WEKO3
アイテム
生体構造の特徴を取り入れた仮想伸縮脚モデルによる効率的二足歩行制御
http://hdl.handle.net/2261/54219
http://hdl.handle.net/2261/54219eccd5240-9f11-4da2-b602-58db7f8cc8c8
| 名前 / ファイル | ライセンス | アクション |
|---|---|---|
37116436.pdf (6.2 MB)
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| Item type | 学位論文 / Thesis or Dissertation(1) | |||||
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| 公開日 | 2013-05-07 | |||||
| タイトル | ||||||
| タイトル | 生体構造の特徴を取り入れた仮想伸縮脚モデルによる効率的二足歩行制御 | |||||
| 言語 | ||||||
| 言語 | jpn | |||||
| 資源タイプ | ||||||
| 資源 | http://purl.org/coar/resource_type/c_46ec | |||||
| タイプ | thesis | |||||
| その他のタイトル | ||||||
| その他のタイトル | Efficient life-inspired motion control for biped walking based on virtual stretching leg model | |||||
| 著者 |
河邊, 貴之
× 河邊, 貴之 |
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| 著者別名 | ||||||
| 識別子Scheme | WEKO | |||||
| 識別子 | 10579 | |||||
| 姓名 | Kawabe, Takayuki | |||||
| 著者所属 | ||||||
| 著者所属 | 東京大学大学院工学系研究科電気系工学専攻 | |||||
| 著者所属 | ||||||
| 著者所属 | Department of Electrical Engineering and Information Systems, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo | |||||
| Abstract | ||||||
| 内容記述タイプ | Abstract | |||||
| 内容記述 | 近年、生体の特徴をロボットに取り入れ、より高度な運動機能を実現しようとする試みがなされている。従来のヒューマノイドロボットは、各関節に独立なアクチュエータを配置し、それらを協調的に駆動させることで、高度な運動機能を達成してきた。しかし、生体は二つの関節を同時駆動する二関節筋を持っているため、ロボットとは根本的に異なる構造および制御方法による運動を実現しているのである。このように、生体とロボットとの間には大きな隔たりがあり、それらの間を埋めるような理論の登場が期待されてきた。先行研究において、二関節筋に代表されるヒトの構造的特徴を取り入れることで、ロボットアームの制御性能が向上することが実験的に検証された。そこで、本論文ではヒトの特徴を取り入れたヒューマノイドロボットの二足歩行制御を提案する。特にエネルギー効率の良い準受動的歩行に基づき、ヒトの筋骨格構造と制御的な効率に着目することで、歩行と筋骨格構造の本質的特徴を見出し定式化することにより、仮想伸縮脚コンパスモデルの概念に基づく直感的な歩行制御が可能となる。歩行立脚期においては、支点と先端を結ぶ方向への力制御において大きなメリットを持つことを明らかにし、足首を受動関節とした提案する立脚の歩行制御が、ヒトの構造的特徴を取り入れることで簡単化されることを示す。提案手法が、ヒトに近い動作となることをモーションキャプチャによる実際のヒトの歩行との比較により評価を行なった。歩行遊脚期においては、支点と先端を結ぶ方向への運動とハムストリングスの筋活動について考察し、ダイナミクスを活用したより直感的な着地位置制御の定式化を行なった。提案手法の評価を従来法とのエネルギー効率および外乱応答の比較により定量的に示し、提案制御法の優位性を明らかにした。これらの歩行制御手法により、エネルギー効率に優れた準受動的歩行を、支点と先端を結んだ方向への運動に基づく運動制御によって簡単に実現することができる。さらに、提案する歩行制御の実機への適用を行なう際に問題となるのが、バックドライバビリティであり、一般的な減速機付きモータではほとんどバックドライバビリティが失われてしまう。そこで、この問題を解決するための関節受動化制御を導入し、シミュレーションにより詳細な検討を行った。本手法は試験機を用いた実機検証を行い、設計上の問題点により、十分な性能を発揮することはできなかったものの、制御的にバックドライバビリティを持たせることに成功した。以上の検討より、ヒトに学んだ歩行立脚期・遊脚期における運動制御が、支点と先端を結ぶ直線方向の運動に基づくことが導かれ、ヒトが歩行モデルとして仮想伸縮脚コンパスモデルを用いた制御を行なっていることを理論づけた。これらの提案する歩行制御則は、よりヒトらしい歩行に対して、構造的・運動的特徴からアプローチした結果であり、ロボットにおける効率の良い二足歩行の運動制御に大きく貢献する。 | |||||
| 書誌情報 | 発行日 2013-03-25 | |||||
| 学位名 | ||||||
| 学位名 | 修士(工学) | |||||
| 学位 | ||||||
| 値 | master | |||||
| 研究科・専攻 | ||||||
| 工学系研究科・電気系工学専攻 | ||||||
| 学位授与年月日 | ||||||
| 学位授与年月日 | 2013-03-25 | |||||
