2018 Fiscal Year Annual Research Report
Walking mechanism with gantry-shaped legs for wetland mobile robots
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16K06171
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
花島 直彦 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (40261383)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 湿原環境 / 移動ロボット / 二重螺旋移動機構 / 不整地 / システム統合 / 経路計画 / 安定歩行 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、湿原環境におけるフィールド調査を支援するロボットの移動機構として有望な二重螺旋移動機構の開発を目標としている。これは螺旋パイプ上を歩行する脚式ロボットである。螺旋パイプは湿原環境にある丈長植物を縫って倒さずに進ませることができ、非侵襲な調査が可能となる。当研究課題の目的と成果は次の４点である。
(a)門型脚の開発：H28年度に門型脚の回転・開閉機構を2台製作し、試作機に組み込んだ。出力トルクや開閉力も設計通りに発生できた。H29年度からH30年度にかけて、螺旋を把持するグリッパ機構を開発し、機体をささえる握力の発生を確認した。
(b)移動機構の実現： H28年度に、実験装置に搭載されたサーボモータをメーカー提供の多軸コントローラによって制御可能とし、H29年度にはパソコン上で、ロボットの運動学計算や安定歩容生成、センサ統合を実現し、パソコンと多軸コントローラをネットワークで統合し、移動機構を制御可能な形に実現した。
(c)理論的な解析： H28年度に運動学を導出した上で、安定余裕を考慮した歩容生成法を考案し、動力学シミュレータにより、傾斜地においてもバランスをとって安定歩行が可能であることがわかった。H29年度以降は円弧状に旋回移動をするための動作計画手法を提案し、これを平地や傾斜地に適用し、動力学シミュレーションで検証した。これにより、直進と円弧からなる目標経路への追従が可能であるという知見を得た。
(d)実証的な解析：(b)で統合されたシステムを用いて、二重螺旋移動機構における実証実験を実施した。静的な状態において、機体を傾斜させ、重心を移動し転倒限界を調べた結果、(c)の安定余裕が姿勢安定の指標として、実際のロボットでも機能することが確認できた。これにより、安定余裕を考慮した歩容生成法を実機の制御に適用できる可能性を示せた。
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