受動的動歩行の性質を利用した脚歩行ロボットの一設計方法－適応的機能を使用した形状と関節自由度構成の設計

摘要

“受動的動歩行”とは，アクチュエータやセンサ，制御といったものを一切使用せずに重力とロボット自身のダイナミクスを利用して緩やかな坂道を歩き降りてくる歩行動作である．この歩行動作では歩行時のエネルギー効率の高さや動作の滑らかさが特長として挙げられることより，上述の「脚歩行に適した構造·構成となっている脚歩行ロボットハードウェア」の候補と考えられる．この“受動的動歩行”が実現可能な脚歩行ロボットを定量的に設計する方法と，設計した脚歩行ロボットの動作制御に適した制御方法を確立することができたならば，構造系と制御系の同時設計の概念に沿った脚歩行ロボット設計とその動作制御系設計が実現可能でき，より良い脚歩行ロボットの設計が可能となる．ところで，受動的動歩行が可能な脚ロボットの設計方法は，従来研究でもいくつか提案されているが，それらに対して本研究では脚歩行ロボットの最適設計としての構造系と制御系の同時設計という観点から，受動的動歩行が可能な脚歩行ロボットの具体的な設計方法の確立を試みる．本稿は，受動的動歩行に発現する適応的ふるまい（以下適応機能と記述する）を利用し，さらにその適応機能を使用した脚歩行ロボットの平地でのリミットサイクル歩行への展開を試みることで本設計手法による設計可能性を提示するものである．