マルチロコモーションロボットによるブラキエーション運動制御－エネルギーに基づくSwing-back制御

摘要

近年，人間や生物が行う動的で巧みな運動を工学的に実現しようと試みた研究が盛んに行われ，これまでに様々な運動が実現されてきている．しかし，それらの研究の多くは，ある特定のタスクに特化して設計されたロボットによる運動の実現を目的としているため，想定された外部環境は静的かつ限定的なものであり，残念ながら人間の住環境における実用化までには多くの問題が残されている．一方，地球上で暮らす高度な生物は，環境の変化に応じて様々な機能を使い分けることで，その活動範囲を広げていると考えられる．したがって，将来人間の住空間での活躍が期待されるロボットにおいても，1台のロボットが多機能性を有し，それらを自ら環境に応じて選択することでこれまでにない優れた環境適応能力を発揮することが期待できる．このような観点から，我々はロボットに求められる代表的かつ重要な機能として移動機能に着目し，まったく新しい生物規範型ロボットとしてFig.1に示すような様々な移動形態を有するマルチロコモーションロボットという概念を提案してきた．生物は様々なタイプの移動機能を持つが，主なものとして，通路などの幅が狭い空間での2足歩行運動，不整地での安定した4足歩行運動，さらに足場のない所では頭上の枝や柱にぶら下がって両腕で移動する枝渡り運動（ブラキエーション）を取りあげ，プロトタイプとして開発したゴリラロボットによりハードウェア·ソフトウェア両面でのシステム開発を目指した研究に取組んできている．本論文ではこれらの移動形態の内，テナガザルやオランウータンなどが行う，重力を利用しながら両腕で枝から枝へと空中を移動するブラキエーションの実現について述べる．本論文は以下のように構成されている．2章では，両腕把持期における励振動作（Swing-back動作）と片腕支持期における移動動作（Locomotion動作）で構成された目標運動となる連続ブラキューションについて述べた後，おのおのの動作のコントローラ設計手法について説明する．3章では，実機による実験を行い，提案する手法の有効性を示す．最後に，4章で本論文のまとめおよび今後の課題について述べる．