歩行パターンを用いない歩行制御
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「歩行パターンを用いない歩行制御」の解説
静歩行にしてもZMPにしても、歩行パターンを使う歩行は積極的に重心位置を制御することで歩行を行うが、重心位置を制御しない歩行制御法もある。アルゴリズム歩行、倒立振子モードによる歩行制御、イベント歩行、リズム運動を軌範とする歩行制御などがそうで、研究者により呼び方と制御方法は様々だが、重心位置を積極的に制御しない点では同じである。また、受動的に重心位置が変化する点ではパッシブウォーキングと親和性が高い。 竹馬型二足ロボットやトリ型二足歩行ロボットなど無質量脚モデルに近い二足歩行ロボットで適用例がある。アルゴリズムを使った歩行制御のメリットは、運動方程式を解く必要が無いので衝撃緩衝機構が付けられること、工作精度が低くてもいいので製造コストを抑えられること、運用中に発生する障害（転倒によるフレームの歪み、駆動系の不具合）、負荷の変動に対応できるので荷物の運搬や外力の作用に対応できること、などがある。また、エネルギー保存則に則した動作が可能になるため、歩行パターンを用いる歩行制御に比べ、格段にエネルギー効率を高くできる。 例としてあげると、左の動画は下の数式により得られた二足歩行の動作シミュレーションである。非常にシンプルな数式で歩行が生成されており、遊脚着地位置とキック力を恣意的にずらすことで方向転換や速度制御を行なっている。1つのベクトルで歩行を制御できるので、操縦桿とアクセル・ブレーキでロボットをコントロールすることが可能になっている。 p = q A + q ˙ B − v C {\displaystyle p=qA+{\dot {q}}B-vC} ここで p = ( p x , p y , p z , p t ) {\displaystyle p={\begin{pmatrix}p_{x},&p_{y},&p_{z},&p_{t}\end{pmatrix}}} 着地位置ベクトル。着地点のxy座標、キック力、軸足交換タイミング q = ( q x , q y , q z , q t ) {\displaystyle q={\begin{pmatrix}q_{x},&q_{y},&q_{z},&q_{t}\end{pmatrix}}} 重心位置または胴体等の中心位置の座標ベクトル q ˙ {\displaystyle {\dot {q}}} qの時間微分、つまり速度。 v {\displaystyle v\,} 方向指示ベクトル。 A , B , C {\displaystyle A,B,C\,} 係数マトリクス なお、本稿では文章構成上、歩行パターンを用いる歩行制御(重心位置を制御する歩行制御)、歩行パターンを用いない歩行制御(重心位置を制御しない歩行制御)に分けられた文脈となっている。近年、パッシブウォーキングに関するが研究が進んでおり、従来の歩行制御法とのカテゴライズが形成されつつあるも、この分け方が必ずしもオーソライズされた概念ではないことは注記しておく。
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