氏名

オオタニ タクヤ

大谷 拓也

職名

次席研究員(研究院講師) (https://researchmap.jp/7000017464/)

所属

(理工学術院総合研究所)

連絡先

URL等

WebページURL

https://sites.google.com/view/takuya-otani/top(研究者個人ホームページ)

研究者番号
70777987
ORCID ID
0000-0002-5514-6037

本属以外の学内所属

学内研究所等

ヒューマンパフォーマンス研究所

研究所員 2018年-

ヒューマノイド研究所

研究所員 2018年-

学歴・学位

学歴

2007年04月-2011年03月 早稲田大学 創造理工学部 総合機械工学科
2011年04月-2013年03月 早稲田大学 創造理工学研究科 総合機械工学専攻
2013年04月-2016年03月 早稲田大学 先進理工学研究科 生命理工学専攻

学位

博士(工学) 課程 早稲田大学 知能機械学・機械システム

経歴

2013年04月-2016年03月早稲田大学日本学術振興会特別研究員
2016年04月-2018年03月早稲田大学理工学術院助手
2017年04月-東京デザインテクノロジーセンター専門学校ロボット専攻非常勤講師
2018年04月-2019年03月早稲田大学理工学術院助教
2019年04月-2022年03月理工学術院総合研究所次席研究員(研究院講師)

所属学協会

IEEE Member

日本ロボット学会 正会員

日本機械学会 会員

日本IFToMM会議 会員

日本バーチャルリアリティ学会 正会員

委員歴・役員歴(学外)

2016年09月-2016年09月日本機械学会,日本生活支援工学会,ライフサポート学会LIFE2016プログラム委員
2018年03月-日本ロボット学会会誌編集委員会
2019年07月-2019年09月日本ロボット学会第37回学術講演会プログラム委員会
2018年12月-2019年09月日本ロボット学会第37回学術講演会 事務局長

受賞

第30回日本ロボット学会研究奨励賞

2015年09月授与機関:日本ロボット学会

タイトル:骨盤運動に着目した2足走行ロボットの開発(第7報:着地時間推定を用いた連続跳躍の実現)

受賞者(グループ):大谷拓也

Young Investigator Fund Best Paper Award

2015年07月授与機関:日本IFToMM会議シンポジウム

タイトル:骨盤運動に着目した2足走行ロボットの開発(第9報:人間の脚弾性を模擬した下半身ロボットによる矢状面における片脚走行の実現)

受賞者(グループ):大谷拓也

Young Investigator Fund Best Paper Award Finalist

2014年05月授与機関:日本IFToMM会議

タイトル:骨盤運動に着目した2足走行ロボットの開発(第5報:人間の骨盤動揺と多関節脚の関節弾性を模擬した跳躍ロボット)

受賞者(グループ):大谷拓也

SI2012優秀講演賞

2012年12月授与機関:公益社団法人 計測自動制御学会 システムインテグレーション部門

タイトル:超小型無線慣性センサユニットWB-4の開発-2足ヒューマノイドロボットの脚部姿勢とたわみ量測定-

受賞者(グループ):蒲旭,本橋弘光,大谷拓也,瓜生和寛,八原昌亨,クリチェカ・プシェミスワフ,リン・ゾウワ,ピーターセン・クラウス,橋本健二,セッサ・サルバトーレ,ゼッカ・マッシミリアーノ,高西淳夫

取材ガイド

カテゴリー
工学
専門分野
ロボット工学、機械工学
自己紹介コメント
『人間をさらに深く理解するためのロボット』をモットーに新しいロボット・システムの研究開発をしています.特に,等身大ヒューマノイドロボットを人間と同等の運動能力にする研究,人間がロボットに"なりきる"操作システムの研究を進めています.
キーワード
ヒューマノイド、感覚再現、人間運動解析

研究分野

キーワード

ヒューマノイドロボット、ハプティクス

科研費分類

情報学 / 人間情報学 / 知能ロボティクス

工学 / 機械工学 / 知能機械学・機械システム

論文

Investigation of Parallel Connection Circuit by Hydraulic Direct-Drive System for Biped Humanoid Robot Focusing on Human Running Motion

Hideki Mizukami

Proceedings of the 23rd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control査読有りp.34 - 422020年09月-2020年09月 

DOI

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掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)

Development of a Trapezoidal Leaf Spring for a Small and Light Variable Joint Stiffness Mechanism

Hiroki Mineshita

Proceedings of the 23rd CISM IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control査読有りp.355 - 3632020年09月-2020年09月 

DOI

分散床反力をヒト足底に提示可能な足底力覚提示装置の開発

大谷拓也

日本ロボット学会誌査読有り38(6)p.567 - 5732020年07月-

DOIlink

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:1884-7145

Trunk motion control during the flight phase while hopping considering angular momentum of a humanoid

Takuya Otani, Kenji Hashimoto, Takaya Isomichi, Akira Natsuhara, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi

Advanced Robotics査読有り2018年10月-2018年10月 

DOIlink

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:1568-5535

Jumping Motion Generation of a Humanoid Robot Utilizing Human-like Joint Elasticity

Otani, Takuya; Hashimoto, Kenji; Ueta, Hiroki; Sakaguchi, Masanori; Kawakami, Yasuo; Lim, Hum Ok; Takanishi, Atsuo

Proceedings of the 2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems査読有りp.8707 - 87142018年10月-2018年10月 

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)

Upper-body control and mechanism of humanoids to compensate for angular momentum in the yaw direction based on human running

Otani, Takuya; Hashimoto, Kenji; Miyamae, Shunsuke; Ueta, Hiroki; Natsuhara, Akira; Sakaguchi, Masanori; Kawakami, Yasuo; Lim, Hum Ok; Takanishi, Atsuo

Applied Sciences (Switzerland)査読有り8(1)2018年01月-2018年01月 

DOIlinkScopus

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:2076-3417

概要:© 2018 by the authors. Many extant studies proposed various stabilizing control methods for humanoids during the stance phase while hopping and running. Although these methods contribute to stability during hopping and running, humanoid robots do not swing their legs rapidly during the flight phase to prevent rotation in the yaw direction. Humans utilize their torsos and arms when running to compensate for the angular momentum in the yaw direction generated by leg movement during the flight phase. In this study, we developed an angular momentum control method based on human motion for a humanoid upper body. The method involves calculation of the angular momentum generated by the movement of the humanoid legs and calculation of the torso and arm motions required to compensate for the angular momentum of the legs in the yaw direction. We also developed a humanoid upper-body mechanism having human link l ength and mass properties, using carbon-fiber-reinforced plastic and a symmetric structure for generating large angular momentum. The humanoid robot developed in this study could generate almost the same angular momentum as that of a human. Furthermore, when suspended in midair, the humanoid robot achieved angular momentum compensation in the yaw direction.

Angular momentum compensation in yaw direction using upper body based on human running

Otani, T.; Hashimoto, K.; Miyamae, S.; Ueta, H.; Sakaguchi, M.; Kawakami, Y.; Lim, H. O.; Takanishi, A.

Proceedings - IEEE International Conference on Robotics and Automation査読有りp.4768 - 47752017年07月-2017年07月 

DOIScopus

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ISSN:10504729

概要:© 2017 IEEE. Humans utilize their torsos and arms while running to compensate for the angular momentum generated by the lower-body movement during the flight phase. To enable this capability in a humanoid robot, the robot should have human-like mass, a center of mass position, and inertial moment of each link. To mimic this characteristic, we developed an angular momentum control method using a humanoid upper body based on human motion. In this method, the angular momentum generated by the movement of the humanoid lower body is calculated, and the torso and arm motions are calculated to compensate for the angular momentum of the lower body. We additionally developed the humanoid upper-body mechanism that mimics the human link length and mass property by using carbon fiber reinforced plastic and a symmetric structure. As a result, the developed humanoid robot could generate almost the same angular momentum as that of human through human-like running motion. Furthermore, when suspended in midair, the humanoid robot produced the angular momentum compensation in the yaw direction.

Joint Mechanism Coping with both of Active Pushing-off and Joint Stiffness Based on Human

Takuya Otani, Kenji Hashimoto, Takaya Isomichi, Shunsuke Miyamae, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi

Proceedings of the 21st CISM-IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY 2016)査読有りp.243 - 2502016年06月-

Joint Mechanism That Mimics Elastic Characteristics in Human Running

Takuya Otani, Kenji Hashimoto, Takaya Isomichi, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi

Machines査読有り4(1)2016年01月-

DOIlink

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:2075-1702

Running with lower-body robot that mimics joint stiffness of humans

Otani, T.; Otani, T.; Hashimoto, K.; Hashimoto, K.; Yahara, M.; Miyamae, S.; Isomichi, T.; Sakaguchi, M.; Kawakami, Y.; Lim, H. O.; Lim, H. O.; Takanishi, A.; Takanishi, A.

IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems2015-Decemberp.3969 - 39742015年12月-2015年12月 

DOIScopus

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ISSN:21530858

概要:Human running motion can be modeled using a spring-loaded inverted pendulum (SLIP), where the linear-spring-like motion of the standing leg is produced by the joint stiffness of the knee and ankle. To use running speed control in the SLIP model, we should only decide the landing placement of the leg. However, for using running speed control with a multi-joint leg, we should also decide the joint angle and joint stiffness of the standing leg because these affect the direction of the ground reaction force. In this study, we develop a running control method for a human-like multi-joint leg. To achieve a running motion, we developed a running control method including pelvis oscillation control for attaining jumping power with the joint stiffness of the leg and running speed control by changing the landing placement of the leg. For using running speed control, we estimated the ground reaction force using the equation of motion and detected the joint angles of the leg for directing the ground reaction force toward the center of mass. To evaluate the proposed control methods, we compared the estimated ground reaction force with the force measured by the real robot. Moreover, we performed a running experiment with the developed running robot. By using ground reaction force estimation, this robot could accomplish the running motion with pelvic oscillation for attaining jumping power and running speed control.

Knee joint mechanism that mimics elastic characteristics and bending in human running

Otani, T.; Otani, T.; Hashimoto, K.; Hamamoto, S.; Miyamae, S.; Sakaguchi, M.; Kawakami, Y.; Lim, H. O.; Takanishi, A.

IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems2015-Decemberp.5156 - 51612015年12月-2015年12月 

DOIScopus

詳細

ISSN:21530858

概要:Analysis of human running has revealed that the motion of the human leg can be modeled by a compression spring because the leg's joints behave like a torsion spring in the stance phase. Moreover, the knee bends rapidly to avoid contact of the foot with the ground in the swing phase. In this paper, we describe the development of a knee joint mechanism that mimics the elastic characteristics of the stance leg and rapid bending knee of the idling leg of a running human. The knee was equipped with a mechanism comprising two leaf springs and a worm gear for adjusting the joint stiffness and high-speed bending knee. Using this mechanism, we were able to achieve joint stiffness within the range of human knee joints that could be adjusted by varying the effective length of one of the leaf springs. In addition, the mechanism was able to bend rapidly by changing the angle between the two leaf springs. The equation proposed for calculating the joint stiffness considers the difference between the position of the fixed point of the leaf spring and the position of the rotational center of the joint. We evaluated the performance of the adjustable joint stiffness and the effectiveness of the proposed equation for joint stiffness and high-speed knee bending. We were able to make a bipedal robot hop using pelvic oscillation for storing energy produced by the resonance to leg elasticity and confirmed the mechanism could produce large torque 210 Nm.

Utilization of Human-Like Pelvic Rotation for Running Robot

Takuya Otani, Kenji Hashimoto, Masaaki Yahara, Shunsuke Miyamae, Takaya Isomichi, Shintaro Hanawa, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi

Frontiers in Robotics and AI査読有り2(17)2015年06月-

DOIlink

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掲載種別:研究論文(学術雑誌)ISSN:2296-9144

Leg with Rotational Joint That Mimics Elastic Characteristics of Human Leg in Running Stance Phase

Proceedings of the 14th IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots (Humanoids 2014)査読有りp.481 - 4862014年11月-

Hopping Robot Using Pelvic Movement and Leg Elasticity

Takuya Otani, Kazuhiro Uryu, Masaaki Yahara, Akihiro Iizuka, Shinya Hamamoto, Shunsuke Miyamae, Kenji Hashimoto, Matthieu Destephe, Masanori Sakaguchi, Yasuo Kawakami, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi

Proceedings of 2014 XX CISM-IFToMM Symposium on Theory and Practical of Robots and Manipulators (ROMANSY 2014)査読有りp.235 - 2432014年06月-

Running Model and Hopping Robot Using Pelvic Movement and Leg Elasticity

Proceedings of the 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2014)査読有りp.2313 - 23182014年05月-

Bipedal humanoid robot that makes humans laugh with use of the method of comedy and affects their psychological state actively

Tatsuhiro Kishi, Nobutsuna Endo, Takashi Nozawa, Takuya Otani, Sarah Cosentino, Massimiliano Zecca, Kenji Hashimoto and Atsuo Takanishi

Proceedings of the 2014 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2014)査読有りp.1965 - 19702014年05月-

Foot Placement Modification for a Biped Humanoid Robot with Narrow Feet

Kenji Hashimoto, Kentaro Hattori, Takuya Otani, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi

The Scientific World Journal査読有り2014年01月-

DOI

詳細

掲載種別:研究論文(学術雑誌)

New Shank Mechanism for Humanoid Robot Mimicking Human-like Walking in Horizontal and Frontal Plane

Takuya Otani, Akihiro Iizuka, Daiki Takamoto, Hiromitsu Motohashi, Tatsuhiro Kishi, Przemyslaw Kryczka, Nobutsuna Endo, Lorenzo Jamone, Kenji Hashimoto, Takamichi Takashima, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi

Proceedings of the 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation査読有りp.659 - 6642013年05月-

Impression Survey of the Emotion Expression Humanoid Robot with Mental Model based Dynamic Emotions

Tatsuhiro Kishi, Takuya Kojima, Nobutsuna Endo, Matthieu Destephe, Takuya Otani, Lorenzo Jamone, Przemyslaw Kryczka, Gabriele Trovato, Kenji Hashimoto, Sarah Cosentino and Atsuo Takanishi

Proceedings of the 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation査読有りp.1655 - 16602013年05月-

顔面各部の広い可動域および顔色により豊かな表情表現が可能な 2 足ヒューマノイドロボット頭部の開発

岸竜弘,遠藤信綱,大谷拓也,Przemyslaw Kryczka,橋本健二,中田圭,高西淳夫

日本ロボット学会誌査読有り31(4)p.424 - 4342013年05月-

Development of Distributed Control System and Modularized Motor Controller for Expressive Robotic Head

Takuya Otani, Tatsuhiro Kishi, Przemek Kryczka, Nobutsuna Endo, Kenji Hashimoto and Atsuo Takanishi

Proceedings of the 19th CISM-IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY2012)査読有りp.183 - 1902012年06月-

Development of Expressive Robotic Head for Bipedal Humanoid Robot with Wide Moveable Range of Facial Parts and Facial Color

Tatsuhiro Kishi, Takuya Otani, Nobutsuna Endo, Przemyslaw Kryczka, Kenji Hashimoto, Kei Nakata and Atsuo Takanishi

Proceedings of the 19th CISM-IFToMM Symposium on Robot Design, Dynamics and Control (ROMANSY2012)査読有りp.151 - 1582012年06月-

Biped Walking Stabilization Based on Gait Analysis

Kenji Hashimoto, Yuki Takezaki, Hiromitsu Motohashi, Takuya Otani, Tatsuhiro Kishi, Hun-ok Lim and Atsuo Takanishi

Proceedings of the 2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation,査読有りp.154 - 1592012年05月-

特許

整理番号:1489

2足歩行ロボットの移動制御システム(日本)

高西 淳夫, 川上 泰雄, 橋本 健二, 阪口 正律, 大谷 拓也, 飯塚 晃弘, 八原 昌亨, 瓜生 和寛, 宮前 俊介, 濱元 伸也

特願2013-238123、特開2015- 98066、特許第6311153号

整理番号:2321

遠隔操作システム(日本)

高西 淳夫, 大谷 拓也

特願2020- 67075

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:若手研究

人間の運動時の角運動量補償メカニズムに基づく人間型ロボットの上半身運動制御手法

2018年04月-2020年03月

研究分野:知能ロボティクス

研究種別:基盤研究(A)

ヒューマノイドの全身協調による瞬発的な高出力運動の実現に関する研究

2017年04月-

研究分野:知能ロボティクス

研究種別:

人間を模擬した歩行・走行運動が可能な2足ヒューマノイドロボットの開発

2013年04月-2016年03月

研究分野:知能機械学・機械システム

研究資金の受入れ状況

提供機関:みずほ学術振興財団制度名:第63回工学研究助成実施形態:研究助成金

関節の弾性・受動性を活用した投球動作が可能な人間型スポーツロボットの開発2020年04月-2022年03月

代表

提供機関:公益財団法人 電気通信普及財団制度名:研究調査助成実施形態:研究助成金

人間の運動時の足底力触覚提示装置の研究開発2020年04月-2021年03月

代表

提供機関:公益財団法人 NSKメカトロニクス技術高度化財団制度名:平成30年度研究助成実施形態:研究助成金

CFRP弾性要素を搭載した大出力ロボット弾性関節機構の開発2019年04月-2021年03月

代表

提供機関:立石科学技術振興財団制度名:研究助成(A)

人の角運動量補償動作を元とした人型ロボットの安定走行手法の開発2018年04月-2019年03月

代表

学内研究制度

特定課題研究

ヒューマノイドを用いたヒト跳躍・走行時の上半身動作戦略の解明

2016年度

研究成果概要: 本研究では,まずヒト走行時の運動に基づくヒューマノイドの上半身による角運動量制御アルゴリズムの開発を行った.ヒト走行時の運動計測データを解析し,跳躍中の脚動作により発生する角運動量を上半身動作が相殺していることから,動作時の脚の... 本研究では,まずヒト走行時の運動に基づくヒューマノイドの上半身による角運動量制御アルゴリズムの開発を行った.ヒト走行時の運動計測データを解析し,跳躍中の脚動作により発生する角運動量を上半身動作が相殺していることから,動作時の脚の発生する角運動量を算出し,それを上半身により発生すべき角運動量の目標量として上半身の運動を決定する角運動量制御法を開発した.また,炭素繊維強化プラスチックやダブルモータ駆動の活用により,各部においてヒトと同等の質量・重心位置・慣性モーメントを有する上半身機構を開発した.全身ヒューマノイドにおいて提案手法が旋回方向での安定化に有効であることを確認した.

腕・体幹を用いた人間の安定メカニズムに基づく人間型ロボットの上半身制御手法構築

2017年度共同研究者:高西淳夫

研究成果概要:本研究では,ヒト走行時の上半身運動戦略をヒューマノイドにより検証することで明らかにすることを目的に,ヒト走行時の運動に基づき腕および遊脚を含めて角運動量を補償する制御アルゴリズムの開発を行った.また,跳躍中にのみ用いていた本手法を...本研究では,ヒト走行時の上半身運動戦略をヒューマノイドにより検証することで明らかにすることを目的に,ヒト走行時の運動に基づき腕および遊脚を含めて角運動量を補償する制御アルゴリズムの開発を行った.また,跳躍中にのみ用いていた本手法を立脚中にも用いるよう拡張することで,走行中の全期間を通じて安定化を行う制御アルゴリズムとした.提案手法を動力学シミュレーションモデルに実装し有効性を検証したところ,これまではモデルが次第に傾いていき4秒程度で転倒していたものが,新たな制御アルゴリズムを用いることで連続的な跳躍を継続できるようになることを確認した.

腕・体幹を用いた人間の安定動作に基づく人間型ロボットの安定性向上に関する研究

2017年度共同研究者:高西淳夫

研究成果概要:本研究では,ヒト走行時の上半身運動戦略をヒューマノイドにより検証することで明らかにすることを目的に,ヒト走行時の運動に基づき腕および遊脚を含めて角運動量を補償する制御アルゴリズムの開発を行った.また,跳躍中にのみ用いていた本手法を...本研究では,ヒト走行時の上半身運動戦略をヒューマノイドにより検証することで明らかにすることを目的に,ヒト走行時の運動に基づき腕および遊脚を含めて角運動量を補償する制御アルゴリズムの開発を行った.また,跳躍中にのみ用いていた本手法を立脚中にも用いるよう拡張することで,走行中の全期間を通じて安定化を行う制御アルゴリズムとした.提案手法を動力学シミュレーションモデルに実装し有効性を検証したところ,これまでは1秒程度で転倒していたものが,新たな制御アルゴリズムを用いることで4秒間ほど連続的な跳躍を継続できるようになることを確認した.

人の角運動量補償動作に基づく人型ロボットの安定走行手法の開発

2018年度

研究成果概要: 本研究では,ヒト走行時の上半身運動戦略をヒューマノイドにより検証することで明らかにすることを目的に,ヒト走行時の運動に基づき腕および遊脚を含めて角運動量を補償する制御アルゴリズムの開発を行った.また,跳躍中にのみ用いていた本手法... 本研究では,ヒト走行時の上半身運動戦略をヒューマノイドにより検証することで明らかにすることを目的に,ヒト走行時の運動に基づき腕および遊脚を含めて角運動量を補償する制御アルゴリズムの開発を行った.また,跳躍中にのみ用いていた本手法を立脚中にも用いるよう拡張することで,走行中の全期間を通じて安定化を行う制御アルゴリズムとした.提案手法を動力学シミュレーションモデルに実装し有効性を検証したところ,新たな制御アルゴリズムを用いることで連続的な跳躍を継続できるようになることを確認し,跳躍中に外力を受ける状態でも転倒しないことを確認した.

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
メカトロニクスラボF創造理工学部2020春学期
メカトロニクスラボF  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2020春学期
プロジェクト・ベースド・ラーニングF創造理工学部2020秋学期
プロジェクト・ベースド・ラーニングF  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2020秋学期
メカトロニクスラボA創造理工学部2020秋学期
メカトロニクス創造理工学部2020秋学期

他機関等の客員・兼任・非常勤講師等

2017年04月東京デザインテクノロジーセンター専門学校(日本)非常勤講師