直列粘弾性アクチュエータを用いた歩行者用アクティブダミーの開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04270
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 成川 輝真 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50424205)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 直列粘弾性アクチュエータ / 受動特性 / 制御性能

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題で開発する歩行者用アクティブダミーは子供を模擬したものを想定しており、ダミー全体の質量を15 kg以下とすることを目指している。そこで、本年度は、まず初めに前年度に設計を行った直列粘弾性アクチュエータを用いて、ダミーの質量の制約を満たす条件下で腰部や膝などの各関節に設置した場合を想定して、歩行動作を実現するための制御方法について検討した。同時に、ダミーの質量制約に加えて、ダミーの質量中心の位置について検討した。直列粘弾性アクチュエータは、モータと粘弾性要素と出力軸により構成されるため、これらの配置の関係によって直列粘弾性アクチュエータの質量中心の位置や慣性モーメントが大きく異なる。ダミーの重心位置を人体の重心位置と一致させるためには、直列粘弾性アクチュエータの構成要素も含めた配置を最適化することが必要であることが明らかとなった。このため、前年度に検討した直列粘弾性アクチュエータの発生トルクや、動作角度、角速度の要求に追加して、直列粘弾性アクチュエータの構成部品の配置の最適化を含めて直列粘弾性アクチュエータの再設計を行った。さらに、静止した状態からの歩行動作ではアクチュエータに要求される出力が大きくなり、質量の制約を満たすことが困難となるが、ダミーに適切な初期条件を与えることで歩行動作への移行に必要な制御を低減させることで、アクチュエータへの要求は歩行動作に必要なものに限定することが可能となり、質量制約を満たし、かつ、歩行動作を実現するダミーを製作できる可能性が高いことを明らかにした。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

直列粘弾性アクチュエータを用いた歩行動作制御方法についてはおおむね順調に進んでいる。一方、ダミーの製作については、ダミーの総質量に加えて重心位置も人体と一致させることを条件に追加したため、直列粘弾性アクチュエータの再設計を行う必要が生じ、ダミーの製作が遅れた。したがって、当初の計画よりもやや遅れていると判断した。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、本年度に再設計した直列粘弾性アクチュエータを用いたダミーを製作し、本年度検討した歩行動作制御方法により歩行実験を行い、その後に、衝突実験により歩行者用アクティブダミーの有用性を検証する予定である。

Causes of Carryover

本年度は、直列粘弾性アクチュエータの再設計を行ったため、歩行者用アクティブダミーの製作が遅れた。また、当初予定した旅費の支出がなかった。このため、次年度使用額が生じた。翌年度分として請求した助成金と合わせて歩行者用アクティブダミーの製作に使用する計画である。