2008 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 |
車輪型移動時の遊脚制御法を明らかにした。また、股関節と膝関節の協調制御によって脚型と車輪型の移動方式を一方から他方に切換えるプログラムを開発し、試作したロボットにダウンロードして両方式をスムースに切換えることを成功させた。さらに、路面摩擦係数を考慮した操舵時の旋回軌道半径を定量的に定める式を導いた。
実際に、車輪走行時に不要になる遊脚の退避領域の最小化、退避中動作の滑らかさ、リズミカルな運動パターンの実現等、様々な制御則を検討し、効果の大きいものを見出した。また、エネルギー消費を低減するための股関節と膝関節の同期制御則を明らかにした。すなわち、一部のモータに負荷を集中させるとオーバーヒートを起こし、他の一部のモータはそれとは対照的に小出力ですむことも起こる。このようなアンバランスな使用をなくすため、各モータの定格出力容量に対する稼働率を同一にする関節の制御変数決定法を明らかにした。移動方式の切換えは、立ち上がり、座り込み時に見られる車体重心上下動の滑らかさ、移動方向の不変性、エネルギー効率、のいずれを重視するかによって股関節と膝関節の協調形態を異にすることを明らかにし、それぞれに存在する特徴的な制御則を切換え制御サイクルとして一般化した。
後半では歩行、転動、操舵、その場旋回、等の様々な実験を重ね動画に記録し、試作した歩行いすが脚型と車輪型を自由に切換えるハイブリッドロボットとして有効なことを実証した。着地面の摩擦係数や車輪荷重配分が移動中の路面変化により異なる場合、旋回角度や移動軌跡が変わる。このような変化は、仮想仕事の原理を使って理論と実際の両面から説明できることを明らかにした。
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Research Products
(5 results)
