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摘要：在装有旋转弹簧的具有柔软体轴的多足机器人中，通过以弹簧刚性为参数的叉式分岔使直线行走变得不稳定，然后转变为以依赖刚性的半径进行曲线行进，成功实现了敏捷高效的行走。

关键词：多足机器人、敏捷行走、叉式分岔、不稳定、曲线行走

要点

利用不稳定性，成功实现多足行走机器人的敏捷高效行走
针对与环境进行很多复杂交互的足部运动计划和控制问题，引入控制直线行走稳定性的装置，不同于以往通常排除不稳性的做法，而是积极利用不稳定性，实现敏捷的行走
有望应用于如行星探测和灾害现场等人类难以进入的场所等各种情况

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概要

研究小组成功利用不稳定性实现了多足机器人的敏捷高效行走（图1）。

图1. 多足机器人

多足机器人拥有多只脚，因此在耐故障性和防跌倒方面表现出色，有望在各种场合得到应用。然而，与环境进行很多复杂交互的足部运动计划和控制，实现起来很困难。特别是，踩在地面上的多只脚成为了障碍，要进行像急转弯这样敏捷的运动是极为困难的。

研究小组在装有旋转弹簧的具有柔软体轴的多足机器人中，通过以弹簧刚性为参数的叉式分岔使直线行走变得不稳定，然后转变为以依赖刚性的半径进行曲线行走。此次，通过在机器人上安装能改变刚度的装置，自发引起直线行走的不稳定性，进而控制由此转变的曲线行走半径，成功实现了敏捷高效的行走。该技术有望应用于如行星探测和灾害现场等人类难以进入的场所等各种情况。

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研究背景

多足机器人拥有多只脚，因此在耐故障性和防跌倒方面表现出色，有望在各种场合大显身手。然而，与环境进行很多复杂交互的足部运动计划和控制实现起来很困难。特别是为了对抗重力、支撑体重，走路时需要多脚着地，而多只脚被地面束缚就会成为障碍，要进行像急转弯这样敏捷的运动是极为困难的。

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研究内容

研究小组在装有旋转弹簧的具有柔软体轴的多足机器人中，利用以弹簧刚性作为参数的叉式分岔，使身体轴笔直行走的直线行走变得不稳定，转变成依赖刚性为半径的圆弧行走（图2）。运动的不稳定性意味着运动不能持续下去，所以一般设计控制系统来排除这种不稳定性；而研究小组反其道行之，考虑能否将这种不稳定性快速转变为其他运动的驱动力。于是此次创新性地在机器人上搭载了使体轴的旋转弹簧刚度发生变化的装置（图3），自发引起直线行走的不稳定性，进而控制由此转变的曲线行走的半径，抵达目的场所。由此，不需要复杂的计算，能源消耗也少，成功实现了多足机器人的敏捷高效行走。

图2. 多足机器人体轴的旋转弹簧根据刚度的稳定行走变化

图3.改变多足机器人体轴刚度的装置（A.侧视图、B.俯视图、C.俯瞰示意图）。通过使用滚珠螺丝控制弹簧的伸缩来改变体轴关节的刚度。

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研究成果的社会影响

本研究成果可以实现多足机器人敏捷高效的行走。将来，有望应用于在人类难以进入的场所代替人开展作业等各种情况。此外，在操作简单的前提下利用不稳定性和分岔等力学特性来提高运动功能，将有助于今后各种人造物的开发，对理解生物的优秀运动战略也提供了重要启示。

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实现多足机器人敏捷行走的新技术 利用机器人行走时的不稳定性

实现多足机器人敏捷行走的新技术利用机器人行走时的不稳定性