ロボット
New 世界初! 綱渡りをする二足歩行ロボット
【ＰＲＩＭＥＲ-Ｖ４】
小型二足歩行ロボットに綱渡りをさせてみました。
一見、腕の慣性モーメントだけでバランスを取っているように
見えますが実際には（腕の回転角が小さすぎそれだけでは十分な
反動トルクが得られませんので）腕を少し下げその振りによる
反動（ロボット座標上の重心移動で生じるロープ支点の反作用）
なども利用しています。
■Ｑ&Ａ
無線で操作しています。ロボットが綱の上に立っているときはその乱れに応じて色々なパラメータを 調整したり体勢をかえてみたり結構忙しいです。 状態に応じたパラメータ等の調整は全自動にすることも可能ですが今のほうがゲーム性があって面白いので当分このままにします。 主な調整内容は、傾き角に対する比例係数の調整、微分係数の調整、立ったり座ったり進んだりすることで腕の触れ幅を抑制する等です。
・なぜ摺り足なの？
本当は、足を交互に繰り出し歩くような格好にしたかったのですが、一本足状態になったとき上げている側の足が振動してしまい（ 間接部分の微妙なガタの為）断念しました。ただ、間接部分の機構を工夫すればそれも可能かと思います。
・腕が元々のものと違うのはなぜ？
バランス制御量に長周期成分と短周期成分がありまして、元々の腕では間接部の遊びの影響で短周期調整が不安定（微振動を吸収してしまう） ことからガタの少ない特別な腕に付け替えています。ただし、腕の長さは同じです。
・足裏に特別な機構があるの？
ロープをキャッチするための溝が付いています。 もしかしたら、両足をロープに対して山型に支えていますので足裏にラバー等を貼れば溝がなくてもいけるかもしれません。
・動きが滑らかに見えるのはなぜ？
サーボ駆動の最初と最後を急峻な制御ではなく、ある関数を適用して滑らかなカーブにしているためだと思います。
・ロボットを倒さないための特別な支持機構があるの？
特にありません(磁石も使ってません)。純粋に腕の振りなどによるバランス制御のみによって体勢を維持します。 （胸にホイールも仕込まれていません）
・Do you have IMU's and such?(姿勢計測ユニットのようなものは付いてますか)
An inclination sensor is only a rate gyro of a roll axis.（傾きセンサはロール軸のレートジャイロのみです)
・背後のホワイトボードに書かれているものは？
色々なメモ書きや検討中の課題などです。本当は消したかったんですが後で困ると思いそのままにしてしまいました。 見苦しいものが写り込み申し訳ありません。
・ロープの材質は?
4mmのスチール製ワイヤーロープです。弛むと不安定になりますので１t以上の力で引っ張っています。 今回は、単線のワイヤーを利用しましたが、通常の編んだロープでも同じ張力が掛けられれば難易度は 変わらないと思います。
◆バランスを取る二足歩行ロボット◆
【ＰＲＩＭＥＲ-Ｖ３】
小型二足歩行ロボットのバランス性能を試す動画です。一本足立ちの状態で腕や足におもりを吊るし
バランスを取る実験や、斜面での前進・後退・回転動作や、押されても踏ん張る
ようすを収めました。
■ 斜面を歩く
斜面を歩行します。
水平面内、全方向の傾きを検知し、
バランスを維持しながら登る・降りる
回転など、転倒すること無く歩くこと
ができます。
■ 押されると踏ん張る
押されると踏ん張り、転倒を回避します。
水平面内、全方向の傾きや、転倒速度を
検知し、押された方向と反対方向に脚を
広げ、踏ん張ります。
◆自転車に乗る二足歩行ロボット◆
【ＰＲＩＭＥＲ-Ｖ２】
小型二足歩行ロボットを自転車に乗せてみました。実際に自身の足でペダルを漕ぎ、
ハンドル操作のみによってバランスを維持します。
これまでの小型自転車（orバイク）では、前輪のジャイロ効果を利用したバランス無制御タイプ
（ラジコンバイク/自転車）や、ロール軸で回転するホイールの回転モーメントを利用するものが殆どでしたので、
この自転車ロボはある意味世界初なのかもしれません。
動画に対するコメントでこのような質問が幾つかありましたが、これは撮影当日、転倒したらマズイと思い 急遽取り付けた衝撃吸収用のピアノ線です。
・一人で操縦と撮影をしたの？
操縦は私が、撮影は助手(妻)に手伝ってもらいました(前日、撮影の特訓を行なったのですがどーもこれ以上にはうまく撮れないようです）
－－－－－－以下技術的な内容－－－－－－
■コンセプト
・方向転換方式： 前記のバランス制御で敢えてバランスを崩すことによりハンドルを切る、技術的に最も 難しくかなり苦心した部分（切り始めの角度オフセット量を大きく取ることで一瞬逆ハンドルとなり、 重心が目的の方向に移動する）
・絶対角度の算出： レートジャイロからの角速度を単純に矩形積分して絶対角を得る（走行中のロール角や ジャイロの基準電位の平均値を求めて補正）
・停止制御： ブレーキが無い為、足を着いて停止する(笑)、足の角度が難しく多少前に突き出すことで 運動エネルギーをロボットの横震度に変えている。足の地上高と、股関節角度と、股関節サーボの電流制限値と、 ロボットの固有振動数との関係が重要、ここがうまく設定されていないと股関節サーボがトルク負けを起こし転倒する。
・ペダル駆動： 単純に固定モーションで足を回すだけでは路面負荷によってペダル実際角とサーボ指示角との間に ズレが生じ、結果サーボに無理な力が加わり、最悪サーボを壊してしまう、これを回避するため ペダルの実際角度に６度程位相を進めて足を回している。 ペダルは実際の自転車にはあるラチェット機構が無い為、前記位相差を遅れに設定するとブレーキ的な効果を得ることもできる。
ハンドル切角：45°Max 速度：約10Km/h バッテリ：10.8V(750mAm)
サーボ：14Kg-cm,0.14s/60deg(17個) ジャイロ：Roll,Yaw 無線：ADバンド
コントロールボード：自作（コア・SH7125）
①右足をペダルに乗せ、左足爪先を地面に着け発進待機 ②左足を地面から離し即ペダルに乗せて発進 ③走行速度を変える ④両足を伸ばして着地（停止） ⑤停止後、地面を蹴って前進/後退 ⑥腕を振る（左/右） ⑦手を腰位置に置く ⑧ハンドルから離した手をまたハンドルに戻す
※製作にはROBO-ONE on PC 5thの賞金を活用させて頂きました。
【創発モデル】
人間をモデルとした新歩行方式の物理シミュレーション。
（歩行動作の創発、間接駆動に関する逆モデルの自己組織化、
ＣＰＧ、原始反射（自動歩行反射）、小脳を模倣した上体垂直制御）
「ROBO-ONE on PC 5th」シミュレーション部門で一部発表、
そのときの説明資料を公開します。
【ＰＲＩＭＥＲ】
実際の小型二足歩行ロボットに新歩行アルゴリズムを適用。
ROBO-ONE on PC 5th 実機部門の課題（竹馬ロボット）に挑戦しました。
【ＭＲ１】
MR1は僅か４個のサーボでニ足歩行（動歩行）を実現しました。
一般のニ足歩行ロボットのように脚部の駆動に１０個程の
サーボを使用するものと比べ極めて簡易な構造です。シンプルにするこでと
歩行制御の基本的な要件や問題点がむしろ明確になる、と考え製作しました。
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人工知能
【ArtificialBrain】
プログラマブルなニューラルネット（自作）を利用し
意識の機能的側面（注目点の排他的特性、先読み・・etc.）や
報酬(快)を求め苦を回避する本能、汎化・統合・カテゴライズ機能などをプログラムしてみました。
また本システムの中心要件、超越論的自己反省（認識手段そのものへの回帰）を意識し追求すべく
処理の対象を主にシステム自身とすることで学習機構・メタ学習機構・・の多重化、自己組織化を図ります。
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-Guero-
・Dr.Guero： ドラゴンボール大ファンの妻が付けた呼名
(ロボット製作に感け家事に協力しない悪のイメージ。。らしいです)