ロボットの直立二足歩行が難しい理由。

Question

ロボットの直立二足歩行でふと疑問に思いました。

例としてホンダのASIMOをあげたいと思うのですが、
ロボットが直立二足歩行が困難だった理由というのはなんなのでしょうか？
人間が感覚的に行っている体重移動？

直立二足歩行で人間には簡単にできてロボットには簡単には出来ないことってなんなのでしょうか？

ARC · Accepted Answer

追記です。
試しにやってみると判りやすいかも。
今まで歩いたことが無い人に、「言葉だけで」歩き方を教える場面を頭の中でシミュレーションしてみてくださいな。

足をどのくらい上に上げるかとか、体重を左側にちょいと移すためには右足をどのように踏ん張ればいいのだとか…

きっと、usui323さんの言ったとおりに体を動かしたとしても、「彼」は転倒してしまうんじゃないでしょうかねぇ。
それに、そういった言葉をどれだけ費やしたとしても、きっと、にっちもさっちも行かないと思います(^^;

そこで出てくるのがシミュレーション技術です。
どの「筋肉」をどのように動かしたら、姿勢がどのように変化して、その結果転倒するのかしないのか、あらかじめコンピュータの中で物理演算を行って求めておきます。
そして、その最終結果を「彼」に伝えるわけですね。

そういった事を何度も繰り返して、失敗を何度も重ねた結果、何とか彼はまっ平らな場所では転倒せずに歩けるようになるでしょう。
ところが、床がコンクリからゴムに変わったり、でこぼこが付いたりすると、やっぱり転倒してしまう。
平地と全く同じ筋肉の動きでは、でこぼこ道は歩けないんです。
じゃぁ、でこぼこ道用の動きを別途作成する？
もちろん、そんなことは無意味です。でこぼこ道ったって色々な種類があるんですから。

それならば、とりあえず、でこぼこ道でも平地と同じように一歩踏み出して、転倒しそうになったら、その先にもう一歩踏み出してやれば良いじゃないか、って、ホンダの人は考えたんですねぇ。

んで、実際にそのような動きになるように何度も改良を重ね、今のASIMOがあるわけです。

…かなり説明が足りていない部分もあるかとは思いますが、判って頂けましたでしょうか。
人間が普通にやっている事を機械にさせることって、難しいんですよ～

apple-man · Answer

＞ロボットが直立二足歩行が困難だった理由というのはなんなのでしょうか？

　材料とデータ処理の問題を解決できなかった
ためだと思います。

　初期のアシモを見ると分かると思う
のですが、背中からケーブルが出て
いて、それが外部の大型コンピュータ
と繋がっていました。

　歩くために、大量のデータを処理しなければ
ならず、ホンダが二足歩行に成功した
時点でもまだ高性能の外部のコンピュータの
助けが必要だったわけで、それ以前
コンピュータではデータ処理が不十分で、
それを補うために、歩行のメカニズムを
工夫していたようですが、大学の限られた
予算と原材料調達の範囲では、歩行に
適した軽くて、丈夫な素材が
入手できなかたったようです。

　本田は大手メーカーゆえに、軽くて
丈夫ないろいろな素材を入手し、実験
できた上、企業業績に関わらず
一定額を研究にまわし、その成果に
いちいち会社が口出ししないという
条件だったため、豊富な研究予算を
自由に使えたことが成功のカギだった
ようです。

　詳しい額は知りませんが、ロボット
研究で、日本のトップと行っていたと
言われる早稲田大学が１０年間に使った
研究予算が、ホンダのロボット開発の
年間予算だったそうです。

noname#4673 · Answer

いつかテレビでやってましたが、仰るとおり「人間が感覚的に行っている体重移動？」の再現が難しいらしいです。
バランスを取るためのその材料・設計とプログラミングの手間らしいです。
現在はどうか知りませんが、最初は「間接」をかなり追加したとか言っていたと思います。

現在のアシモのような階段歩行や坂道歩行はおろか、最初は厚さ２・３ミリの板を床に置いただけで乗り越えられなかった（転倒してしまう）話が紹介されてました。 

ド素人の私が邪魔してすみません（^^;）。

NES · Answer

要するに重心の問題でしょうね。
重心の移動方法には二通りあるらしく、常に左右どちらか、または両足の中心に重心を定めて、この重心をキープしながら歩かせる方法（静歩行）と、重心を外しながら倒れる前に次の一歩を踏み出す方法（動歩行）があります。
静歩行の場合は、常にセンサーで重心を計測しているのでそろそろとした歩き方になります。
動歩行の場合は、重心が外れて倒れる状態でありながら次々に足を送り出す事で転倒を避けかつ前に進むので、スムーズな歩行になります。（人間の歩き方はこちらです）
この動歩行の場合、ポイントになるのが足首だそうです。
接地まではロックが外れた状態で、どんな角度にも対応出来るようにぶらぶらしていて、重心がかかった途端、体重を支える為に、一定の角度以上には動かない様ロックをかける、という事を私達は無意識の内に行っているそうです。

判り辛い説明で申し訳有りません。

ARC · Answer

普段は意識せずに出来ることでも、一から学習しようとするのは結構大変だと思いますよ。
例えば、長年車椅子生活だった人が「普通に」歩けるようになるにはどれくらいかかるか…

人間は、「経験」によって学ぶことが出来ます。
ある歩き方を試してみて、それがうまくいかなければ別のやり方を試す。あるいは、そのやり方のどこがいけなかったのかを考察する。
リハビリで歩けるようになったり、赤ちゃんが歩き方を覚えたりするのは、実はこういったことの繰り返しなんです。(もちろん、足の筋肉の発達とか、歩く「本能」みたいなのも影響はするんでしょうが)

ロボットは、まず自ら考えることが出来ません。失敗の原因は、他の人間が考えてやらなくてはならない。
しかも、その考える対象ってのが、自分以外の機械の体なんですから。
更に、直感的に体を動かして教えるんじゃなしに、機械が判るような言葉にしてやらないといけない…
大変です(^^;

経験に関しても、現段階では非常に原始的な方法に頼らなくてはならない。(←技術としては高度でも人間には及ぶべくも無い、という意味で。)
ってなところが、難しいところですね。

まぁ、これらはロボットに限らず、コンピュータ全般に言えるんですけどね。

ロボットの直立二足歩行が難しい理由。

追記です。

＞ロボットが直立二足歩行が困難だった理由というのはなんなのでしょうか？

いつかテレビでやってましたが、仰るとおり「人間が感覚的に行っている体重移動？」の再現が難しいらしいです。

要するに重心の問題でしょうね。

普段は意識せずに出来ることでも、一から学習しようとするのは結構大変だと思いますよ。

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