多自由度跳躍ロボットの設計－基本設計と計算機シミュレーション

摘要

我々は，「跳躍」「宙返り」「段差飛び乗り」といった運動を行う，多自由度のリンク系によって構成されたロボットの実現を目指して研究を行っている(Fig.1)．これは，脚型移動ロボット，ヒューマノイドロボット等の性能向上のためであると考えている．本論文では，このようなロボットを多自由度跳躍ロボットと呼ぶことにする．多自由度跳躍ロボットの実現を考えた場合，次のような課題に直面する．まず，制御上の課題が挙げられる．多自由度跳躍ロボットは，足が床から離れた後，重心廻りの角運動量が一定というノンホロノミック拘束を受けるが，空中で巧みに姿勢を制御することで目標状態に到達させるというノンホロノミック制御の課題である［1］．さらに，機械設計上の課題が挙げられる．多自由度跳躍ロボットには，重力に抗した方向を含め，様々な方向に俊敏な運動をしなくてはならないという，現在のアクチュエータの性能から見て極めて厳しい要求が課されるが，その要求を満たしうる各種設計パラメータを設定するという課題である［2］［3］．このように，多自由度跳躍ロボットは，制御の面から見ても，機械設計の面から見ても興味深い課題を有する研究対象であり，その実現過程で得られる知見は，特に，ノンホロノミック制御の実機械システムへの適用，および，多自由度機械設計の分野に，広く応用できるものと期待できる．