Tripedal Walking (三脚歩行)




Martian I Martian IIMartian III建設予定地

  • 興梠匠(2005年度京都大学B4):三脚歩行の研究に着手
  • 井上俊太郎(2010年度大阪大学B4):Martian Iを開発
  • 加藤尭慧(2011年度大阪大学B4):Martian IIを開発,Martian IIIを鋭意開発中

三叉ヘビができたら次は三脚歩行,ということで以前から妄想してあたためていたテーマです.しかし三叉ヘビほどシンプルにはいきません.単に三脚で歩くというだけならさして難しくないですが,いかに「三脚らしさ」「三脚ならでは」という特徴を出して行くかがセンスの見せ所になります.

最初に挑んだのは2005年度京大B4の興梠匠君の卒論で,このときは正攻法で多リンク脚による構成を考えました(ただしなるべく少数のアクチュエータで).その後2007年1月にイギリス滞在から帰る直前に,「いっそのこと関節を固定して,球体転がり問題になぞらえて非ホロノミック系と捉えたらどうか?」というアイディアを思いつきました.そこで関節を固定し重心揺動によって駆動するコンパス型三脚歩行ロボット(仮)と,そこに至る中間的モデルとしての半球ロボットsurface walkerの原案を帰国便の中で一気に書いて3月の制御部門大会で提案しました.その時の発表スライドがこちらです.

まずは足がかりとして半球ロボットの方をしばらくやることにし,2007年度の京大の卒論で小林義典君が取り組みました.

その後,2010年度の卒論で井上俊太郎君が果敢にもチャレンジしてくれました.原理はシンプルではあるものの,実際にやってみるとなかなか一筋縄ではいきませんでしたが,かなりの試行錯誤の果てに三脚歩行を実現することができました.三本足→火星人というSF的な連想で,ロボットの名前は火星人を意味する "Martian" と名付けることにしました.

まるで生まれたての子鹿のようなとても健気な動きを見せてくれます.しかしながら,脚先が剛体棒に硬質ゴムを貼付けた構造であるためにバウンドしやすい,滑りやすい,転倒しやすい,などの問題があり,再現性は高くありませんでした.

2011年度の卒論でこのテーマを引き継いだ加藤尭慧君の手により,脚先を球面状にし,サスペンションを導入するなどの構造上の改良に加えて,重心高さ・錘の重さ・揺動周期などを見直した結果,非常に安定して三脚歩行する Martian II が完成しました.モーションキャプチャを用いた実験データの解析なども進み,おおむね当初の理論で予期したとおりの接地パターンを示すことがわかりました.ここまでで,研究の第一段階としてはほぼ完成をみたと思っています.

また,研究室の各種ロゴデザインでおなじみの西原崇志君(2012.3修了)によって,冒頭に掲げたような Martian のロゴができました."M" の字が Martian の構造を表す形になっていて,私は非常に気に入っています.


  • M. Ishikawa, T. Kato, Y. Sugimoto, K. Osuka and Y. Sankai: Tripedal Walking Robot with Fixed Coxa driven by Periodic Rocking, to appear in 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS2012), Portugal, 2012.10. 
  • 加藤,石川,大須賀,山海:三脚歩行ロボットMartian IIの操縦インタフェースの開発,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2012), 2012.5.
  • 加藤,石川,大須賀,山海:球面足とサスペンションを有する準受動的三脚歩行ロボットの制御,第12回SICE制御部門大会,No. P0068, 奈良,2012.3
  • 石川,井上,大須賀:揺動とホロノミーの原理に基づく三脚歩行ロボットの研究,日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(ROBOMEC2011),2A2-D03,2011.
  • 石川,井上,大須賀:三脚歩行の実現可能性について,第55回システム制御情報学会研究発表講演会(SCI'11),pp.223-224,2011. 
  • 井上,石川,大須賀:半球の移動原理を利用した三脚動歩行ロボットの開発,日本機械学会関西支部 学生員卒業研究発表講演会,2011. 《Best Presentation Award受賞》
  • 井上,石川,大須賀:半球の移動原理を利用した三脚動歩行ロボットの開発, SICE関西支部若手研究発表会, pp.29-32, 2011.1.  
  • 石川将人: 生物に学ばない移動メカニズム−Control Oriented Locomotion−,システム/制御/情報,Vol.53, No.12, pp. 524-529, 2009.
  • 石川:三足歩行機械の設計について,第7回制御部門大会,63-3-4, 2007. 発表スライド
  • 興梠,石川,杉江:三足歩行ロボットの設計と制御,第50回システム制御情報学会 研究発表講演会 講演論文集,pp. 467-468, 2006.