2022 Fiscal Year Research-status Report
「車輪機構学」の確立に向けた未知機構の探究と統一的評価法の構築
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21K14067
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
寺川 達郎 京都大学, 工学研究科, 助教 (10847982)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 移動装置 / モビリティ / 車輪 / 非ホロノミック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代のモビリティとして様々な形式の移動装置が求められている。本研究では、移動装置の中でも車輪機構に注目し、未知機構の探究と統一的評価法の構築に取り組んでいる。車輪機構の可能な構成を探索し、その成立条件や動作特性を追求するとともに、あらゆる機構に共通する数理モデルを構築し、各種の機構を定量的に評価・比較する方法を創出する。
本年度には、これまでの研究で考案した新動作原理に基づく運動法、車輪構造が走行特性に与える動的影響、車輪式移動装置の非ホロノミック性などについて研究を行った。新動作原理に基づく運動法は、周期性を利用して機構内に存在する対偶を受動化し、移動装置を少ない数のモータで駆動可能にするものである。本運動法が適用可能な機構を一般化して表現し、その成立条件を数理的に明らかにした。この結果を基に可能な機構の候補を複数示し、特に実用性が高いと考えられる機構に注目して、その運動のモデル化法、制御法、経路計画法を構築した。それらの有効性をシミュレーションと実験により実証した。動的特性の調査について、全方向移動を実現するために特殊な構造を有する車輪機構（アクティブオムニホイールおよびメカナムホイール）を対象として、その構造が振動や滑りといった面で走行性能に与える影響を議論した。アクティブオムニホイールに関して、一部の設計パラメータが滑りに強く関係することを明らかにした。メカナムホイールに関して、滑りが生じた際の挙動の不安定性を指摘した。非ホロノミック性について、移動装置を非ホロノミックロボットシステムの駆動源として利用する状況を考え、その際に発生する諸制約を考慮して適切な経路を生成する方法やその経路に追従するための制御法を構築した。以上の成果について、査読付きの雑誌論文や講演論文を複数投稿した（1本が掲載済み）。
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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
研究遂行中に得られた着想により申請時の研究計画とはアプローチを一部変更しているものの、当初計画に挙げていた新機構の総合、新動作形態の探索、力学的特性評価、制御モデル構築の各課題に対し、上記概要の通りそれぞれ主要な機構を対象として一定の成果が得られた。このことから、本申請研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の成果から、一連の研究課題に対し具体的な機構例に基づく知見が得られた。また初年度の成果において、総合・解析の各プロセスを効果的に連関させる理論の知見を得ている。今後は、これらを組み合わせることにより、本申請研究で目的とする体系的な議論へと発展させていく予定である。
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| Causes of Carryover |
初年度に研究遂行中新たな着想を得て研究計画を変更したことにより、直接経費の支出時期が当初計画から半年乃至1年相当繰り下がった。この影響により、今年度においても次年度使用額が生じた。今後、当初計画の通りに実験装置の開発費等に使用する計画である。
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