歩行式運搬機の操作予測アシスト制御とPIO振動抑止技術
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22K04041
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
宮崎 敏昌 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90321413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大石 潔 長岡技術科学大学, 工学研究科, 産学官連携研究員 (40185187)
横倉 勇希 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (70622364)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 電動運搬車 / アシスト制御 / 歩行式電動運搬車 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題では，高機能な歩行式電動運搬機のための制御技術を次の2つの観点から実現する。
上位層の制御技術として，操作者の練度と意図に応じて操作を予測し適切なアシストを実現する，(1)可変構造の操作予測アシスト制御を実現する。
下位層の安定走行制御技術として，操作者の操作力と装置の間で発生するパイロット誘導振動（PIO）抑止して走行できるような，(2)走行補助におけるPIO振動抑止技術を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、災害が頻発しており、その際に孤立する地域への物資輸送を行うことが可能な手押し式の運搬車が必要となる。そこで物資輸送時に想定される悪路走行に適した電動式運搬車の開発を進めている.電動式運搬車はモータ駆動の利点を生かして運搬車の操作性を向上することで,誰でも迅速に物資の運搬が可能な運搬車となることを期待している.本研究では、操作性を向上させるパワーアシスト制御として軸ねじれトルク制御を適用することにより直感的な操作を実現する.
今年度については、操作者の動作予測を実現するために、電動運搬車両を新たに完成させて、その運転テスト及び特性取得をベースとした基礎実験を行った。その内容を含めて、運搬車両の制御のために必要な物理パラメータを確定して、その制御特性の理論的な検証を行った。研究の主体として、後輪を旋回用の舵ができるような改良を行った。その結果として、動的なモデリングをする必要ができた。このため研究の方針を２つに変更して、運搬機としての動作を実現するための研究開発と、新しい電動運搬車両の制御用モデリングの研究を行った。また、軽快な運搬機の実演として、ぼうさいこくたい2023に出展することで、広く知って頂く機会を得るとができた。同時に、小学生から壮年期までの男女からの実車の操作体験の実施をしたことから、いくつかの改良点やパワーアシスト操作で重点を置くべきポイントについての、感性的情報を得ることができた。
これらの成果を通じて、後ろ舵運搬車両のパワーアシスト制御手法及びモデリング手法を提案することができた。また、従来の電動運搬機に比べて堅牢かつ軽快に動作せることが可能な運搬機の基礎作ることができた。上記の研究成果については、国際会議及び国内学会での発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題は、歩行式電動運搬機の高機能な制御を実現することを目的としており、[1] 運搬機の操作は,ハンドルによる補正力の印加や,動力伝達の適切な入切等であるが、これらの操作がどのような意図で行われどのような結果(運搬機の動き)を期待しているのかを解明し、[2] 運搬機を正確かつ適切に制御するための基本走行制御を実現させることを目的としている。そのなかで、昨年度は[2]の実現に注力してに、不確定な凹凸土壌における車体の安定で正確な直進・旋回を実現を目指した。次に、今年度は[1] の実現を目指した。しかしながら、[1]の検証に利用した車両の旋回性能に制約があったため、新規に実験車両を立ち上げる必要があった。その実現に多くの時間が取られたため、車両モデルの構築までしか進めることができず、車両の制御への適用までどどかなかった。一方で、操作者の意図や操作感などの、感性情報取得を別途行うことができたため、次年度の取り組みに向けた基礎データを取得することができた。このことから、やや遅れていると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度までの研究成果を踏まえて、操作者の意図に従って正確に車両を制御できる物理モデルの構築と制御手法の確立をしたうえで、スリップ抑制との技術的な併合を実施する。これを最優先として実施するために、新しい理論構築と車両の改修を前半に実施する。並行して、人間の操作意図に関する感性データと操作データ（力情報と位置情報）の突き合わせによる論理モデルの構築を急ぐ。
今後は、進捗が遅くなっている分について、研究分担者などとの連携を強化して進めることで、目的とする研究成果を得るように務める。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
