車体屈曲方式による資源開発用自律移動ロボットの運動学および移動制御に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650914
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 高橋 弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90188045)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 清次 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80302173)
• Keywords: 車体屈曲方式 / 自律移動 / 経路追従 / 制御則 / 運動学 / 自動化 / 移動ロボット

Research Abstract

目的:資源開発現場における一連の作業の自動化を実現するためには,1)作業対象物の認識,2)作業対象物までの自律移動,3)作業の実行と言った各タスクの自動化技術を確立する必要がある.本研究では2)のタスクのみを対象とし,資源開発ロボットの自律移動技術について,理論的および実験的に考察することを目的とする.本年度は車体屈曲方式の履帯式車両および車輪式車両を作成し,これらの模型を用いて自律走行実験を行い,車体屈曲機構の有利性を模型実験により検証することを目的とする.
研究結果:
1)車輪式の車体屈曲型移動ロボツトの作成および自律走行実験
ホイールローダおよびロードホールダンプなどは,一般に機動性を重視していることから車輪式の移動機構を採用している.そこで,車輪式の車体屈曲型車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.
2)車輪式の車体屈曲型移動ロボツトの作成および自律走行実験
履帯式の場合,内側の履帯と外側の履帯に速度差を与え,履帯を強制的に滑らせながら旋回を行うことから自律移動制御には不向きであると言われている.この欠点を克服するために,履帯式車両に対しても車体屈曲方式を適用した.本年度,履帯式の車体屈曲型車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,車輪式の場合と同様に経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.
3)積み込み作業の自動化に関する実験
作成されたローダの模型を用いて鉱石をダンプのベッセルに自動的に積み込む制御則について検討し,模型実験によりその制御則の有効性を検証した.

Research Products

• [Publications] H.Takahashi et al.: "Path Beneration for Autonomous Locomotion of Articulated Steering Wheel Loader"Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering. 16・1. 159-168 (2001)
• [Publications] H.Takahashi et al.: "Kinematics for Autonomous Locomotion of Articulated Vehicles"Proc.of 2nd Asian Symposium on Industrial Automation and Robotics. 1. 95-100 (2001)
• [Publications] 高橋 弘, 森川 康弘: "ローダとダンプトラックの協調作業による積み込み作業の自動化に関する基礎的研究"土木学会論文集. 672/VI-50. 169-177 (2001)
• [Publications] H.Takahashi et al.: "Study on Kinematics and Control of Path Tracking for Autonomous Locomotion of Articulated Tracked Earth Moving"Proc.of the 6th Asia-Pacific Conference of International Society for Terrain-Vehicle Systems. 1. 261-271 (2001)