2014 Fiscal Year Research-status Report
災害探索用球体センサのための球体外殻を持つ歩行ロボットの研究
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26420206
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
青木 岳史 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (20397045)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ロボット工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
球体外殻を効果的に利用した複合歩容を実現するために，対向する2脚のみを球体外殻の外部に出し，脚部の第2関節を無限回転させる事により発生するトルクで球体外殻を連続的に回転させる移動方法を実現するために，脚機構の再設計を含む新規機体「QRoSS II」の試作を行った．脚部第2関節の無限回転を実現するために関節軸へスリップリングを導入するとともに，従来は2重関節であった関節機構の再設計を行い，起上り動作の見直しと合わせて関節機構の試作を行った．QRoSS IIを用いた動作実験より回転移動の実現が可能であることが分ったが，同時にスムーズな回転を妨げる問題点も判明した．
球体外殻を用いた複合移動の実現のために，先行研究であるQRoSS Iと同じサイズで，平行リンクで構成する脚機構を持つQRoSS IVの試作を行った．QRoSS IVはQRoSS Iとは異なる脚機構で構成するが，上下の方向性を無くすロボットのコンセプトを満たすために可動範囲の広い脚機構を開発した．現在までに球体外殻を用いた起上り動作の実現を行っている．
跳躍動作によって歩行での移動では踏破困難な段差を乗り越えるために，球体外殻の構造を利用した跳躍機構を有するQRoSS IIIの試作を行った．QRoSS IIIは球体外殻の中心軸の内部に空気圧シリンダを内蔵し，3本の脚によって跳躍動作の準備動作を制御して空気圧シリンダによって跳躍を行う．現在までに空気圧シリンダの性能試験と，脚機構の動作実験を行っている．
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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
初年度は回転移動の実現を目的とするQRoSS IIの試作と基本的な歩行動作の実現が目標であった．無限回転可能な足関節を持つ脚機構の開発と，球体外殻に脚機構を搭載した機体の試作は完了した．そして動作の目標である回転移動を実現するために，回転移動時の脚機構の動作計画と，歩行状態から回転移動への遷移に関して検討を行った．さらに回転移動の動作実験を行い，動作時の問題点の抽出を行う事ができた．ここまでの研究で申請時の初年度の計画の70%が達成できたと考える．
球体外殻を用いた複合移動を実現するために，QRoSS IIとは別に異なる脚機構で構成するQRoSS IVの試作を行った．これは申請時の計画では無かった開発であるが，2台のロボットにより動作解析を並行して進める事ができるとともに，脚機構の違いが及ぼす効果についても比較検討ができると考える．
跳躍動作によって段差乗り越えを行うために試作したQRoSS IIIの研究は，申請時の計画では2年目以降に行う予定であったが，その他の研究と並行して初年度から始める事にした．研究の達成度としてはまだ低いが，予定通りに進められていると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
QRoSS IIを用いた回転移動は，基本的な動作は実現できているが，球体外殻の形状変化と，脚を球体外殻内に格納した状態での重心の偏移の影響によって，連続したスムーズな回転を実現できていない．回転移動中に旋回動作を実現するためには，球体外殻外で無限回転させている脚の足先を常に地面へ設置させる必要があり，そのためには角速度が一定となる球体外殻の回転を実現する必要がある．そこで球体外殻の形状の再検討と，球体外殻内の重心を中心へ配置するための脚の格納方法の再検討を行う予定である．
QRoSS IVはこれまでに起上り動作と簡単な歩容の実装を行うとともに，球体外殻を用いた複合移動の実現のために脚の可動範囲の確認を行った．今後は複合移動に必要な脚軌道の計画と実機への実装を行い，動作実験による評価を行いたい．また瓦礫上などでの移動を実現するために姿勢センサによる状態の推定を行い，地面の状態によらずに任意の方向へ移動できるアルゴリズムの構築を行う予定である．
QRoSS IIIはこれまでに機体の試作と空気圧シリンダの性能実験までを行ってきた．次の段階では3本の脚による跳躍準備姿勢の制御を検討し，実装する予定である．また空気圧シリンダの性能を十分に引き出して跳躍高さを向上できるようにシリンダの改良を行う予定である．
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