2019 Fiscal Year Annual Research Report
Serpentine Robot Flying by Fluid Jet in Confined Space
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19H00748
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田所 諭 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (40171730)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
昆陽 雅司 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (20400301)
多田隈 建二郎 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (30508833)
安部 祐一 東北大学, 工学研究科, 助教 (90778622)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | レスキューロボット / 索状ロボット / 消火 / 飛行 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，流体を噴射して閉鎖空間を飛行するホースロボットの研究開発を目指しており，ホースロボットを長尺化するために必要なそれぞれの要素技術の研究を行った．
長尺なホースの高次モードの動的安定性の確保を目標に，これまで提案してきた制振機構による振動の安定化が可能であることをシミュレーションで確認することを目指した．具体的には，受動制振機構と，複数の噴射ノズルを持つ長尺なホースロボット（3.6m）を，剛体多リンク系を用いてモデル化した．動力学シミュレーションを構築し，ロボットの平衡点における安定解析を行った．結果，制振機構により制振時間を最大3分の１程度に抑えることが可能であることを確認し，また深刻な高次モードの振動は確認されなかった．本結果はロボット分野のトップカンファレンスの一つである査読付き国際学会IROS2019にて国際発表を行った．
並行して，実機検証を進めるために，信頼性を考慮したホースロボット（4m）の開発を行った．本ロボットは水を噴射して空中に浮上するため，軽量化はもちろんのこと，暴走しないために各種アクチュエータ，センサには防水性など高い信頼性を付与する必要がある．軽量で水漏れのない圧損を考慮したノズル流路設計，小型モータの防水設計，姿勢センサの防水設計，軽量合金による高剛性かつ軽量なノズル設計等を行い，信頼性を向上したホースロボットを製作し，ハードウェアを完成させた．本ロボットを用いて来年度に実験を行う予定である．
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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
当初の計画では，「ホースのねじれの影響最小化のための形状生成手法」を今年度に検討する予定であったが，達成できなかった．これは，人員の都合で来年度にかけて進める予定であった実機製作を前倒ししたためである．当初の計画から遅れた部分はあるものの，来年度行うべき項目を今年度に前倒しできた部分もあり，研究の進捗はおおむね順調であると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
１，高次モードの動的挙動について流体力を考慮したうえで分析を行う．また，実機ソフトウェアを製作し，本年度得られた結果の実機検証を行う．
２，ホースのねじれを最小化することを目指して，ホースの運動軌道の導出を行うアルゴリズムを開発する．また，ねじれの影響を受けない噴射ノズルの開発も並行して取り組む．
３，ホースを経路に沿って曲げながら運動させるために，ホースを曲げるための駆動方式検討，シミュレータ構築を実施する
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