「Ｈ５」プロジェクト

概要

　本プロジェクトでは、人間型ロボットにおける動力学安定を考慮した動作の生成を主に行っている。

　これまでに、基本歩行、視覚を用いた脚腕協調による対象物へのアプローチ、自由度配置が相似な人形型入力デバイスや、ポヒマスセンサを用いて、姿勢を教示することによる動力学安定な動作生成の研究を行ってきている。

ヒューマノイド「Ｈ５」

　全高 1270m、重量 33kgで、全30の制御自由度を持つ。各部への自由度配置は、脚部左右各６自由度、腕部各６自由度、グリッパ各１自由度、頭部４自由度である。
　腹部に産業用PC及び入出力ボードをを搭載し、モータのソフトウエアサーボを含むロボット全体のコントロールを行っている。無線LAN及び、映像トランスミッタを搭載し、外部とのケーブルは、電源線のみとなっている。無線LAN利用により、外部端末よりの制御、モニタを行える環境となっている。

基本歩行

歩行実現の方法は以下の通りである。
ZMP(Zero Moment Point)の位置を非転倒性の安定規範として、設計者が与えたZMP軌道を満足する歩行動作パターンを事前に計算機シミュレーションによって得る。得られた歩行パターンを実行する際、足裏に設置した感圧センサの情報を元に、その値がシミュレーションでの設定値と合うように、体幹の運動軌道にフィードバックを加える。

視覚を用いた脚腕協調による対象物へのアプローチ

まず、いくつかの安定な代表軌道の合成により、任意の位置へ足を一歩踏み出す動力学的安定な軌道を生成するシステムを構築した。
頭部の２台のカメラにより、対象物を発見追従し、ステレオ視により、対象物のロボットからの位置を同定し、その位置に応じて、歩を進め、至近距離にて腕でつかむことにより、物体へのアプローチを行った。

動力学安定全身動作生成の研究

まず、姿勢の教示システムとして、自由度配置が相似で、大きさが３分の１の姿勢入力デバイス及び、ポヒマスセンサを用いた姿勢入力システムの開発を行った。入力された姿勢列に対し、動力学的安定に変形し、多様な動作を実現する研究を行っている。

次期ロボットの開発(「Ｈ６」プロジェクト)

「Ｈ５」プロジェクトでの知見を元にして次期ヒューマノイド「Ｈ６」を開発中である。腕部の出力を強化することにより、より全身での動作を指向し、また、全身にセンサを分布させ、全身で外界と接触が関知できるロボットシステムを構築する。

発表論文

[1] 長阪憲一郎, 近野 敦, 西脇光一, 北川 知伸, 杉原知道, 稲葉雅幸, 井上博允
    ダイナミックヒューマノイドH5の開発
    第16回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    pp.837-838, 1998.

[2] 西脇 光一, 長阪 憲一郎, 稲葉 雅幸, 井上 博允
    ヒューマノイドH5におけるダイナミック動作構築のための動力学
    シミュレーション環境,
    第16回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    pp. 839-840, 1998.

[3] Ken'ichirou Nagasaka, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue,
    Walking Pattern Generation for a Humanoid Robot Based on 
    Optimal Gradient Method,
    Proc. of 1999 IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics
    pp.VI-908 - VI-913, 1999.

[4] Koichi Nishiwaki, Ken'ichirou Nagasaka, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue,
    Generation of Reactive Stepping Motion for a Humanoid 
    by Dynamically Stable Mixture of Pre-designed Motions,
    Proc. of 1999 IEEE Int. Conf. on Systems, Man, and Cybernetics
    pp.VI-902 - VI-907, 1999.

[5] 長阪 憲一郎, 稲葉 雅幸, 井上 博允
    最適勾配法を用いた人間型ロボットの動歩行パターン生成,
    ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC '99),
    2P1-78-110, 1999.

[6] 西脇 光一, 北川 知伸, 長阪 憲一郎, 杉原 知道, 稲葉 雅幸, 井上 博允,
    ダイナミックヒューマノイド「Ｈ５」における視覚連動型踏み出し動作の実現,
    ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC '99),
    2P1-78-111, 1999.

[7] 長阪 憲一郎, 稲葉 雅幸, 井上 博允,
    体幹位置コンプライアンス制御を用いた人間型ロボットの歩行安定化,
    第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集,
    pp.1193-1194, 1999.

[8] 長阪 憲一郎, 稲葉 雅幸, 井上 博允,
    動力学動作変換フィルタを用いた人間型ロボットの全身行動設計,
    第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集,
    pp.1207-1208, 1999.

[9] 北川 知伸, 長阪 憲一郎, 西脇 光一, 稲葉 雅幸, 井上 博允,
    遺伝的アルゴリズムを用いた人間型ロボットの脚腕協調動的起立動作の生成,
    第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集,
    pp.1191-1192, 1999.

[10] 杉原 知道, 長阪 憲一郎, 稲葉 雅幸, 井上 博允,
    人間型ロボットの関節トルク最小化に基づく目標ＺＭＰ軌道の生成,
    第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集
    pp.1189-1190, 1999.