省自由度機構を用いた二足歩行ロボットの開発

摘要

歩行ロボットを人間社会で動作をさせるには地面の形状に合わせた歩行の生成が必要である．そこで，われわれは，地面の形状変化として床面角度が変化した場合でも，適応的な歩行が実現できる歩行制御法の提案を目的としている．これまで,われわれは床反力情報をフィードバックすることで地面の傾斜角度に依らず同一の制御則で足踏み運動が実現できる制御法を提案してきた．次のステップとして，この制御法を拡張し，傾斜角度が変化しても同一制御器で歩行の継続が可能な制御方法の提案とその実験的検証を目指す．本研究ではその実験のために必要なロボットの製作を行う．実験では，傾斜角度が未知な斜面での歩行を実現することが目標となる．その歩行を直進に限定すると，より少ないモータで歩行ロボットが作製できる可能性がある．従来の二足歩行ロボットは，３次元空間で自由な移動を行わせるために，片足６自由度ずつの１２自由度をもたせ脚機構が開発されてきた．しかし，ロボットの自由度の数だけモータが必要となる．多くのモータの搭載は重量の増加を招き，その影響で必要となる大きな駆動力はエネルギー効率を悪化させる．そこで，様々なロボットの軽量化に対する試みが行われている．本研究では，ロボットの歩行運動を坂道での直進に限定することで，膝関節と股関節の自由度を機構的に削減した省自由度歩行ロボットの開発を行う．自由度を減らすことにより，モータの数を減らし，重量の削減を目指す．高価なモータを減らすことで，製作コストを低減できるため，より安価なロボットを実現でき，普及に貢献することができる．