ヒト型モデル

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ヒト型モデル

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/15 05:37 UTC 版)

「二足歩行ロボット」の記事における「ヒト型モデル」の解説

ヒト型二足歩行ロボットの制御モデル。円筒形はモーターの配置を表す。二足歩行ロボット研究の初期に多く見られた胴体の無いタイプ。脚の揺動の影響が大きく、歩行制御は困難だった 胴体のあるヒト型二足歩行ロボットの制御モデル。現在のヒト型二足歩行ロボットでは多くがこのタイプ。ただし、図では脚を駆動するモーターが胴体に配置されているが、実際にこのようにモーターを配置されたロボットは無い。胴体にはバッテリーや制御装置が組み込まれる 多くの二足歩行ロボットがZMPによる重心の位置と速度の制御により歩行を行うが、この場合どうしても足首トルクが必要になる。足首のアクチュエータにより末端重量が増加すると、安定領域が狭くなるうえに、歩行時の重心変動が激しくなり、著しく制御が困難になる。ヒト型ロボットでは上半身の動作により、重心変動を打ち消す、あるいは緩和することが出来る。 胴体はヒトに似せて、垂直に立った形になる。そのため胴体の重心位置は股関節よりかなり上に位置することになり、偏心モーメントを持っている。そのためロボットが歩行を始めると、その反動が胴体にモーメント力として伝わることになる。このモーメント力を床面まで伝えて打ち消す必要があるので、脚の各関節にはかなり強力なアクチュエータと大きな足裏が必要になる。ヒト型モデルは動的バランスを取るために足首トルクが必要なのである。人間の脚も鳥などと比べると太く頑丈なのも同じ理由からである。そのためヒト型モデルのロボットは頑丈なものになる傾向がある。大型のロボットでは高価なサーボモーターやハーモニックドライブなどが必要になり、製造コストが高い。 生物における直立二足歩行も胴体の重心位置が股関節の位置と一致せず、胴体から巨大なモーメント（回転力）が発生する。これを筋肉で抑えないといけないため、太い脚とそれを動かすための余分なエネルギーが必要となる。自然界で直立二足歩行があまり見られないのはエネルギー効率が悪いためであると考えられている。