Self-Body Image Acquisition and Posture Generation with Redundancy using Musculoskeletal Humanoid Shoulder Complex for Object Manipulation

要約

我々は、肩複合体に冗長性を持たせた逆運動学を用いて、姿勢生成や物体操作のために筋骨格系ヒューマノイドの実体画像を学習する手法を提案した。
自動車のハンドル操作を実現してこの手法の有効性を確認した。
肩複合体には、胸郭の上を滑る肩甲骨と開いた球状関節があり、多数の筋肉群によって支えられており、幅広い可動域を可能にしています。
人間の模倣肩複合体の発展として、深部筋肉を実装することで筋肉の冗長性を高め、関節の駆動を安定させました。
肩複合体の関節冗長性を利用した姿勢生成手法として、人体の肩甲上腕リズムから示唆される肩甲骨駆動戦略に基づく逆運動学を考察する。
人体を模倣した複雑なロボットを制御するには、自らの身体像を学習することが不可欠ですが、その変形は測定が難しく、自身の状態を正確に知ることは困難です。
この問題を解決するために、私たちは物体操作を目的として、物体に対する手の位置を認識することで適切に更新可能な自己身体画像を取得する手法を開発しました。
以上の手法を全身筋骨格ヒューマノイド「ケンゴロー」に適用し、両腕の適切な使い方が必要な車のハンドル操作実験を行い、その有効性を確認します。

要約(オリジナル)

We proposed a method for learning the actual body image of a musculoskeletal humanoid for posture generation and object manipulation using inverse kinematics with redundancy in the shoulder complex. The effectiveness of this method was confirmed by realizing automobile steering wheel operation. The shoulder complex has a scapula that glides over the rib cage and an open spherical joint, and is supported by numerous muscle groups, enabling a wide range of motion. As a development of the human mimetic shoulder complex, we have increased the muscle redundancy by implementing deep muscles and stabilize the joint drive. As a posture generation method to utilize the joint redundancy of the shoulder complex, we consider inverse kinematics based on the scapular drive strategy suggested by the scapulohumeral rhythm of the human body. In order to control a complex robot imitating a human body, it is essential to learn its own body image, but it is difficult to know its own state accurately due to its deformation which is difficult to measure. To solve this problem, we developed a method to acquire a self-body image that can be updated appropriately by recognizing the hand position relative to an object for the purpose of object manipulation. We apply the above methods to a full-body musculoskeletal humanoid, Kengoro, and confirm its effectiveness by conducting an experiment to operate a car steering wheel, which requires the appropriate use of both arms.

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