ゼロモーメントポイント

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ZMPとは動力学的な重心位置のことで、ZMPが足裏上に来るような拘束条件を与えることで二足歩行が実現できる。上はZMPを視覚的に表現した図。左右同じ姿勢だが、左は安定、右は慣性力のためZMPが足裏から外れて不安定となっている。

ゼロモーメントポイント英語: zero moment point、略称:ZMP)とは、二足歩行ロボットの軌道生成法と制御法において、重力だけでなく慣性力を加えた合力が路面と交わる点のことである。

1972年にユーゴスラビアミハイロピューピン研究所のミオミール・ブコブラトビッチ (Miomir Vukobratović) らによって提案された[1]

概要[編集]

ZMPは床反力の圧力中心であり、ロボットの運動と運動方程式から計算することができる。ブコブラトビッチらは、支持多角形 (support polygon) 内を運動するZMPの時間軌道を予め設定し、これに対応する歩行運動を繰り返し収束計算により求めた。ZMPを用いることにより、遊脚や上半身の質量による影響すべてを厳密に考慮した歩行運動を設計することができる。

ZMP理論に基づく2足動歩行は早稲田大学加藤一郎高西淳夫によって開発されたWL-10RDにより、1985年に実現された。早稲田大学のグループを除くと、1970年代から1990年代半ばまでZMPはあまり注目されていたわけではない。しかし、今日ではホンダのASIMO[2]やソニーのQRIO[3]など、完成度の高い二足歩行ロボットのほぼすべてが、ZMPを用いた軌道生成と制御を用いている。

脚注[編集]

  1. ^ Miomir Vukobratović and J. Stepanenko (1972). “On the Stability of Anthropomorphic Systems”. Mathematical Biosciences 15: pp.1-37.. 
  2. ^ 竹中透『人間型ロボット『アシモ』開発の裏話』財団法人 本田財団〈本田財団レポート No.99〉、2001年9月。
  3. ^ 山口仁一「人間形ロボットの安定歩行実現技術 : ソニー株式会社と山口仁一の運動制御特許技術を中心に(<特集>転ばぬ先のバイオメカニズム)」『バイオメカニズム学会誌』第30巻第3号、2006年8月、 pp.123-127。

参考文献[編集]

  • 梶田秀司「ゼロモーメントポイント (ZMP) と歩行制御」『日本ロボット学会誌』第20巻第3号、2002年、 pp.229-232、 doi:10.7210/jrsj.20.229
  • MIOMIR VUKOBRATOVIC´ and BRANISLAV BOROVAC (2004). “ZERO-MOMENT POINT — THIRTY FIVE YEARS OF ITS LIFE”. International Journal of Humanoid Robotics 1 (1): pp.157–173.. http://www.cs.cmu.edu/~cga/legs/vukobratovic.pdf. 
  • ミオミール・ブコブラトビッチ『歩行ロボットと人工の足加藤一郎、山口忠 訳、日刊工業新聞社、1975年。ISBN 978-4526008023
  • ヒューマノイドロボット』梶田秀司 編著、オーム社、2005年4月。ISBN 978-4274200588

関連項目[編集]