用語集 · ロボティクスと制御

自由度

別名:Degrees of freedom、DoF、DOF、joint、hinge joint、ball joint、関節、ヒンジ関節、球関節

物体が独立に動ける方向の数です。単純な関節1つで1つ増え、空間に浮かぶ自由な物体は6つ持ちます。

1つの自由度(DoF)は、姿勢を表すのに必要な数値1つにあたります。

  • ヒンジ関節は、肘の曲げ伸ばしのように1自由度で、角度が1つです。
  • 球関節は、肩のように3方向に回れるので3自由度です。シミュレータでは、ヒンジを3つ並べて表すことがよくあります。
  • 空間の自由な物体は6自由度です。位置に3つ(x,y,zx, y, z)、向きに3つ(ロール、ピッチ、ヨー)です。

人型の自由度の合計は、空間に浮かぶ骨盤の6自由度に、ヒンジ1つにつき1を足したものです。

nDoF=6+nhingesn_{\text{DoF}} = 6 + n_{\text{hinges}}

骨盤の6自由度にはモーターがありません(アクチュエータの「劣駆動」を参照)。体がこれを動かすには、床を押すしかありません。

どれくらいあれば足りるか

本物の人間は、背骨や手足の関節をすべて数えれば200を優に超える自由度を持っています。シミュレーションの人型は、その一部だけを選びます。自由度が多いほど動きはリアルになりますが、方策が学ぶことも、1ステップあたりの物理計算も増えます。どれを選ぶかはタスク次第です。組み技には柔らかい胴体と握る手が要り、立って打撃をするには脚、腰、肩、足が要ります。

このプロジェクトでは

筋肉の体には、将来の組み技のために、駆動される関節が83あります。シンプルな体 v2 には37個のモーターがあり、腰(ウエスト)、首、鎖骨、肩、肘、手首、股関節、膝、足首、つま先をカバーしています。つま先と鎖骨のない最初のシンプルな体は、コーチに却下されました。硬い足が、板のように前の縁でバランスを取っていたからです。

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