路面の変形を考慮した2足歩行ロボットの歩行安定化技術構築とその定量的評価手法

考虑路面变形的双足行走机器人行走稳定技术构建及其定量评价方法

• 批准号: 19760179
• 负责人: 橋本 健二
• 金额: $ 2.04万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19760179/
• 关键词: ロボティクス; 2足歩行ロボット; 足部機構; 路面形状保持機構; 不整地; 歩行安定化

本研究では,2足歩行ロボットの足部に着目し,砂利道や砂地などの脚接地面が変形するような路面に対する適応歩行の実現を目指し,接地面積が大きく確保でき,路面との接地圧を分散可能な足部機構を開発することを目的とする.しかし,足部機構単体だけではそのような路面すべてに対応することが困難であると考えられるので,歩行を安定化させる制御の開発も必要に応じて行う.計画の前半である平成19年度では,以下の2点について研究を推進した.(1)路面形状保持機構の考案路面の凹凸にならう際に接地面積が大きく確保でき,路面との接地圧を低減させることが可能な路面形状保持機構を考案した.これはスチールボールと永久磁石からなり,路面の凹凸にスチールボールがならい,ロック時にはそこに磁場をかけ,路面形状を保持するというものである.(2)着地衝撃緩和を目指した不整路面適応制御の構築これまでに考案してきている着地軌道修正制御は,そのアルゴリズム上の問題のため,歩行時における着地衝撃が問題となり,継続的な歩行安定性に悪影響を及ぼすという問題点があった.そこで,不整路面に適応しつつ,着地時における衝撃力を緩和する歩行安定化制御のアルゴリズムを考案した.着地時におけるならい動作および着地衝撃緩和に関しては,遊脚中にモータの位置ゲインを下げることにより脚部コンプライアンスを上げ,足底6軸力センサにて測定される力の微分値の立ち上がりにより着地を検知し,運動量保存則に従い,足先速度を0にすることで衝撃緩和を図った.この手法により,従来用いていた着地軌道修正制御においておよそ1000N程度発生していた着地時における衝撃を,およそ400N程度と,自重の30%程度にまで低減させることに成功した.

在本研究中，我们关注双足行走机器人的足部，旨在实现在碎石路、沙地等腿部接触面变形的路面上的自适应行走。然而，由于仅靠脚机构很难应对所有此类路面，因此我们还将根据需要开发稳定行走的控制装置。 计划的前半部分。 2007财年，我们推进了以下两点的研究：（1）设计一种路面形状保持机构，可以在跟随路面凹凸时确保较大的接触面积，并减少与路面的接触压力。路面保形机我们设计了一种由钢球和永磁体组成的结构。钢球跟随路面的不平坦，当球锁定时，会向其施加磁场以保持路面的形状。(2 ) 旨在减少着陆时的影响。不规则路面自适应控制的构建 目前设计的落地轨迹修正控制由于算法问题存在行走时落地冲击的问题，对连续行走稳定性产生负面影响，因此我们设计了一种步态。适应不平坦路面的稳定控制算法，减少着陆时的冲击力。在跟踪运动和着陆冲击的缓解方面，我们需要调整摆动过程中的电机位置。通过降低位置增益，增加腿部顺应性，通过脚底6轴力传感器测得的力的微分值上升来检测落地，根据动量守恒定律，通过使用这种方法，我们成功地将着陆时的冲击力（传统着陆轨迹修正控制下的约 1,000 N）降低到约 400 N，即飞机约 30%。自身重量。

项目成果

Unknown disturbance compensation control for a biped walking vehicle

• DOI: 10.1109/iros.2007.4399285
• 发表时间: 2007-12
• 期刊: 2007 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
• 作者: K. Hashimoto;Y. Sugahara;Chiaki Tanaka;A. Ohta;K. Hattori;T. Sawato;A. Hayashi;Hun-ok Lim;A. Takanishi

2足歩行ロボットの受動車輪機構を用いた滑走移動(第1報:インラインスケートによるスウィズル動作の実現)

使用被动轮机构的双足机器人的滑动运动（第 1 部分：使用直排轮滑鞋实现 swizzle 运动）

• 发表时间: 2007
• 作者: 大本康隆;東森充;金子真;Kenji Hashimoto;Kenji Hashimoto;橋本健二;橋本健二;橋本健二
• 通讯作者: 橋本健二

人間搭乗型2足歩行ロボットにおけるスチュワート・プラットフォーム型脚機構の最適化設計と評価

人体双足行走机器人Stewart平台式腿部机构优化设计与评估

• 发表时间: 2007
• 作者: 大本康隆;東森充;金子真;Kenji Hashimoto;Kenji Hashimoto;橋本健二
• 通讯作者: 橋本健二

2足歩行ロボットの受動車輪機構を用いた滑走移動(第2報:ローラースケートによる蹴り出し動作の実現)

使用被动轮机构的双足机器人的滑动运动（第二次报告：使用溜冰鞋实现踢运动）

• 发表时间: 2007
• 作者: 大本康隆;東森充;金子真;Kenji Hashimoto;Kenji Hashimoto;橋本健二;橋本健二
• 通讯作者: 橋本健二

Optimization Design of a Stewart Platform Type Leg Mechanism for Biped Walking Vehicle

双足行走车Stewart平台式腿部机构的优化设计

• 发表时间: 2007
• 作者: 大本康隆;東森充;金子真;Kenji Hashimoto
• 通讯作者: Kenji Hashimoto