2019 Fiscal Year Annual Research Report
Extensive Systematization of Omnidirectional Driving System based on Super-Transformable Mechanism
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19H02101
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
多田隈 理一郎 山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (50520813)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多田隈 建二郎 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (30508833)
戸森 央貴 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (30783881)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 繊毛振動型移動機構 / 超複合起歪機構 / 全方向駆動システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、超複合起歪機構として、サイズや機能などの点において、複数種類のロボット用の機構を製作して運用した。具体的には、電源や制御回路を、ロボットの外部に配置して、信号線や電源線をロボットから伸ばした「有線型」のロボットや、電源や制御回路を、全てロボットの体内に組み込んで、「無線化・独立化」したロボットなどを製作し、それぞれの設計の最適化を進めた。
起歪体としての繊毛も、3Dプリンタ以外の製造方法を複数種類導入することで、その形状や弾性を様々に変化させ、ロボットのサイズや重量に応じた推力を発生できるようにした。それにより、内径13mmの上水道管から、内径75mmの配管に至るまで、様々な大きさと形状を有する配管の内部を、前後左右に自在に推進可能な移動ロボットの製作を実現した。
また、繊毛の傾きをあらゆる方向に変更できる小型・軽量のアクチュエータ機構を開発することにより、本研究プロジェクトの中核と成り得る全方向駆動システムを実現した。このような全方向駆動システムを、従来型のロボット用の移動機構である車輪や歩行用の脚機構などを用いることなく、より少ない部品点数と、小さな重量とで、単純な機構により実現することに成功した。
今後は、繊毛の傾きを任意に制御するための機構を、より小型・軽量化し、複雑な形状を有する狭隘空間で全方向に移動できるシステムを、環境への高い適応能力を有する形で実現してゆく予定である。特に、配管における屈曲部分や、段差部分などで、移動が妨げられること無く、確実に推進し続けることが可能な全方向駆動システムの開発を、繊毛の傾き方向を制御する機構の種類を増やしつつ進めてゆく。また、そのような機構を駆動するのに必要な電力を抑えることで、電源を内蔵した「無線化・独立化」タイプのロボットでも、１０時間以上の長時間の駆動が可能となるシステムの構築を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
3Dプリンタによる積層造形以外の方式を含む複数の方法で、超複合起歪体としての繊毛を製造することにより、その形状や弾性を様々に変化させ、ロボットのサイズや重量に応じた推力を適切に発生できるようにしたことと、繊毛の傾き方向を正確に制御することで、ロボットに与える推力の方向を高精度に制御可能となるアクチュエータ機構の開発を新規に行ったこととから、当初の計画以上の十分な進展があったと評価できる。
特に、超複合起歪体である推力発生用の繊毛を、一様な弾性率を有し、物理モデルを構築しやすい構造として製作可能にしたことから、より設計上の値に近い形で起歪体構造の弾性を実現出来るようにした点が、現時点での主要な学術上の成果として挙げることができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の今後の推進方策としては、まず、実際に配管などの狭隘空間を探査することが可能な、超複合起歪機構に基づく小型・軽量な全方向駆動システムを、配管の隔壁を通じて確実に無線制御するための、複数種類の通信技術の開発を進める。
次に、超複合起歪機構としての繊毛の振動の周波数や振幅をより高精度に制御することで、全方向に滑らかに推進可能な機構を開発するために、繊毛の傾き方向を制御する機構を、より小型・軽量に実現し、振動を発生させる小型アクチュエータの最適化を進める予定である。
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Research Products
(1 results)
