Development of Bipedal Robots



Parallel-Link-Based Leg Design for Bipedal Robots

We are studying novel parallel-link-based leg design for biped robots. By using 6-DOF parallel mechanism for the legs, heavy motors can be installed near the base link. This design effectively reduces the inertia of the legs and makes the robot capable of walking in higher speed as well as responding to disturbances more quickly.

二足ロボットのためのパラレルリンク式脚機構の検討を行っています. 脚機構に6自由度パラレル機構を用いることで質量の大きなモータをベースリンクの近くに配置でき,脚の慣性を効果的に低減できます. これにより,より高速な歩行や外乱に対する迅速な反応が可能なロボットが実現できます.

Small-sized humanoid robot Animation of the movement of the leg mechanism
開発した小型人型ロボット 脚機構の運動アニメーション

Trajectory Generation for Dynamic Walking

The goal of research is to realize smooth walking of humanoid robots in dynamic and crowded environment. The robot predicts several steps into the future and generates foot-steps and centroidal motion simultaneously.

人込みの中などの動的な環境で人型ロボットのスムーズな歩行を実現するために,常に数秒後の未来を予測し,足跡と重心軌跡を同時に計画する手法を開発しています.

Trajectory generation example
軌道生成の例
Isometric view Top view

A real biped robot tracking pre-planned reference trajectories
計画された参照軌道の追従による二足ロボット実機の歩行

Fall Avoidance Control

The goal of this study is to realize bipedal robots that can avoid falling and maintain balance in various situations, just like humans do in daily life. In particular, this study focuses on fall avoidance motions against large disturbances that involve one or more stepping. The relationship between the magnitude of disturbance and required number of steps is analyzed, and computational methods for generating fall-avoiding motion are developed.

日常生活における人間と同様に様々な状況下で転倒を回避しバランスを維持できる二足ロボットの実現を目指しています. 特に踏み出しを要するような大きな外乱に対する転倒回避運動に着目し, 作用する外乱の向きや大きさに応じた必要な踏み出し歩数の解析や,転倒回避運動の生成法について研究しています.


側面方向外乱に対する足の自己干渉を考慮した転倒回避運動のシミュレーション
Simulation of fall-avoiding motion against lateral disturbances considering self-collision of legs
Two-step fall avoidance Four-step fall avoidance

Fall avoidance experiments on real bipedal robot
実機による転倒回避運動の様子
forward push backward push diagonal push sideways push

Related Publications
[1] Y. Tazaki: Parallel Link-based Light-Weight Leg Design for Bipedal Robots, 2019 IEEE-RAS 19th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), pp.596-602, 2019.
[2] G. Kim, H. Kuribayashi, Y. Tazaki, Y. Yokokohji: Omni-Directional Fall Avoidance of Bipedal Robots with Variable Stride Length and Step Duration, 2018 IEEE-RAS 18th International Conference on Humanoid Robots (Humanoids), pp.1-9, 2018.
[3] K. Goto, Y. Tazaki, T. Suzuki: Bipedal Locomotion Control Based on Simultaneous Trajectory and Foot Step Planning, Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.28, No.4, pp.533-542, 2016.
[4] 金寛佑, 田崎勇一, 横小路泰義: 側面方向の外乱に対するcapturabilityに基づく二足ロボットの転倒回避, ロボティクス・メカトロニクス講演会, 1A1-P07, 2017.
[5] 後藤光太, 田崎勇一, 鈴木達也: 二足ロボットの重心軌道と着地パターンの同時生成による実時間歩行制御, 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会, 3F3-3, pp.2289-2294, Dec. 14-16, 2015, 名古屋.
[6] 小椎尾侑多,後藤光太,田崎勇一,鈴木達也: 実時間軌道計画による多方向の外乱に対する二足ロボットの転倒回避, ロボティクス・メカトロニクス講演会,1P2-B04, 5/17-19, 2015, 京都.