2021 Fiscal Year Research-status Report
本質安全制御の確立とそのパワーアシストシステムへの適用
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19K04924
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
清田 高徳 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (00195405)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南山 靖博 久留米工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (20549688)
岡田 伸廣 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (80224020)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 安全工学 / パワーアシスト / 人間機械系 / 制御工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、本質安全制御を確立し、実システムへの適用を実現することである。本質安全制御は、人間との共存が必要となる機械において、人間の本質安全構造に基づいた制御により本質安全要求に応えることができるという考えに基づいている。実施計画に対する当該年度の研究成果は、以下の通りである。
１）本質安全制御の確立：受動素子を用いて安全な平衡状態を作り出し、それを基本状態と定める。アクチュエータは、崩れた平衡状態を回復するためだけに動作し、その結果として目的制御が実現される。この考え方が、本質安全制御のひとつの実装方法であることを示した。まだ具体的な実装方法が確立していない監視構造についての検討を進めた。
２）パワーアシストシステムの開発：本研究で開発中のパワーアシストシステムは、ばねを用いて重力との平衡状態作り出し、人の手の力でその平衡状態を崩すことでモータが回転する。MATLABを用いたシステムからArduinoを用いたシステムに移行し、コイルばねの設計に関する検討を行った。ばねの違いによる制御性の差違を調べ、閾値の設定などの指針を示し、得られた知見を改良設計に生かした。
３）パワーアシスト台車の開発：本台車は、登り坂では傾斜角の増加に伴って増大する負荷の分だけをモータでアシストすることで、傾斜角によらずに同程度の人の力で台車を移動させるシステムである。昨年度のシステムの小型化を目的とした改良設計に基づいて改造を行い、評価実験を行った。また、基本システムの介助用車いすへの適用を検討し、設計と製作を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナによる大学への入構制限のため、計画通りに実験が進められず、その遅れを取り戻すことができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）本質安全制御の確立：引き続き、監視構造に関する検討を進める。
２）パワーアシストシステムの開発：システムの小型化、フェールセーフの実現、水平方向の移動付加について検討を進める。
３）パワーアシスト台車の開発：台車は、改良型の評価実験を行い、カーブ可能な改良型の設計を行う。さらに、介助用車いすの試作機を完成させて評価実験を行い、改良を進める。操作性の向上、システム全体の小型軽量化、安全システムの構築に取り組む。
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| Causes of Carryover |
新型コロナによる影響で、国際会議や国内学会講演会が全てオンライン開催となったため、旅費を使い切ることができなかった。さらに、計測器が半導体不足のせいで納期未定となり購入できなかったため、次年度使用額が生じた。次年度は、できるだけ早いうちに使い切る見込みである。
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Research Products
(2 results)
