直接位置測定しない自励駆動制御型跳躍歩行機械の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650290
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 小泉 邦雄 富山大学, 工学部, 教授 (60019776)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹木 亮 富山大学, 工学部, 助手 (00262501) ; 佐々木 基文 富山大学, 工学部, 助教授 (00019217)
• Keywords: 跳躍 / 移動ロボット / マイクロロボット / オンオフ駆動 / 自励振動 / 衝撃振動

Research Abstract

本研究は,自励オンオフ駆動制御方式で,跳躍歩行機械の概念を広げて移動機械の可能性を追求する新しい駆動原理の機械の開発に応用して,着地の瞬間を次の着地までの基準に取ることで仮想的な位置測定腕に相当させる考えで,位置測定腕が動作や操作の妨げになるので,付けることはできない問題を解決するために,これの無いミニチュア跳躍歩行機械を開発する.跳躍モードとして,繰り返し跳躍周期の基準値(均質平面のとき)が小さく,細かく跳躍して本体が上下せず,脚部のみが跳躍する第1モードと周期が長くゆっくりと本体が沈み込んで高く跳躍する第2モードがある.この二つは着地中に作用する駆動力のタイミングが異なるので,別々に解析せねばならない.まず振動的に動作の第1モードの内,着地中に駆動力をオンオフする代表的なタイプの動作を線形接続法で解析して,その動作を検討した結果,従来にない複雑な特性であることが分かり,新たな考究を進める方向が見えてきた.基礎実験装置のアクチュエータにはリニア・ソレノイドを用いる.ソレノイドの発生駆動力がストロークに対して変化の少ない特性のソレノイドを用いるが,完全ではないので,電流に比例するとみなせるような補償をするソフト的な処理法を追求している.相対変位は,小型化のために接続ばねに採用したリングばねに歪ゲージを貼って検出した.
従来,自励オンオフ駆動制御の基礎実験で開発してきたソフトウェアを土台として,第1モードの場合の駆動制御ソフトウェアを製作して動作させ,第1モードに対応する運動を得たが,基本振動数を低くしたために,ソレノイド内の固体摩擦の影響が増大して,スティック・スリップを生じた.摩擦を無くし,ばねを弱くして脚の伸縮量を増大しつつ体重を支持する構造を考究する.一方,ハードばねの非線形ばねが有効か否かを検討する予定である.