非ホロノミックモジュール型全方向移動ロボットの協調制御に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650268
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 橋本 雅文 広島大学, 工学部, 助教授 (10145815)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江口 透 広島大学, 工学部, 助手 (80253566) ; 大場 史憲 広島大学, 工学部, 教授 (10081267)
• Keywords: 全方向移動ロボット / モジュール型ロボット / 協調制御 / 経路追従制御 / 車体傾斜制御 / 走行制御 / 自己位置推定 / デッドレコニング

Research Abstract

設計のフレキシビリティの向上を図るため,ロボットの駆動・操舵車輪をユニット化しておき,要求されるペイロードに応じて車輪ユニットの台数を定めてロボットを構築するモジュール型全方向移動ロボットに関して,以下を実施した.
(1)デッドレコニング系から出力される車輪モジュールの車輪径情報,外乱オブザーバにより推定される車輪モジュールへの外乱情報をもとに,車体の挙動を定める主動車輪モジュールと車体の運動に従い受動的なキャスタの振舞いを果たす従動車輪モジュールとからなる協調制御系を設計した.
(2)アッカーマン幾何学と非線形制御を基礎として車体を目標経路に追従させる経路追従制御系を設計した.
(3)経路制御系と協調制御系とからなるロボットの走行制御系により,車体や搬送物に関する質量等の慣性パラメータが不正確な場合でも,車輪の滑りを軽減して安定した走行が可能となることを数値シミュレーションにより確認した.
(4)試作した4台の車輪モジュールを有するロボットに対してデッドレコニング系と走行制御系とを実装し,実験によりそれらの性能評価を行った.
(5)上記手法を拡張して,傾斜地や曲路での走行中に車体傾斜も制御して車体の安定化を図りながら走行する車体傾斜機構を持つモジュール型全方向移動ロボットのデッドレコニング系と走行制御系の基本設計を行った.
(6)4台の車輪モジュールを有する屋外大型AGV(実機)に対するデッドレコニング系を設計し,実機走行データに基づくシミュレーションによりその性能評価を行った.

Research Products

• [Publications] M.Hashimoto,: "Dead Reckoning of a Heavy-Duty Outdoor AGV by Fusing Odometry and Gyro"Proc.of Japan-USA Symp.on Flexible Automation symposium. (CD-ROM). (2000)
• [Publications] 橋本: "冗長オドメトリ系とジャイロ情報の融合によるモジュール型全方向移動ロボットのデッドレコニング"日本機械学会論文集C編. 66・645. 1613-1620 (2000)
• [Publications] 橋本: "モジュール型全方向移動ロボットの経路追従制御法"日本機械学会論文集C編. 66・648. 2713-2720 (2000)