人間のダイナミック動作の力学的解明とヒューマノイドロボット作業への応用

人体动态运动的机械解析及其在仿人机器人工作中的应用

• 批准号: 17650044
• 负责人: 近野 敦
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17650044/
• 关键词: ヒューマノイドロボット; ダイナミック動作; モーションキャプチャー; 全身協調動作; 動作生成

ダイナミック動作の例として,空手手刀による板割りをとりあげ理論解析を行った.空手手刀による板割りでは,手刀が板にインパクトする瞬間の運動量変化が板に対する力積として作用し,板を破断する.まず,人間の空手手刀動作を参考に,小型ヒューマノイドロボットを用いて,様々な空手手刀動作を生成した.次に,ヒューマノイドロボットが腕を振り下ろす際に手先の持つ運動量に着目し,腕振り動作中に蓄積される運動量と手先速度を計測した.さらに,手刀が板に持つインパクトする瞬間の運動量を,手先等価質量と手先速度の積で近似し,その近似運動量が最大となるような動作を自動生成する手法を開発した.本手法では,まず手先が板にインパクトする瞬間の運動量が最大で,かつ転倒安定性を考え,全身の角運動量が最小となるような評価指標を設定し,最適化手法によりインパクトの瞬間の姿勢と速度を決定する.次に,インパクトの瞬間から微小時間前の姿勢を,時間軸を逆にたどりながら最適化問題を解き,初期姿勢まで逆方向にインパクト前の動作を決定していく.さらに,インパクトの瞬間の姿勢から最終姿勢まで順方向の最適化問題を解いていき,順方向にインパクト後の動作を決定する.一般的なマニピュレータの動作生成では,初期状態と最終状態を決定してから動作を生成するが,本手法ではインパクトの瞬間の運動から動作を生成するため,インパクトの瞬間の運動を実現するのに適した初期姿勢および最終姿勢が自動的に選択される.このようにして,転倒の危険を最小にしつつ,手先の運動量を最大にする空手動作を自動生成する手法を開発した.

作为动态运动的一个例子，通过使用空手道剑进行板拆分进行理论分析。在董事会使用空手道剑分开的情况下，手剑影响板的势头时，动量的变化充当了董事会的力量，打破了董事会。首先，使用小型类人机器人，产生了各种空手道剑的运动。接下来，当人形机器人向下挥动手臂时，将使用手挥舞手臂。为了关注尖端保持的动量，我们测量了手臂摆动过程中累积的动量和手速度的速度。此外，我们开发了一种方法，该方法会自动生成一个动作，在该动作中，手叶片在板上影响板上的时刻是由手的等效质量和手速度的乘积近似的，并且近似动量最大化。在这种方法中，考虑到跌落的稳定性，将手在板上影响板上的动量被最大化，整个身体的角动量被最小化。のですねです。英语：使用优化技术来确定像这样的评估指数，并确定姿势和速度。接下来，通过追踪影响力时刻的影响时刻来解决优化问题，并确定在从初始姿势到初始姿势的反向方向上撞击之前的运动。此外，从影响力到最终姿势，并确定朝向方向上的影响后，在向前的优化问题中解决了优化问题。在一般的操纵器运动产生中，初始状态和最终状态是在产生运动之前确定的，但是在这种技术中，从冲击运动的那一刻起就产生运动，因此自动选择了适合在撞击时实现运动的初始和最终姿势。这样，我们开发了一种方法，该方法会自动生成空手道运动，以最大程度地减少跌落和最大化手动量的风险。

项目成果

Visual Servoing Experiment using a 3D Flexible-Link Manipulator

• DOI: 10.1109/iros.2006.281880
• 发表时间: 2006-10
• 期刊: 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: Xin Jiang;A. Konno;M. Uchiyama

ヒューマノイドロボットHRP-2による棒術演武

人形机器人 HRP-2 演示火柴棍术

• 发表时间: 2005
• 期刊: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会予稿集
• 作者: M.Uchiyama;A.Konno;D.Sato;T.Matsumoto;Y.Ishida;T.Ishihara;石田有 他12名
• 通讯作者: 石田有 他12名

Working Postures for Humanoid Robots to Generate Large Manipulation Force

人形机器人产生大操纵力的工作姿势

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of 2005 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: Atsushi Konno;Yoonkwon Hwang;Seikou Tamada;Masaru Uchiyama
• 通讯作者: Masaru Uchiyama

A Humanoid Robot to Perform Tasks in Which Impact Dynamics is Utilized

一种利用冲击动力学执行任务的人形机器人

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceedings of 36^<th> International Symposium on Robotics
• 作者: M.Uchiyama;A.Konno;D.Sato;T.Matsumoto;Y.Ishida;T.Ishihara
• 通讯作者: T.Ishihara

Development of a High Speed Vision System for Mobile Robots

移动机器人高速视觉系统的开发

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of 2005 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: 杉村 他7名;Xin Jiang et al.;Atsushi Konno et al.
• 通讯作者: Atsushi Konno et al.