計測自動制御学会東北支部 第267回研究集会（2011．10．28）
資料番号267−3
小型ヒューマノイドロボットの障害物回避歩行

WalkingwithobstacleavoidanCeforsmallhumanoidrobot
O大和田 翔＊，大久保 重範＊＊）高橋 達也…

OSyoOwada＊，SigenoriOkubo＝，TatsuyaTakahash＊山形大学＊YamagataUniversity
キーワード：ヒューマノイドロボット（humainoidrobot）tH8−3069f，RCB−3HV，センサ（sensor），WindowsVisualStudio2005
連絡先：〒992−8510 米沢市城南4−3−16山形大学 工学部 機械システム工学科 大久保研究室

大和田瓢Tel∴（0238）26−3245，Fax∴（0238）26−3245，E−mai1＝SOkubo◎yz．yamagata−u，aC．jp

1緒言

RS282G S■山IG01¶叫l嘩■uOn
51仙bl

ヒューマノイドロボットは人とその社会との親和性が高く人をサポートさせることに適していると考えられる．本研究ではヒューマノイドロボットに人の環境で行動させるために障害物の回避と段差の上り下りの動作を各センサを用いて行わせることを目的とする．これまで

MotlonContr0lの方法では障害に対して確かな情報を得るのには取り付け位置に問題があったので，今回は膝とつま先の取り付

Fig.l Informantion System

けをやめ，手に取り付けて段差に対して上方から垂直に測定し，より正確に段差の確認を行う．

2 開発環境ロボットは近藤科学から発売されているKHR＿1HVを用いる．センサの値を習得し，値をデジタル情報としI「ig・コⅠⅠ8−二iり69I「て，PCに送信するためにH8−3069Fを使用する．足裏にタッチセンサを使用し，段差や障害物を確認のためにPSDセンサと超音波距離センサを使用する．センサの反応を場合分けし，文字列に分ける関数を製作しH8＿3069Fで文字列送信までの動作を行わせる．RS232Cを経由してC＋＋で製作したプログラムでその文字を確認し必要な動作を行う命令をSerialUS】〕アダプタを経由してRCB−3HVに送信．格納しておいたモーションを再生し動作を行わせる．なお，KHR−1HVの全サーボはこのマイコンにより制御する．情報のやり取りの流れについてはFig，1に示す．

3 ロボットの概要
センサの制御のためのマイコンH8−3069Fについての概要はFig．2に示すKHR−1HVについての概要はTablelおよびFig．3で示す．

4 PSDセンサ
PSDセンサはSHARP社製のGP2D12を使用する．
各使用についてはTable2およびFig．4に示す．電圧のTablel Dataofservo motor
Name

KRS−4024HVKRS−788HV

Size［mm］

43×32．5×32 41×35×21

Weig叫g〕

52．5
9〜12260
ShouldersAppropriatevoltage［V］

Maxmovingangle［deg］

Usedpositon（Pich）×2

47．5

9〜12180

変化に応じて距離を測定するためPCに送信する前にデジタル変換する必要がある．に誤差があるためによる誤動作，同状況下における複数の動作確認時の動作時間の不安定 一定動作を行うことが困難などの問題が多々発見された．今回はこれらの結ヽ

果をもとにセンサの再選定とプログラムの改善．安定性の確認実験を行った．

Fig．4 GP2D12

8 障害物回避
超音波距離センサによる測定の値を用いて行う．超音Table2 DataofPSD sensor

Appropriatevoltage［V］ 4．5〜5．5

Name CP2工）12

波距離センサによる回避は動作開始時に値を測定しあらかじめ指定した値以下を測定した場合に回避動作を行うようにプログラミングした．

Mesurementrange［cm］ 10′−80

9 段差回避つま先と足裏に取り付けたタッチセンサによる反応と5 超音波距離センサ
超音波距離センサは浅草ギ研製のPINGを使用する．

各使用についてはTable3およびFig．5に示す．H8−3069Fとの接続はマイコン内にあるタイマを利用するためポートAにつなぐ．

PSDセンサによる反応を用いて段差の回避動作を行う．
取り付け位置についてはFig．7に示す．本実験では手部分に取り付けたPSDセンサを取り付けたPSDセンサで段差のだいたいの高さを確認し，昇段時の足上げモーションの高さを調整するようにしていく．最終的な段差の確認は足裏のタッチセンサで確認する．また，今回は動作モーションを早くすることで前回行うことができなかった連続昇降を行なうことを考えている．そのため，プログラムには平地を0とし，昇段すると＋1，隆段すると一1とカウントすることで現在のロボットの状況をわかるようにする．
Table3 Dataofsupersonicwavedistansesensor

Front

Touch
ちさen＄Or

Mesurementrange［cm］ about3〜300

Name アナⅣG Appropriatevoltage［V］ 5

6 タッチセンサ
タッチセンサの使用についてはFig．6に示す．
Back

ON／OFFを確認する単純なものなので今回はポート4に接続する．

Fig．7 Robotケssoles

10 プログラムの変更

取り付けて段差回避を行ったが，この場合，ロボットの複数の文字列送信時のエラー対策として複数のセンサの値を予め場合分けし1文字のみの送信型とした．しかし，この方法では必要な文字以外にも送信準備のための改行など本来文字でないものも多く拾ってしまうため，動作しない等の問題が発生した．そのため今回は文字習得のための関数に追加して文字を選定するプログラムを稼働域の範囲に段差があるかが解る程度で，どのくらい追加し動作の確認を行った．

7 複数文字列による送信の問題
これまでの研究では，つま先及び腰にPSDセンサをの段差がどれくらいの幅であるかが，不明確であったこと，現時点でのロボットの稼働域では昇段動作時つま先

11緒言

PSDセンサによる確認は必要ないこと．また，プログ

今後の課題として既製品の状態のKHR−1HVではマイコンの重量は想定されていないので動作時のバランス

ラムでも複数のPSDセンサの同距離に対する電圧の値やサーボへの負荷が問題となるのでロボット自体の設計が段差に設置している状態にないといけないため，結局も課題となってくる．

参考文献

川近藤科学株式会社公式ホームページ：
http：／／www・kondo−rObot・COm［2］西山一郎，メガテン：RoboBooks自立型ロボット製
作バイブル，株式会社オーム社（2000）［3］早坂俊彦：ヒューマノイドロボットの障害物回避歩行，山形大学工学部機械システム工学科2006年度卒
業論文（2007）［4〕堀越隼：ヒューマノイドロボットの安定動作制御，山形大学工学部機械システム工学科2009年度卒業論文（2010）［5］浅 草 ギ 研 公 式 ホ ー

ム ペ ー

ジ：

http：／／vmrwLrObotsfx．com／index．html［6］ロボットKHR−1製作日記：

http‥／／www・geOCities・jp／iketomu／robotdiary22．html