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ばんそうこう

@vansoukou

2足システムのアマチュア研究人です。 PIC24とサーボとハンダとgccとXlibとレゴと3DプリンタとFreeCADとJW_CADを使います。

ID:268764283

calendar_today19-03-2011 12:22:36

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慣性歩行作図編「ツマ先とカカトからの床反力」
・重心はツマ先とカカトの2点床反力で支えられ
・重心がツマ先を追越したときに体回転が始まる
を、k30で重心移動時の一瞬動作停止を修正した
k31で作図。

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慣性歩行検討編「補助線を引く」
重心に働く重力と足に働く床からの反力を描いてみる
・k29は着地点は重心から遠く体重はまだ後足にある
・k30の着地点は近く体重は既に前足にある

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慣性歩行修行編「踏込が甘いと跳ね返される」
・c16k29は着地時の反動がまだ残っている。そこで
・c16k39で左足を踏込む瞬間に上半身の重量をかけることで跳ね返りを良化

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慣性歩行修行編「実は着地が難しい」
・c16k22「右足立 -> 両足立 -> 左足立」
 は左足着地時の反動が大きい。そこで
・c16k24「右足立 -> 両足立」を試行錯誤し
・c16k18「両足立 -> 左足立」に接続して
・c16k29「右足立 -> 両足立 -> 左足立」
 で少し良化

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慣性歩行対策編「歩行の分解と接続」
・c16k21:右足立 -> 左足立
の身体前倒れをなんとかしたい。そこで、
・c16k18:両足立 -> 左足立
 を作り、右足立->両足立に接続して
・c16k22:右足立 -> 両足立 -> 左足立
 で対応。

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慣性歩行表示編「IMUに働く力と重心周りのトルク」
・IMUで計測された加速度から
 IMUに働く力を、緑のベクトル線で表示
・計算された全体角運動量から
 重心に働くトルクを、緑の円弧で表示
Xlibによる「ちから」の見える化。さて。

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慣性歩行計算編「トルク」
・全角運動量を : Lall = Σ L[i] 
・微分してトルク:T = dL / dt
・積分して回転量:s = ∫L dt = ∫Iw dt = ∫mr^2 w dt
重心の回転量を縦棒の傾きで表し
重心のトルクを縦棒から伸びる緑の線で表してみる。
前への回転量が足りず、重力で後ろに回転した c16k13Aの様子

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慣性歩行考察編「角運動量」
・重心から各サーボまでの位置○:r[i]
・各サーボの運動量 : p[i] = mv[i]
・各サーボの角運動量: L[i] = r[i] x p[i] と
・全角運動量 : Lall = Σ L[i] をグラフ表示。
上体引起こしで後半の角運動量を抑えた c16k18

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慣性歩行考察編「グラフも並べて」
重心移動の遅いc16k17と
重心移動の早いc16k18を
並べて姿勢とグラフを比較。
k18はstep5で上体角AWBを大きくし
反動で重心を前にもっていく。
IMUの加速度yaも前(マイナス)を向いている。

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慣性歩行考察編「並べて比較」
重心収束の遅いc16k11と
重心収束の早いc16k18を
並べて上から観察
k11は前足のカカト線上で
k18は前足の足首付近で
前足に重心が移る様子

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慣性歩行実験編「重心の収束」
・上半重心A-腰関節W-下半重心Bの角度AWBの振幅と
・前足上への重心移動後の安定を見る
c16k11(- 7°~+22°)重心揺れあり
c16k16(-11°~+22°)重心戻し遅れ
c16k18(-11°~+26°)重心収束早い

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慣性歩行計算編「加速度表示と上体角度」
前足着地時の
・上半身重心A,腰関節W,下半身重心Bの角度A-W-B
・前後方向のIMU加速度ay
を見ると
c16k11 -14°-3m/ss OK
c16k13 -15°-6m/ss 前倒れ
c16k15 -10°-3m/ss 後倒れ
なので管理特性になりそう。

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慣性計測足指歩行「鉄棒と歩行」。
歩行を分割し、前足が着地してから、前足に重心が乗るまでを検討する。両ひざを伸ばしたまま、鉄棒の蹴上がりのように、上体の反動を使って重力に逆らい重心を前足に乗せる。前傾量を3水準振って試験。

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慣性計測足指歩行探索編「境界問題」
後足から前足に重心が移動するときの、身体の動きを考えるのは難しい。手がかりとして、カカト着地静止状態から、
c16k07後足の蹴りだけ
c16k08上半身前倒し
c16k09上半身後戻し反動
を見る。

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慣性測定足指歩行観察編「ピッチ振幅と周期」
初期条件と振幅・周期の関係を頭部IMUで観測
初期+1.3degで振幅10deg周期1歩
初期-1.1degで振幅6.8deg周期1歩
初期-2.8degで振幅5.3deg周期0.5歩
振幅は小さく周期は長くしたい。さて。

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慣性計測足指歩行実験編「初期設定と挙動の変化」。ホームポジションの足首角度を+5°(後反り)から-10°(前のめり)まで1°毎に振って観察。プラス方向は足を上げたときの反動大、マイナス方向は着地後の反動大。-1°から-3°がねらい目。

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慣性測定足指歩行姿勢管理編「ホームポジション」。歩行中の足首角度の小さなずれが、身体角度の大きな振れに繋がります。待機中の足首を前方に2度傾けた姿勢をホームポジションとしてIMUで管理。右足と左足それぞれの歩き始めの様子。

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慣性計測足指歩行分析編「人力合成観察」。実写は背景分離が難しいので、先ず歩行機CGと歩行機実写を合成して一致を確認し、次に歩行機CGとヒト歩行実写を合成。k13は着地直後の5-7相の重心がヒトより前に出ている。次は調整。

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慣性計測足指歩行調整編「機械で測定。人力で調整」。c32k11は10-14相で振足がカクカク。振足首を速度表示(vRD3y)すると12-13相で加速し13-14相で減速している。10-14相で振足首をゆっくり等加速するよう人力調整したc32k13。さて。

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慣性計測足指歩行理論編「位相表」。足が地面をグリップし体重を支える「支体相」と足が地面から離れて前方にスイングする「振足相」の間に細かい相がたくさんあると考えます。着地から左右足首交差までの相数をヒトに合わせたc32k11。振足が浮くまでの待ちの追加。さて。

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