腕の振り込み動作を適用した振子式跳躍機械の可能性と新しい跳躍移動方法への発展

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750225
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 林 良太 鹿児島大学, 工学部, 講師 (40288949)
• Keywords: 跳躍機械 / 振子 / 非ホロノミック / ソフトランディング / フリーフライング運動系 / 劣駆動機械系 / 移動機械 / 腕の振り込み動作

Research Abstract

本研究の目的は、3リンクからなる振子式跳躍機械を考え、腕部となる2つのリンクを巧みに振り込むことによる(1)高い跳躍(2)移動方向(3)姿勢制御(4)ソフトランディングの効果を示し、その原理を明らかにすることである。本年度は、階段昇降の可能性を探る振子式跳躍機械の試作を試みた。以下にその内容を示す。
1.数学モデルによる解析
3リンク振子式跳躍機械の数学モデルを導き、地面などの環境から受ける抗力を考慮した力学的な解析を行った。腕部となる2つのリンクの回転速度と跳躍機械が床から受ける垂直抗力との関係を明らかにして、跳躍移動に適した制御入力の計画を行った。そして、数値シミュレーションを行って跳躍移動の実現可能性を検討した。
2.振子式跳躍機械の試作
バルサ材およびアルミ材を構造材料とし、アクチュエータにサーボモータ、リンクの関節角度を計測するセンサーにエンコーダを用いて振子式跳躍機械の実験機を試作した。実験機は、傾けた天板上を運動するようにした。これは、重力の大きさを軽減することおよび運動の自由度を2次元平面内に拘束することを目的としたものである。
3.PSDを用いたリアルタイム位置測定
リアルタイム2次元位置測定装置を用いて、振子式跳躍機械の跳躍中の位置と姿勢を測定するシステムを構成した。そして、ビジュアルフィードバック制御系を構成し、サンプリング周期が数ミリ秒である制御実験を実現することができた。
次年度は、数学モデルによる解析結果を基にして、巧緻な跳躍動作の検証実験を行う予定である。また、振子式跳躍機械による壁面駆け上がりの可能性についても検討していく予定である。

Research Products

• [Publications] Ryota Hayashi, Showzow Tsujio: "High-performance Jumping Movements by Pendulum-type Jumping Machines"Proceedings of the 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. 722-727 (2001)
• [Publications] 林 良太, 崎山 博俊, 辻尾 昇三: "振子式跳躍機械による壁面駆け上がり"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'02講演論文集. (印刷中).