アトラクタに基づくロボットの運動創発

1. アトラクタによるロボットの運動制御

一般に，ロボットはフィードバックコントローラによって安定化され，これに目標値を与えることで運動を生成します．一方，ロボットの運動方程式を

　　

とすると，ある周期的な運動は状態空間の中で閉軌道を描きます．そこで，本研究では下図のようにロボットがこの閉軌道に引き込まれるよう，非線形コントローラ

　　

を設計します．これにより，自律系が設計されロボットは目標値なしで運動をしつづけます．すなわち，これはロボットの身体，制御則，環境の相互作用から創発された運動といえます．

この方法を用いて，上のムービーのようなタップダンス運動を実現しました．

2. アトラクタを利用したロボットのコミュニケーション

アトラクタ設計法を2つのロボットに適用し，さらに，コントローラを

　　

とすることで，お互いに相手に近づこうとする，運動のシンクロナイズが実現できました．
コミュニケーションなし コミュニケーションあり
これは，下図のように個人で練習したダンスを，相手の動きを見ながら同調させるコミュニケーションに相当します．この結果，コミュニケーションが「引き込み」によって実現されています．

3. 運動伝達のための擬似目標値

下図は走り幅跳びの連続写真を表しています．図の(a)，(b)では「階段を駆け上がるように飛ぶ」，「頭と足を前に突き出す」といった説明が付け加えられます．
これらは絵で表せば，上図のようになるでしょうが，熟練者の直感を含んでいるため初心者にはなかなか想像しにくいものです．そこで，本研究では
  1. モーションキャプチャによって得られた人間のデータをアトラクタでモデル化する．
  2. 得られてコントローラから，

    によって仮想的な目標値を得る．
により，力学的に目指すべき目標姿勢(擬似目標値)を求めます．これにより，運動の伝達を容易にします．


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