過去の研究
反射的行動に基づく四脚ロボットの歩行の創発
Quadruped Walking Based on Reflective Behaviors
研究背景：
四脚歩行ロボットの制御としてオーソドックスなのは，1:設計者 がペース，トロットなど，ロボットの歩容(歩行パターン)を決める， 2:歩行パターンにしたがって，各脚の動きが決まる，3:そ の脚の動きに基づいて，各関節の目標値が計算される，4:その目標 値に追従するようにサーボを適用する，という方法である．ロボットに視覚セ ンサなどの外界センサが搭載され，環境の観測ができる場合には， センサからの情報に基づいて歩容パターンを変え，上記の手続きに従って環境 変化に適応する．容易に想像がつくように，このような方法を用いた場合，セ ンサからの情報を複数段にわたって処理するため，処理に時間 がかかり，その結果環境に対する反応速度は下がる．また，あらかじめ 決められた歩容の範囲内での適応ができるのみで，状況に応じて脚の動かし方 を柔軟に変化させることは困難である．
研究目的と成果：
本研究の目的は，環境変化に対して柔軟に適応できる四脚ロボット の構築である．環境に対する適応性を向上するためには，環境の状態を観測す る外界センサの信号を，できるだけ速く，しかも直接制御に反映させることが キーとなる(視覚サーボと同じ考え方，サブサンプションアーキテクチャの基 本でもある)．
そこで，このような制御を実現するためのアーキテクチャとして，視 覚サーボによる制御と，脚先に備え付けられた力センサに基づく運 脚制御の組み合わせを作り，これによって，陽に歩行/歩容を計画するこ と無しに歩行が創発(emergence)されることを示した．
論文：
- Koh Hosoda, Takahiro Miyashita, and Minoru Asada, ``Emergence of Quadruped Walk by a Combination of Reflexes'', Proc. of the International Symposium on Adaptive Motion of Animals and machines, CD-ROM, 2000.
- Takahiro Miyashita, Koh Hosoda, and Minoru Asada, ``Reflective walk based on lifted leg control and vision-cued swaying control'', Proc. of 1998 BSMEE International Symposium on Climbing and Walking Robots(CLAWAR'98), pp.349--354, 1998.
- Takahiro Miyashita, Koh Hosoda, and Minoru Asada, ``Hybrid Structure of Reflective Gait Control and Visual Servoing for Walking'', Proc. of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems 1998 (IROS '98), pp.229--234, 1998.
- Koh Hosoda, Takahiro Miyashita, Susumu Takeuchi, and Minoru Asada, ``Adaptive Visual Servoing for Legged Robots --Vision-Cued Swaying of Legged Robots in Unknown Environments--'', Proc. of IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems 1997 (IROS'97), pp.778--784 1997.
- Takahiro Miyashita, Koh Hosoda, and Minoru Asada, ``An Environmental Representation for a Legged Robot Based on Visual Guidance'', Proc. of 6th European Workshop on Learning Robots (EWLR-6), pp.121--126, 1997.
- Koh Hosoda, Mitsuhiko Kamado, and Minoru Asada, ``Vision-based servoing control for legged robots'', Proc. of IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.3154--3159, 1997.
関連項目：
- ロボット座標系と世界座標系についての参照フレーム問題
- 視覚サーボ
視覚と力覚を持つロボットの適応的制御系
Hybrid Vision/Force Servoing Control
研究背景：
研究目的と成果：
論文：
関連項目：
カメラのズーム機構を利用した視覚サーボ
Visual Servoing Utilizing Zoom Mechanism
研究背景：
研究目的と成果：
論文：
関連項目：
適応的視覚サーボ
Adaptive Visual Servoing
研究背景：
研究目的と成果：
論文：
関連項目：
マクロ・マイクロマニピュレータシステムの設計と制御
Macro/Micro Manipulator Systems
研究背景：
柔軟なマニピュレータによって，振動やたわみの影響をなるべく押さえて 作業を実現する方法の一つとして，マニピュレータの先端により剛性が高く， 小さいマニピュレータを取り付ける，マクロ・マイクロマニピュレータ(親子 アームなどと呼ばれることもある)の構成が考えられる．例えば，スペースシャ トルに搭載されるアームや，高圧電線作業用のマニピュレータなどにこのよう なマクロ・マイクロマニピュレータが採用されている．
研究目的と成果：
この研究では，柔軟なマクロマニピュレータが生じる振動やたわみを，よ りサイズの小さいマニピュレータで補償できるかどうかを幾何学的に調べ，準 静的な制御によって補償する準静的，あるいはマニピュレータ全体の動力学的 な性質までを考慮して制御する動的軌道制御，そして振動によって生じる力の ふらつきを補償する力制御を提案し，実験的にその有効性を検証している．
論文：
- 吉川恒夫，細田耕，土井利次，" マクロ−マイクロシステムによるフレキシブルアームの動的軌道制御"， 日本ロボット学会誌，12巻，2号，pp.131-135，1994．
- 吉川恒夫，細田耕，"マクロ・マ イクロシステムによるフレキシブル・マニピュレータの制御"，日本ロボッ ト学会誌，12巻，2号，pp.39-44，1994．
- 吉川恒夫，細田耕，土井利次，" マクロ−マイクロシステムによるフレキシブルアームの準静的軌道制御"， 日本ロボット学会誌，11巻，1号，pp.140-147，1993．
- Tsuneo Yoshikawa, Koh Hosoda, Kensuke Harada, Atsushi Matsumoto, and Hiroki Murakami, ``Hybrid Position/Force Control of Flexible Manipulators by Macro-Micro Manioulator System'', Proc. of IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.2125--2129, 1994.
- Tsuneo Yoshikawa, Koh Hosoda, and Toshitsugu Doi, ``Dynamic Trajectory Tracking Control of Flexible Manipulator by Macro-Micro Manipulator System'', Proc. of IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.1804--1809, 1994.
- Tsuneo Yoshikawa, Koh Hosoda, and Toshitsugu Doi, ``Quasi-Static Trajectory Tracking Control of Flexible Manipulator by Maco-Micro System'', Proc. of IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.(3)210--215, 1993.
関連項目：
フレキシブルアームのモデル化と制御
Modeling and Control of Flexible Manipulators
研究背景：
宇宙でロボットアームを使用する場合，扱う対象物は大きく，そのためにアー ム自体が非常に長尺である反面，打ち上げにかかるコストを小さく するため，重量はできるだけ小さいほうがよい．したがってロボッ トアームは，必然的に剛性が低くなり，振動数の低い振動 を発生する．このような振動を制御し，高速高精度の動きを実現することが必 要とされている．このような問題は宇宙では顕著であるが，地上の長尺な一般 的アームにも発生する問題である．このようなアームのことをフレキシブ ルアームと呼ぶ．
研究目的と成果：
この研究では，フレキシブルアームの振動を押さえ，いかにして制御するかと いう振動制御を実現するため，アームの振動をモデル化する方法，振動を抑制 する制御則，および振動する長尺なアームの先に，小さいマイクロアームを取 り付けて，先端での振動を保証する方法について研究した．
まず振動をモデル化する方法であるが，先端の負荷が非常に大きく，アー ム自体の質量が無視できるような場合の３次元ばね・質量モデル， アーム自体の質量が無視できない場合に，簡単な試行実験によってパラメータ を同定できる仮想剛体リンク・受動関節モデルを提案した．
３次元ばね・質量モデルを用い，３関節２リンクのPUMA型アームについて， 振動抑制制御を導き，実験により制振効果を検証した．
論文：
- Tsuneo Yoshikawa and Koh Hosoda, ``Modeling of Flexible Manipulaotrs Using Virtual Rigid Links and Passive Joints'', The International Journal of Robotics Research, Vol.15, No.3, pp.290--299, 1996.
- 細田耕，吉川恒夫，"平面2自由 度フレキシブルアームの軌道制御"，日本ロボット学会，11巻，7号， pp.134-140，1993．
- Tsuneo Yoshikawa, Hiroki Murakami and Koh Hosoda, ``Modeling and Control of a Three Degree of Freedom Manipulator with Two Flexible Links'', Experimental Robotics II, The 2nd International Symposium, Springer, pp.531--545, 1993.
- 吉川恒夫，細田耕，"仮想的な剛 体リンクと受動関節を用いたフレキシブルアームのモデリング"，計測自動 制御学会論文集，27巻，12号，pp.1389-1395，1991．
- Tsuneo Yoshikawa and Koh Hosoda, ``Modeling of Flexible Manipulators Using Virtual Rigid Links and Passive Joints'', Proc. of IEEE/RSJ Int. Workshop on Intelligent Robots and Systems(IROS'91), pp.967--972, 1991.
- 吉川恒夫，村上弘記，細田耕， "2本のフレキシブルリンクを有する3自由度マニピュレータのモデリングと 制御"，日本ロボット学会誌，9巻，1号，pp.1-10，1991．
- Tsuneo Yoshikawa, Hiroki Murakami and Koh Hosoda, ``Modeling and Control of a Three Degree of Freedom Manipulator with Two Flexible Links'', Proc. of IEEE Int. Conf. on Decision and Control, pp.2532--2537, 1990.
- Tsuneo Yoshikawa, Hiroki Murakami and Koh Hosoda, ``Modeling and Control of a Three Degree of Freedom Manipulator with Two Flexible Links'', Proc. of Japan-U.S.A. Symp. on Flexible Automation, pp.965--971, 1990.
関連項目：
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