2012 Fiscal Year Research-status Report
自動車の走行安全性を高めるタイヤ接地面の摩擦状態測定用触覚センサの開発
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23560158
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
立矢 宏 金沢大学, 機械工学系, 教授 (10216989)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 祐介 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 准教授 (70432135)
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| Keywords | 触覚センサ / 摩擦係数 / タイヤ / 自動車 / 走行安全性 / パラレルメカニズム |
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| Research Abstract |
本研究では，ベースとする弾性板に取り付けたウィスカと呼ぶ弾性棒の先端に作用する荷重によってベースに生ずるひずみから，鉛直および水平荷重を測定するセンサを提案し，タイヤに取り付け接地面の摩擦係数を走行時に測定可能とする．昨年度までに，ベース上に2枚のひずみゲージを貼付したセンサを製作してタイヤへ装着し，接地面の鉛直荷重，摩擦力を測定して摩擦係数を求められることを確認した．今年度は，新たに提案した任意方向の摩擦力が測定可能なセンサの検討を行った．同センサは，ベースに貼付した3枚のひずみゲージの測定値から，ウィスカ先端に作用する鉛直荷重，水平荷重とその方向を求めることができる．
同センサに関して有限要素解析により，材質，寸法などを決定するとともに，鉛直荷重，水平荷重とその方向を求める実験式の基本形を導いた．同結果に基づきセンサを作成し，種々の接地面を用いて複数方向への簡便ななぞり実験を行い，得られた測定結果から，解析で得た実験式を補正して実用的な実験式を導いた．同式の妥当性をセンサ単体で確認したところ，簡単な演算で摩擦力の方向，鉛直荷重と摩擦力の大きさを精度良く求めることができた．
以上のセンサの実用性を確認するため，昨年度に提案した実際の走行状態を模擬した実験を可能とする，タイヤに任意方向の高負荷を与えられる2自由度パラレルメカニズムを用いた実験装置の製作を行った．また，3軸方向の負荷が測定可能なフォースプレートを製作し，タイヤと接触させる接地面として同装置に取り付けた．同時に，タイヤを接地させ，回転させる装置を設計製作して，以上の装置と組み合わせ，これらの制御系を構築した．
実際に，空気を充填したタイヤを取り付けて同装置で実験を行ったところ，高荷重下で任意方向への摩擦力を発生可能であることをフォースプレートによる測定値から確認した．これにより実際の走行を模擬した実験が可能となった．
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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
本年度の目標であった，鉛直荷重と任意方向の摩擦力が同時に測定可能なセンサを設計・製作するとともに，同センサの測定値処理に用いる実験式を導き，センサ単体では目的とする任意方向の摩擦係数の測定が可能であることを確認できた．また，実際の走行状況を模擬可能なパラレルメカニズムを用いた実験装置を製作して，その動作の確認を行い，次年度の研究にむけての環境を整えることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，製作した装置を用いて実験を行うための，センサの脱着が容易なタイヤを準備するとともに，校正および測定の精度を確認するための，接地面の摩擦係数測定装置を製作する．次に，摩擦係数が異なる種々の接地状態を実現するため，複数の材質や，液体，氷などを用いて接地面とするための治具を製作するとともに，これらに用いるための材料を準備する．次に，実際に複数の条件で製作したセンサにより摩擦係数を測定し，その結果を検討する．得られた結果から，センサ構造，材質などを見直し，実用的な荷重下で使用でき，十分な精度を確保するための改良を施す．さらに，以上の結果を基に，本センサを実際の車に用いるための，設計方法，測定方法をまとめ，本研究の総括とする．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
以上の研究を実施するにあたり，タイヤ，タイヤ接地面，接地面の摩擦係数を測定する装置を製作するための各種機械部品，電子部品，装置全体の保守部品を購入する．また，タイヤの変形状態やセンサの応答性などを詳細に検討するため，実験装置測定系の拡充を図るための画像記録および信号処理装置を購入する．
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Research Products
(2 results)
