受動性に基づく歩行ロボットの視覚フィードバック制御に関する研究

基于无源性的步行机器人视觉反馈控制研究

基本信息

批准号：
18760329
负责人：
河合宏之
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Kanazawa Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

ロボットの技術はすでに高いレベルに達ししており,その高い技術力を集約することで実現される医療用の手術支援ロボットや2足歩行ロボットなど,産業界以外での活躍が目立ち始めてきている.このように高い技術力がある反面,現状ではその裏づけをする理論的な研究や体系付けられた学問としての成熟度は不十分であり,技術力をより高めていくためには,理論的な裏づけをされたロボットの機構や制御系設計の提案が期待されている.本研究の目的は,周囲の状況が変化する場合を想定した歩行ロボットを視覚フィードバックシステムとみなし,制御則を提案することにあった.前年度は,まず歩行ロボットを視覚フィードバックシステムとして捉え,数学的にモデリングすることを検討した.得られた数学モデルに基づき,制御系設計のための問題設定をおこなった.そして,計算用のソフトウェアであるMatlabとSimulinkと三次元仮想空間を構築するためのプログラミング言語であるVRMLによる三次元シミュレータと歩行ロボットのプロトタイプを製作の準備をおこなった.本年度は,16自由度を有する2足歩行ロボットのプロトタイプを製作し制御則を実装した.具体的には,段差の有無の判断に視覚情報を用いることで,2足歩行ロボットに周囲の状況を自律的に判断させて段差を昇降させた.提案する方法により,段差の位置が変化しても歩行距離を自律的に変化させ,適切に昇降することが確認されている.そして,結果を系統的に検証するために,その平均的傾向とあわせて,最悪の状態でどのような振る舞いをするかについても十分に注意して検討を進めた.

机器人技术已经达到了很高的水平，机器人开始应用于工业之外，比如医疗手术支持机器人、双足行走机器人，都是通过巩固这种高水平的技术实力来实现的，虽然我们有这么高的技术能力。目前，支撑它们的理论研究和系统的学术成熟度还不够，为了进一步提高我们的技术能力，还需要理论研究的支持。我们期待针对配备机器人的机构和控制系统设计提出建议。本研究的目的是将行走机器人视为视觉反馈系统，并提出假设周围情况发生变化的控制律。去年，我们首先将步行机器人视为视觉反馈系统，并考虑对其进行数学建模。基于获得的数学模型，我们开发了控制系统设计的模型。我们提出了问题，并准备使用计算软件Matlab和Simulink以及用于构建三维虚拟空间的编程语言VRML来构建三维模拟器和行走机器人原型。具有 16 个自由度并实施控制律的原型双足步行机器人。通过在此过程中使用视觉信息，我们允许双足步行机器人自主判断周围环境并上下移动台阶。所提出的方法允许机器人自主改变步行距离，即使台阶的位置发生了变化。为了系统地验证结果，我们仔细关注了它在最恶劣条件下的表现以及它的平均趋势，我们继续进行研究。