介 and 永松祐弥 and 真壁佑 and 藤井綺香 and 新城光樹 and 中島慎介 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;河原塚健人 and 牧野将吾 and 都築敬 and 鬼塚盛宇 and 永松祐弥 and 新城光樹 and 真壁佑 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;河原塚健人 and 都築敬 and 牧野将吾 and 鬼塚盛宇 and 新城光樹 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;都築敬 and 河原塚健人 and 真壁佑 and 鬼塚盛宇 and 牧野将吾 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;大村柚介 and 河原塚健人 and 牧野将吾 and 鬼塚盛宇 and 新城光樹 and 都築敬 and 古賀悠矢 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 稲葉雅幸;古賀悠矢 and 河原塚健人 and 牧野将吾 and 鬼塚盛宇 and 真壁佑 and 都築敬 and 大村柚介 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 稲葉雅幸;新城光樹 and 河原塚健人 and 浅野悠紀 and 中島慎介 and 牧野将吾 and 鬼塚盛宇 and 都築敬 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸;鬼塚盛宇 and 河原塚健人 and 牧野将吾 and 新城光樹 and 都築敬 and 中島慎介 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸
通讯作者：
鬼塚盛宇 and 河原塚健人 and 牧野将吾 and 新城光樹 and 都築敬 and 中島慎介 and 浅野悠紀 and 岡田慧 and 川崎宏治 and 稲葉雅幸