複数ユニットで構成される不定形移動機構に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750226
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 渡嘉敷 浩樹 琉球大学, 工学部, 助手 (40315461)
• Keywords: 不定形 / 複数ユニット / 移動ロボット / 変形 / 歯車 / 磁石 / 狭窄空間 / アメーバ

Research Abstract

既存の移動機構では適応困難な狭窄空間への侵入を,アメーバのような自由変形を行うことで可能とする,新しいタイプの不定形移動機構の提案・開発を行った.提案する移動機構は,複数の単機能ユニットで構成され,個々のユニットは運動自由度を1つしか持たないにもかかわらず,群として集合することで,平面内の任意の運動を可能とする仕組みである.本研究では,異なるユニットで構成される2種類の不定形移動機構について開発を進めた.
一方は歯車型ユニットタイプと呼び,一自由度の回転運動機能とブレーキ機能を搭載したユニットを複数組み合わせて構成される.各ユニットの回転運動とブレーキを適宜制御することで,機構全体として変形を伴う移動を可能にする仕組みである.歯車がかみ合うことでユニット間の連結を強固にできるため,従来機構と比較して,移動機構部の剛性を高くできる点に特徴がある.これまでのシミュレーション実験結果を踏まえ,本年度は実際に試作機の開発を行った.試作機の開発にあたっては,特に各ユニット間の引力生成手法が大きな課題となるが,著者は6極磁石を用いて群を形成する手法を考案し,実験により高速な変形移動を確認した.今後は,各ユニットに局所通信機能を搭載することで,自律分散的な制御手法について検討を進める予定である.
他方は球型ユニットタイプと呼び,1自由度の並進運動とブレーキ機能を持つ.歯車型同様,複数ユニットで群を形成し,1つの移動機構を構成する.任意のユニット運動に伴う衝突をうまく制御しながら,群としての変形・移動を実現する仕組みである.球型タイプはユニット間の連結を自由に解けるため,より自在な変形が可能な点に特徴がある.シミュレーション実験により,考案したアイデアの有効性を確認した.今後はより詳細な検討を進め,駆動原理,実機に必要なスペック,制御手法を明らかにする予定である.

Research Products

• [Publications] 天貝 寿也: "外周6極磁石内臓歯車型ユニットで構成される不定形移動機構に関する研究"第20回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3K24 (2002)
• [Publications] 兼元 政治: "多数の単機能ユニットで構成される不定形移動ロボットに関する研究"第20回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 3J25 (2002)
• [Publications] 清水 香織: "不定形移動機構の開発(第1報 複数歯車型ユニットを用いた手法の提案)"琉球大学工学部紀要. (掲載予定). (2002)