不整地移動ロボティクス [単行本]

不整地移動ロボティクス [単行本] の 商品概要

• 目次

  0.　不整地の定義
  0.1　不整地の定義と分類
  0.2　不整地におけるロボットの移動形態
  　0.2.1　不整地とロボットの移動特性
  　0.2.2　不整地におけるロボットの移動不能状態
  0.3　まとめ
  引用・参考文献
  1.　車輪型/クローラ型ロボット
  1.1　車輪型/クローラ型ロボットの概論
  　1.1.1　概要
  　1.1.2　ロボットの機構構成
  　1.1.3　移動機構
  　1.1.4　移動機構配置
  　1.1.5　整地・不整地への適用
  1.2　車輪型/クローラ型ロボットの整地移動
  　1.2.1　整地走行の基礎力学
  　1.2.2　運動学と制御の基礎理論
  　1.2.3　運動学に基づく経路追従制御
  1.3　車輪型/クローラ型ロボットにおける不整地移動の力学
  　1.3.1　不整地走行のための機構と運動学
  　1.3.2　斜面走行の力学
  　1.3.3　段差走行の力学
  　1.3.4　凹凸路・狭隘路走行の力学
  　1.3.5　軟弱地盤走行の力学
  1.4　車輪型/クローラ型ロボットによる不整地走行制御
  　1.4.1　各障害現象とその定義
  　1.4.2　各障害現象に対する制御上の戦略
  　1.4.3　不整地走行制御の具体例
  1.5　まとめ
  引用・参考文献
  2.　脚型ロボット
  2.1　脚型ロボットの概要
  　2.1.1　脚型ロボットの例
  　2.1.2　脚型ロボットの脚数
  2.2　脚型ロボットの基礎理論
  　2.2.1　脚型ロボットの用語
  　2.2.2　歩容
  　2.2.3　静的安定余裕
  　2.2.4　歩行速度
  　2.2.5　静歩行と動歩行
  　2.2.6　動的安定性とZMP
  2.3　脚型ロボットの機構・駆動・知覚
  　2.3.1　関節配置
  　2.3.2　関節駆動系
  　2.3.3　アクチュエータ・減速機
  　2.3.4　関節のバックドライバビリティ
  　2.3.5　直列弾性アクチュエータ
  　2.3.6　重力分離駆動と干渉駆動
  　2.3.7　油圧駆動
  　2.3.8　脚先機構
  　2.3.9　センサ
  2.4　脚型ロボットの計画に基づく運動制御
  　2.4.1　歩行ロボットのモデル化
  　2.4.2　ZMPを用いた動的トロット歩容
  　2.4.3　関節制御
  　2.4.4　歩行ロボット制御の理想と現実
  　2.4.5　制御システム
  　2.4.6　脚先力制御の必要性
  　2.4.7　インピーダンス制御
  　2.4.8　脚先位置制御を基本としたアドミッタンス制御
  　2.4.9　脚支持力フィードフォワード制御
  　2.4.10　スカイフックサスペンション制御
  　2.4.11　歩容制御
  　2.4.12　領域設定法と基準収束型適応歩容
  2.5　脚型ロボットの多様な制御法
  　2.5.1　ステートマシン
  　2.5.2　中枢パターン生成器
  　2.5.3　ばね式倒立振子制御
  　2.5.4　仮想モデル制御
  　2.5.5　モデル予測制御
  　2.5.6　全身運動制御
  　2.5.7　段差の移動の実装例
  　2.5.8　斜面の移動の実装例
  2.6　まとめ
  付録：全身運動制御の典型的な制御技術
  引用・参考文献
  3.　ヘビ型ロボット
  3.1　ヘビ型ロボットの概要
  　3.1.1　生物のヘビとヘビ型ロボット
  　3.1.2　ヘビ型ロボットの分類と特徴
  　3.1.3　ヘビ型ロボットの推進原理と移動形態
  　3.1.4　ヘビ型ロボットの制御方策
  3.2　ヘビ型ロボットの運動計画
  　3.2.1　サーペノイド曲線に基づいた横うねり運動
  　3.2.2　曲率微分制御
  　3.2.3　フレネ・セレの3次元曲線表現に基づく形状設計
  　3.2.4　連続曲線に合わせた関節角度の算出
  　3.2.5　単純形状の連結による複雑曲線の表現
  　3.2.6　シフト動作
  3.3　モデルベースト制御
  　3.3.1　車輪による拘束と運動学モデル
  　3.3.2　制御入力
  　3.3.3　先頭の3次元制御
  　3.3.4　段差昇降制御
  　3.3.5　力学モデルとその活用方法
  3.4　適応的な運動制御
  　3.4.1　CPGを適用した周期運動
  　3.4.2　反射的振る舞いによる障害物利用推進
  3.5　不整地とヘビ型ロボット
  　3.5.1　動作先導部の選択と目標地点への到達方法
  　3.5.2　不整地における推進力の発生方法
  　3.5.3　不整地における適応方針
  　3.5.4　不整地で生じる問題とその解決方法
  3.6　実装例
  　3.6.1　クローラゲート
  　3.6.2　螺旋捻転運動をするヘビ型ロボット
  　3.6.3　運動学モデルによる複数面移動
  　3.6.4　能動車輪型の3次元操舵と環境適応
  3.7　まとめ
  引用・参考文献
  索引
  コラム1：不整地移動ロボットのコラム概要
  コラム2：役に立つロボットを創るために必要なこと
  コラム3：不整地移動ロボットと熱環境
  コラム4：電源とバッテリ
  コラム5：トラフィカビリティ
  コラム6：ロボットの無線通信
  コラム7：目立たず地味だが必要不可欠なケーブル・配線
  コラム8：ハーネスとポッティング処理
  コラム9：コンビネーション型の機構紹介
  コラム10：不整地移動ロボットの防塵と防水
  コラム11：不整地移動ロボットの輸送
  コラム12：フィールド実験の重要性とその準備

• 出版社からのコメント

  瓦礫や段差が混在した不整地を移動するロボットについて，機構や力学，制御を広範に解説。

• 内容紹介

  【本書の特徴】
  本書は，不整地移動機構や制御に関する不整地移動ロボットについて，体系的に解説するテキストです．対象読者層は，この分野の専門的な知識を習得しようとする学生，研究者，および企業の技術者を想定しています．
  不整地移動ロボットの研究は，ロボット研究の黎明期から継続的に進められてきましたが，これを体系的にまとめたテキストはこれまでありませんでした．そこで，編著者と現在不整地移動ロボット研究の最先端を切り拓いている若手研究者7人が，不整地移動ロボット（車輪型，クローラ型，脚型，ヘビ型）のハードウエア，運動制御，動作計画などを体系的にまとめました．本書には，著者達の『自分が駆け出しの頃，こんな本があれば良かったのに』という思いが込められています．
  
  【各章について】
  ０章では，本書の序論として，不整地の定義について紹介します．本書のタイトルにも入っている「不整地」という言葉は，耳にしたことも多いと思います．よくある国語辞典の定義では「整地されてない地形」とありますが，それが意味するところは多様です．そこで，本書では，ロボットの作業環境とその規模を関連付けながら不整地の幾何学形状や表面構成要素について分析し，「不整地」の定義づけを行いました．これは，非常にチャレンジングな試みであるため，今後異論も出てくるはずです．この不整地の定義に関する議論を，これからも継続していければと考えています．
  
  １章は，車輪型／クローラ型ロボットです．車輪型とクローラ型，格好だけ見ると，ずいぶん外見は異なりますが，両者とも，無限回転運動を通じて移動を実現するため，運動制御における共通点が多いです．そこで，この章では，車輪型とクローラ型の基本的な共通点と相違点，両者が凹凸不整地を走行するためのメカニズムについて紹介しています．また後半では，車輪型とクローラ型を比較しながら，軟弱地盤走行に関する話題（テラメカニクス）や不整地走行制御など，最新の研究成果について体系的に説明しています．
  
  ２章は，脚型ロボットです．脚型移動は，高い環境適応性を持つ移動方法として広く研究されています．この章では，脚型ロボットのハードウエア，メカニズム，運動計画，制御手法といった脚型移動機構の基本について紹介すると共に，脚型ロボット制御の最新の動向にも触れています．
  
  ３章は，ヘビ型ロボットです．ヘビ型ロボットには，本物のヘビのように身体をくねらせて前進するものから，多くの駆動輪を備えたものまで様々な種類がありますが，それぞれのメカニズムや制御手法について体系的に説明しています．後半では，不整地環境でのヘビ型ロボットの移動時に発生する可能性のある問題や，それらの問題の解決策について考察しており，大変興味深い内容となっています．
  
  なお，各章や節の終わりには，コラムとして，ロボット開発で直面する様々な問題やちょっとしたヒントになるトピックが紹介されており，これらも必見です．
  
  図書館選書
  各分野で定義がまちまちだった「不整地」の定義と分類を行い，不整地移動ロボットの代表的な移動形態である「車輪/クローラ型」，「脚型」，「ヘビ型」の機構や力学，制御を広範に解説する。

• 著者紹介（「BOOK著者紹介情報」より）（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）

  永谷 圭司(ナガタニ ケイジ)
  １９９７年筑波大学大学院工学研究科博士課程修了（電子情報工学専攻）、博士（工学）。２０１９年東京大学特任教授
  
  石上 玄也(イシガミ ゲンヤ)
  ２００８年東北大学大学院工学研究科博士後期課程修了（航空宇宙工学専攻）、博士（工学）。２０１７年慶應義塾大学准教授
  
  遠藤 大輔(エンドウ ダイスケ)
  ２０１７年東北大学大学院工学研究科博士後期課程修了（航空宇宙工学専攻）、博士（工学）。２０２３年国立研究開発法人土木研究所主任研究員
  
  永岡 健司(ナガオカ ケンジ)
  ２０１１年総合研究大学院大学物理科学研究科５年一貫博士課程修了（宇宙科学専攻）、博士（工学）。２０２３年九州工業大学教授
  
  遠藤 玄(エンドウ ゲン)
  ２０００年東京工業大学大学院理工学研究科博士後期課程修了（機械物理工学専攻）、博士（工学）。２０２１年東京工業大学教授
  
  程島 竜一(ホドシマ リュウイチ)
  ２００６年、東京工業大学大学院理工学研究科博士後期課程修了（機械宇宙システム専攻）博士（工学）。２０１７年、埼玉大学准教授
  
  亀川 哲志(カメガワ テツシ)
  ２００４年、東京工業大学大学院総合理工学研究科博士後期課程修了（知能システム科学専攻）、博士（工学）。２０２０年、岡山大学准教授
  
  田中 基康(タナカ モトヤス)
  ２００９年　電気通信大学大学院電気通信学研究科博士後期課程修了（知能機械工学専攻）、博士（工学）。２０２０年、電気通信大学教授

不整地移動ロボティクス [単行本] の商品スペック