環境適応推進を行う水陸両用ヘビ型ロボットの機構と制御の研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18206026
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 広瀬 茂男 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (70108215)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福島 エドワルド文彦 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (80262301) ; 森 淳 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 研究員 (00422535)
• Keywords: ヘビ型ロボット / 水陸両用ロボット / 環境適応 / 索状能動体 / 配管検査 / レスキューロボット / 多関節機構 / 蛇行推進

Research Abstract

本研究では提案したローラスクリューを用いた能動関節タイプの水陸両用ヘビ型ロボットを実際に試作した。これは,2重反転回転運動機構を用いたもので,先端にローラを装備したスクリューを体側に沿ってスパイラル状に装着して、その2重反転回転運動によって直線状の体幹でも遊泳および地上走行を可能にする駆動系を使用するものである。防水性を実現するため、スクリューは隔壁の外側に取り付けて内部駆動系と機械的に連結せず、その代わりマグネットカップリングにより完全防水を実現するという新しい機構を導入した。実際に試作した機構によって平面上と配管内における走行実験を行い,十分回転力が伝達でき、またその運動で推進力が生成できることを確認した.また水中における推進実験にも成功した。しかし水中ではスクリューの翼断面が少なすぎるため推進力が不足することが分かった。
そのため,まったく新しいコンセプトとして、各関節が曲げ・伸縮の3自由度運動をすることができるヘビ型ロボットの機構を開発した。これは、3つの弾性ロッドを小型スクリューで直動運動させ、関節の伸縮と2方向の屈曲を実現するものである。このような機構は、ベローズで完全密閉された関節の伸縮運動と屈曲運動を同期することで、全身を尺取虫のように運動させることができるため泥炭地や不整地などの悪環境でも推進ができ、また,水中ではヘビのように蛇行遊泳が可能となるという特性が期待できるためである。実際に全7節からなる試験機を試作して実験し移動運動が実現可能であることを確認した。
しかし運動性能はまだ十分でなく、また環境適応運動を行うための運動制御法はまだ確立してないので引き続き開発研究を続ける予定である。