Project/Area Number |
22K04032
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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Research Institution | Tohoku Gakuin University |
Principal Investigator |
熊谷 正朗 東北学院大学, 工学部, 教授 (70323045)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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Keywords | 玉乗りロボット / 倒立振子 / 外乱応答 / 平面加振機 / 周波数応答 / ロバストさ / 加振機 |
Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、玉乗り型ロボットの床面の揺れに対する応答を測定することである。 代表者らが開発したロボットは、床面の揺れに強く、物を上に乗せてもバランスが崩れない強さがあるが、ある周期で揺すると落ちやすいということが実験的経験的に判明している。これを性能測定することで、その強さの理由、および弱点の克服が可能かを検討することが第一の目的である。 また、人が乗ったときにいかにロボットと協調してバランスや移動の制御するかについても測定を通して明らかにすることを目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は玉乗りロボットへの外乱応答の定量評価をすることであり、本課題では床面の揺動による外乱の入力への周波数応答を得ることを目的としている。背景として、東日本大震災の際に多少の余震の揺れでは玉乗りロボットの制御に目立った影響が見られなかった一方で、特定の外乱を加えると短時間で制御が失敗し、転倒落下する、という実験的知見があった。 このために制御された平面3自由度の外乱入力、すなわち水平2方向の並進と面内の回転の揺動を可能とするパラレルリンクによる加振プレートを開発することとした。モータ・減速機からなる駆動軸にアームをとりつけ、キャスタ支持したプレートの四隅にリンクを接続する。本研究では小型のロボットから、最終的には人間が搭乗した機体までの評価を計画しているが、このアームの長さにより、加速度・速度重視の設定と大質量対応の設定を目的に応じて調整する。 まず、主要部である駆動系の設計の一環として、アクチュエータの選定と評価を行った。当初計画ではACサーボモータとハーモニックドライブからなる駆動系の開発を想定していたが、コスト高となるものの機構まわりの設計製造評価も簡素化されるインテリジェントアクチュエータを採用し、その加振目的への適応性を検証した。この方式上、減速比が高くなるため、相対的にモータロータのイナーシャの影響が出ること、モータ出力が低めになる制約はあったものの、使用可能と判断して設計を進めている。 今後、実装を行い、加振機としての動作試験と、ロボットの評価研究に移行する。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
もとより本課題の期間中に予定されていたことであるが、ほぼ半年にわたって所属機関のキャンパス移転(自実験室の引越)および全学的な教育課程の更新、キャンパス統合に伴う実務対応などに関わり、研究開発環境が停止していた。この影響を過小評価しており、見込みより大幅に遅れが生じている。年度を越してなお、環境の回復再構築作業を進めている。一方で、アクチュエータの変更検討により、機構部の設計製造に関しては期間短縮できている。
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Strategy for Future Research Activity |
前記進捗の通り、遅れが出ているが、基本設計から詳細設計を進め、まずは加振機の開発を進める。研究計画そのものについては、現時点では大きな変更を必要とは考えていないが、いまだ平常時には戻っておらず、今後の大学業務の状況によっては、研究期間の延長が必要になると考えている。
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