2018 Fiscal Year Annual Research Report
多角的な接触力学情報を統合したフィールドロボット動力学シミュレータの創出
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18H01397
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
石上 玄也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (90581455)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 動力学 / ハードウェアインザループシミュレータ / 接触力学 / フィールドロボティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題初年度（2018年度）の主な実施内容および成果をまとめる．
センサ搭載型車輪の拡張：これまで研究代表者のグループにおいて開発していたセンサ搭載型車輪をベースとして，車輪全周に圧力センサを配置したセンサ車輪，および内部にカメラと搭載したセンサ車輪をそれぞれ開発した．これらの車輪によって，車輪回転に伴った連続的なデータ取得が可能となり，2019年度以降に開発されるハードウェアとシミュレータ間のデータ連携の時間連続性を実現することができる．
地形形状取得システムの開発：従来から本グループにおいてはPIV（Particle Image Velocimetry，粒子画像流速測定法）を用いて，車輪下部での地形の変形を測定していたが，同手法に加え，車輪後方部に搭載したデプスカメラ，上述のカメラ内蔵車輪をそれぞれ用いることによって，砂地上を走行する車輪周囲に発生する地形の変形を捉えるシステムを開発した．このシステムにより計測されるデータもシミュレータへのデータ連携として活用していく．
シミュレータ環境の構築：当初，次年度に実施予定としていたが，予算および入手性の観点から2018年度にシミュレーションソフトウェアの導入をおこなった．同ソフトウェア上において，フィールドロボット（車輪型移動ロボットおよび着陸システム）のシミュレーション環境を構築するとともに，2019年度以降必要となるハードウェアとの連携について検討をおこなった．また，同ソフトウェアを開発している国外企業の技術者ならびに接触モデルを構築した研究者との技術交流セミナを実施し，本研究の発展を見越し海外大学との連携を視野に入れた議論をおこなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定としていたシミュレータ導入を1年早めることにより，本研究課題の基盤となるシミュレーションソフトウェア上でのロボットのモデル化，接触力学の概要，動力学計算の実施に取り組み，2年目以降のハードウェア連携が円滑になると考える．一方，ハードウェア（実験装置）制御系をMATLAB/Simulinkによって構築する予定であったが，この開発に若干の遅延が見られるため，全体の進捗として上記の区分にて自己評価する．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度の推進方策を下記にまとめる．
シミュレータ環境の開発においては，動力学ソルバの安定性，多様なモデルへの対応方法，ならびにハードウェアとの連携方法について開発を進めるとともに，実験装置から計測される接触情報の取得ライブラリの作成をおこなう．また，当初の研究計画にはなかったが，実験装置では多様な接触物体（例：不整地地面の種類を変更するなど）を扱えないため，仮想的な実験装置として，接触物体の変形を精緻に表現できる離散化要素法シミュレータの導入も行う予定である．さらに2019年度後半期および2020年度では，HILSにおいてよく知られた問題であるハードウェアとの正確な時間同期問題，シミュレーションの安定化問題について取り組み，ハードとソフトの統合化に着手する．
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