Crash safety of unmanned vehicles for pedestrian protection

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K17993
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 成川 輝真 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50424205)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 衝突安全 / 歩行者保護 / アクティブバンパ / 直列弾性アクチュエータ

Outline of Annual Research Achievements

歩行者を保護するためのアクティブバンパは、所望の力を発生することに加えて故障などにより制御が行えない場合にも最低限の衝突安全性能を有することが求められる。本研究では、小型軽量のアクチュエータで所望の力を発生し、かつ、故障した際にも最低限の衝突安全性能を確保するために、小型サーボモータとボールねじにより駆動されるテーブルに対して、弾性要素を直列に配置した直列弾性アクチュエータを採用している。最終年度では直列弾性アクチュエータに配置されている弾性要素の剛性が衝突安全性能へ与える影響について検討した。また、前年度に製作したアクティブバンパを改良し、直列弾性アクチュエータに配置されているコイルばねの剛性を容易に変更できるものとした。直列弾性アクチュエータの剛性を増加させると、アクティブバンパが動作したときの被衝突物の最大変形量は減少するのに対しアクティブバンパが故障したときの被衝突物の最大変形量は増加する。一方、直列弾性アクチュエータの剛性を低下させるとアクティブバンパが動作したときの被衝突物の最大変形量は増加する。剛性を低下させることでアクティブバンパが故障したときの被衝突物の最大変形量は減少するが、それに伴いバンパのストロークが増加し制約範囲内を超えてしまうため、アクティブバンパの衝突安全性能と耐故障性を両立させるためには適切な剛性を有する直列弾性アクチュエータを用いる必要があることを示した。適切な剛性を有するアクティブバンパを用いることで、アクティブバンパが故障したときの被衝突物の最大変形量は約1．7倍の増加であり、直列弾性アクチュエータの衝突安全性能のみならず、直列弾性アクチュエータの耐故障性についてもその有用性を明らかにした。