不整地作業用歩行機械の開発研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10760147
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 王 秀崙 三重大学, 生物資源学部, 助教授 (40223705)
• Keywords: 歩行機械 / 6脚ロボット / 不整地作業移動機械

Research Abstract

本研究では不整地作業用機械の開発研究として、車輪式車両、クローラ式車両の進入できない場所での走行・作業を想定して歩行形移動ロボットの開発を目的としている。歩行形移動ロボットの特徴は地表支持点の任意選択性、離散的支持点を構成する機能、接地圧の低減化機能、無スリップ方向転換機能確実で能動的な足場を構成する機能を持っており、不整地走行および作業に適していることから移動方式を歩行形にした。この歩行形移動ロボットは自分自身の移動だけでなく、作業装置を載せて傾斜地でも作業できるように強力な脚が必要である。したがって,それらの脚は大きな推進力を発生して,歩行機械胴体を支持しかつ搭載している作業装置を移動させる必要があることを踏まえて、駆動機構の軽量化と制御装置の簡易化を図りながら、推進力と安走注等を確保する観点から総合的に解析した結果、歩行形移動ロボットに6脚が最適であるとの結論が得られた。6脚では,互いに脚を共有しない2つの静安定な支持多角形をとる交互3点接地法と呼ばれる歩容が可能であり、静歩行で最大移動速度が実現でき,最も効率がよい。各脚の駆動最大速度が一定の場合には,2足と同じくデューティー比β=0.5の歩容が胴体の最大推進速度を得る歩容となる。解析の結果により、安定余裕を最大にする歩容である対称レギュラーウェーブ歩容を採用することによって、最も効率の良い6足歩行機械が実現できる。歩行のパラメータとしてまず大域的なパラメータ(脚の自由度、脚の本数、使用アクチュエータ、胴体や脚の長さ,質量,慣性モーメントなどの物理量)を決定した。今後、可変的で局所的なパラメータ(移動速度、歩行周期、歩幅、胴体高さ、遊脚振り上げ高さ)を変化させ、歩行シミュレーションを行うことによってパラメータの最適値を決定する。