2足歩行ロボットの軌道追従制御における最大出力許容集合と転倒回避制御への応用

摘要

本論文では，2足歩行ロボットの運動制御において，レギュレータによる直立バランス保持制御と目標軌道への追従制御の2種類のコントローラをMOA集合に基づいて切り替える枠組みを示した．特に，（1）軌道追従制御におけるMOA集合の定式化を行った．時間関数で与えられる目標軌道と支持多角形の変形に対しても無限時間ステップ先まで拘束条件を保証するような状態集合が計算できる．（2）直立バランス保持制御（レギュレータ）と，踏み出し動作への軌道追従制御をMOA集合に基づいて切り替える転倒防止制御の例を示した．大きな外乱が加わり，現在の状態がレギュレータのMOA集合から外れる場合でも，踏み出し動作を適用することでCOPの拘束条件を満足しながら運動を切り替えることができる．（3）目標軌道の修正と着地位置制御を併用することでMOA集合を変形する方法を示した．この手法により，より大きなMOA集合を得るような目標軌道を設計することやリアルタイムに目標軌道を修正することができる．さらに，修正した目標軌道をデータベースに蓄えていくことでロボットの転倒回避能力の向上につながる．なお，本論文では簡単のため1歩の動作について目標軌道を修正する方法を示したが，複数歩の動作にも拡張可能である．これについては別報にゆずる．