資料

2017年11月17日 14:20版 robot201711171420.pdf

概要

本実験では、ヒューマノイドロボットの機構とその制御方法を学びます。アルデバランロボティクス社製のNAO Next Gen (V4)を対象とし、手を指示通りに動かしたり、正座をさせたり、カメラで認識したターゲットに向かって歩かせたりします。実機は1台しかないので、基本的には動力学シミュレータのWebots for NAOを用いて動作をテストし、その後実機を用いて検証します。プログラミングにはPythonを使います。

MIコースの皆さんにとっては、ロボットという対象を数理的にどのように取り扱うか、特に運動と制御の背景にある数理とその解法を学ぶ機会となるでしょう。CSコースの皆さんにとっては、計算機を外の世界に繋げるデバイスとしてのロボットの仕組み、特にロボットのプログラミングがどういうものなのかを体験する機会となるでしょう。

webots-for-nao-screen-shot

スケジュール (案)

第1回 ガイダンス

ガイダンス・運動学ミニ講義・Webots for NAOのテスト

第2,3回 運動学

順運動学・逆運動学の課題実習

課題1 順運動学の手計算練習

課題2 順運動学による最初のポーズ作成

課題3 逆運動学による正座

学ぶこと

  • ロボット座標系・順運動学・逆運動学の解説
  • Denavit-Hartenberg記法・同次変換行列・ヤコビアン
  • ニュートン=ラフソン法

第4,5,6回 制御

制御のミニ講義とフィードバック制御課題実習

課題4 一次遅れ系のフィードバック制御の解析

課題5 NAOに搭載されたカメラでターゲットを認識し、そちらに向かって歩く

学ぶこと

  • フィードバック制御・ブロック線図・PID制御の解説
  • ラプラス変換による安定性の数学的解析の例

第7回 実機を用いたテスト・採点

課題5の動作を実機を用いて確認し、目標達成までのスピードと動作の安定性を見て点数をつける。

教科書

特に何も指定しませんが、概ね以下の本に従って進めます。

  1. Reza N. Jazer. Theory of Applied Robotics: Kinematics, Dynamics, and Control (2nd edition). Springer. 2010.

参考書

以下の本も参考にします。

  1. 井村公成. 簡単!実践!ロボットシミュレーション. 森北出版. 2007年.
  2. 梶田秀司 編著. ヒューマノイドロボット. オーム社. 2005年.
  3. 日本ロボット学会編. 新版 ロボット工学ハンドブック. コロナ社. 2005年.

実験参加者メーリングリスト

連絡とディスカッション用にメーリングリストを作成します。実験参加者は連絡のつくメールアドレスを登録してください。



メールアドレス

履歴

2017年11月17日 今年度の準備開始・資料アップデート
2016年10月4日 今年度の準備開始・資料アップデート・CeiEDで動作確認
2015年11月2日 資料アップデート・CeiEDで動作確認
2015年11月1日 今年度の準備開始
2014年10月15日 課題2の語句を修正
2014年10月7日 細かいバグを修正・DH記法をもう少し丁寧に
2014年9月27日 今年度用に資料を更新しアップロード
2014年9月26日 今年度の準備開始
2013年10月23日 累積バグ修正・turnmotion.py, turn.py差し替え
2013年10月09日 14:01版 robot201310091401
2013年10月09日 コード差し替えなど
2013年10月07日 17:10版 robot201310071710
2013年10月07日 誤字修正・疑似逆行列について記述を追加
2013年10月05日 22:39版 robot201310052239
2013年10月05日 誤字修正・図10追加
2013年10月01日 16:46版 robot201310011646
2013年10月01日 コードをJED版に差し替え
2013年9月30日 11:47版 robot201309301147 誤字脱字を修正 (Thanks 久保田さん)
2013年9月29日 11:27版 robot201309291127 ほぼ完成
2013年9月29日 11:17版 robot201309291117
2013年9月28日 23:33 robot201309282333
2013年9月28日 18:40 robot201309281840
2013年9月28日 08:50 robot201309280850
2013年9月26日 22:32 robot201309262232
2013年9月23日 19:08 robot201309231900
2013年9月21日 17:56 kinematics201309211756
2013年9月20日 23:33 kinematics201309202332
2013年9月19日 22:41 kinematics201309192241
2013年9月17日 20:23 久々に運動学の章追加。
2013年8月9日 18:48 全然間に合ってない…。すみません。
2013年8月7日 23:06 運動学の書きかけ追記
2013年8月7日 19:08 運動学の書きかけ
2013年8月5日 準備の部分の資料ができました。PDFファイルはここにあります。
2013年7月12日 初出