4脚移動ロボットの歩容制御に関する研究 4キャク イドウ ロボット ノ ホヨウ セイギョ ニカンスル ケンキュウ

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著者

    • 安達, 弘典 アダチ, ヒロノリ

書誌事項

タイトル

4脚移動ロボットの歩容制御に関する研究

タイトル別名

4キャク イドウ ロボット ノ ホヨウ セイギョ ニカンスル ケンキュウ

著者名

安達, 弘典

著者別名

アダチ, ヒロノリ

学位授与大学

筑波大学

取得学位

博士 (工学)

学位授与番号

乙第1515号

学位授与年月日

1999-03-25

注記・抄録

博士論文

脚移動ロボットの歩行方法は、静的歩行と動的歩行に大別される。ロボットの重心の水平面への垂直投影点が、脚の接地点を結ぶことでできる支持脚多角形の内部にある場合、静的安定性が保たれていると言い、静的安定性が常に保持されている歩行が静的歩行と呼ばれる。従って、歩行を継続するためには、常に3本以上の脚が接地していることが必要である。一方、静的安定性が確保することができない期間を持つ歩行が、動的歩行と呼ばれる。本研究では、原則的に4脚移動ロボットの静的歩行を取り扱った。動的歩行では、高速で効率的な歩行が可能と言われているが、環境適応や経路変更など、歩行柔軟性に関しては静的歩行の方が有利である。一部、動的歩行の適用も行ったが、あくまで静的歩行の延長上として位置づけ、静的安定性を最大確保する歩行制御手法を採用した。本研究では4脚移動ロボットが機能的に移動するための歩容を取り扱った。そのため、まず単純な歩容を取り上げ、それから順次自由度を増やしてゆく方向で研究の展開を進めた。最初に取り上げた単純な歩容とは、平坦な水平面をロボットが直進する時の歩容である。ここではロボットの重心がその幾何学的中心にあると仮定し各脚は一定の脚軌道を繰り返し動くものとした。異なるのは、互いの脚の運動の位相(タイミング)だけである。このように、単純化、理想化した条件の下で最適化された歩容をベースとして求めた。しかし、この歩容は限られた特殊な環境でしか有効に機能しない。そのため、まず環境に適応するために、脚の軌道の位置が同一という条件をはずした。脚の軌道の位置を可変にすることにより、ロボットの重心位置変動や歩行面の傾斜に対して静的な安定性を確保できる歩容生成手法を考案した。次に、一定の脚軌道を繰り返すという条件を取り除いた。歩容が一定のパターンを持つということは、暗黙のうちにロボットが一定の方向に移動し続けるということを前提としている。しかし、いつでも任意の方向に進路変更が可能な操縦型歩行制御を考えた場合、この前提は無意味のものとなる。そこで、操縦型歩行制御のために、歩容のパターンや周期性にとらわれない歩容生成手法を考案した。本研究の目的は、有効な歩容生成手法の開発であるが、これを実効的なものにするために、すべての手法はできる限り実機での検証を行った。シミュレーションによる検証に留めるのであれば、環境情報などは既知として与えることができるが、実機による実験では、ロボット自身で取得することが必要である。またそのセンシング手法も、より信頼性の高い手法が要求される。環境情報を取得するためには様々なセンシング手法が考えられ、またその手法自体が研究課題ともなっているが、本研究ではより確実な情報として、脚に設置された力センサの情報を利用する歩容生成手法を採用した。

筑波大学博士 (工学) 学位論文・平成11年3月25日授与 (乙第1515号)

目次

  1. 目次 / p1 (0003.jp2)
  2. 第1章 序論 / p3 (0004.jp2)
  3. 1.1 本研究の目的 / p3 (0004.jp2)
  4. 1.2 本研究の概要 / p4 (0005.jp2)
  5. 1.3 本論文の構成 / p5 (0005.jp2)
  6. 第2章 従来の研究と本研究の課題 / p7 (0006.jp2)
  7. 2.1 多脚移動ロボットの機構に関する研究 / p7 (0006.jp2)
  8. 2.2 多脚移動ロボットの歩容に関する研究 / p12 (0009.jp2)
  9. 2.3 多脚移動ロボットの制御システムに関する研究 / p15 (0010.jp2)
  10. 2.4 本研究の課題 / p18 (0012.jp2)
  11. 2.5 本章のまとめ / p19 (0012.jp2)
  12. 第3章 周期的歩容の解析 / p20 (0013.jp2)
  13. 3.1 緒言 / p20 (0013.jp2)
  14. 3.2 歩容の解析法 / p21 (0013.jp2)
  15. 3.3 静的歩行 / p27 (0016.jp2)
  16. 3.4 動的歩行 / p33 (0019.jp2)
  17. 3.5 実験 / p41 (0023.jp2)
  18. 3.6 本章のまとめ / p46 (0026.jp2)
  19. 第4章 適応歩容 / p48 (0027.jp2)
  20. 4.1 緒言 / p48 (0027.jp2)
  21. 4.2 重心位置適応歩容 / p49 (0027.jp2)
  22. 4.3 傾斜面適応歩容 / p54 (0030.jp2)
  23. 4.4 実験 / p59 (0032.jp2)
  24. 4.5 本章のまとめ / p68 (0037.jp2)
  25. 第5章 操縦型歩行制御 / p70 (0038.jp2)
  26. 5.1 緒言 / p70 (0038.jp2)
  27. 5.2 歩行制御法の基本概念 / p72 (0039.jp2)
  28. 5.3 歩行アルゴリズム / p72 (0039.jp2)
  29. 5.4 シミュレーションによる評価 / p76 (0041.jp2)
  30. 5.5 実験 / p82 (0044.jp2)
  31. 5.6 本章のまとめ / p88 (0047.jp2)
  32. 第6章 脚移動ロボットのための制御システム / p90 (0048.jp2)
  33. 6.1 緒言 / p90 (0048.jp2)
  34. 6.2 多脚移動ロボットの制御の特徴 / p90 (0048.jp2)
  35. 6.3 並列処理を用いた制御システム / p91 (0048.jp2)
  36. 6.4 本章のまとめ / p95 (0050.jp2)
  37. 第7章 結論 / p97 (0051.jp2)
  38. 7.1 本研究の成果 / p97 (0051.jp2)
  39. 7.2 残された課題 / p100 (0053.jp2)
  40. 7.3 本研究のまとめ / p101 (0053.jp2)
  41. 謝辞 / p103 (0054.jp2)
  42. 参考文献 / p104 (0055.jp2)
  43. 研究業績 / p109 (0057.jp2)
6アクセス

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    500000185811
  • NII著者ID(NRID)
    • 8000000186094
  • DOI(NDL)
  • 本文言語コード
    • jpn
  • NDL書誌ID
    • 000000350125
  • データ提供元
    • 機関リポジトリ
    • NDL ONLINE
    • NDLデジタルコレクション
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