2007 Fiscal Year Annual Research Report
多重軸駆動機構を用いた脚協調制御に基づく歩行いすの研究
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18560246
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
岡田 徳次 Niigata University, 自然科学系, 教授 (60194362)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 年美 新潟大学, 自然科学系, 助教 (70377183)
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| Keywords | 移動ロボット / 歩行機械 / 自律歩行 / 操舵制御 / 制御アルゴリズム / ペイロード / 操縦桿 / インターフェイス |
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| Research Abstract |
歩行いす試作機の各部動作確認と大股、小股、操舵、その場回転等の正常動作の点検調整を行い、実験を重ねて不具合を調整した。とくに、動力伝達箇所を改善し、歩行いすとしての機能や効率を高めた。また、車輪型への切換え時の下降動作、あるいは脚型への切換え時の上昇動作を後戻りすることなく滑らかに行うため、路面の斜角、歩容、股関節の回転方向同-性、上昇時及び下降時の総駆動トルクの低減化、障害物に対する脚先の衝突回避性、等を考慮して路面に適応させる制御アルゴリズムを見出した。実際に、組込まれるモータのペイロードを均一化して脚型移動時の全消費エネルギーを最小にする方法を明らかにした。
さらに、路面の斜角に適する歩容の存在に着目し、進行方向に対して膝関節が股関節に比べて先んじる形態を膝先行歩容、その逆を膝後行歩容と呼び、脚型から車輪型への切換えには膝後行歩容が、また、逆に車輪型から脚型への切換えには膝先行歩容が適することを確認した。脚先と路面上障害物との衝突回避には、常時遊脚の先端が路面から所定の高さを維持する条件を反映する関節角計算アルゴリズムを有効な制御法として見出した。
この他、歩行いすの標準的設計仕様と階段寸法を考慮して定まる踏切位置、及び脚制御の最適化を考察するため昇降動作のシミュレーションプログラムを作成し、連続した階段を昇りきる段数の大小との相関を明らかにした。
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