| Project/Area Number |
22KJ0201
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| Project/Area Number (Other) |
21J22877 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小澤 悠 東北大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 移動ロボット / クローラ / 災害ロボティクス / 非線形梁 |
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| Outline of Research at the Start |
地震・台風等の大規模災害発生時に、倒壊家屋の瓦礫内に閉じ込めらた被災者を安全かつ迅速に捜索する手段の一つとして、地上探査ロボットを航空ドローンにより空中から大量展開する方法がある。しかし、ドローンにより運搬可能な小型軽量のロボットが瓦礫のような凹凸の激しい不整地形を走行することは従来困難であった。本研究では、シンプルな構成で高い不整地走破性を発揮する新しいクローラ(キャタピラ)型移動機構を提案し、本機構の動作原理を解明する。また、本機構の障害踏破性能を向上させる機構として、曲げ方向によって異なる剛性を示す表裏異方弾性ベルトを考案し、これを提案機構に適用する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
災害現場等の不整地を踏破することができる移動ロボットの実現を目的として、弾性を付与した履帯を単輪で駆動する機構の研究を実施し、単純な構成でありながら履帯の受動変形によってこれまで不可能だった高い障害乗り越え能力を発揮する新しい単輪クローラ機構を提案している。
本研究では、不整地を移動する際に生じるこの弾性履帯の変形を、非線形梁の大変形理論に基づいて解析を行った。本機構が障害物に沿って変形し、障害物に対して摩擦によるグリップ力を発生し、それが運動することによってロボットのボディに駆動力を与え、その結果として高い障害物を乗り越えることができる能力を発揮するメカニズムの原理を解明することを目指した。
その結果を検証する実機モデルとして、２つの単輪クローラ機構を搭載した、小型探査ロボットを製作した。
この試作ロボットの特性の動的解析を行った結果、単輪クローラ機構が高い障害乗り越え能力を発揮することができる原理を解明できる、履帯の変形モデルを構築することができた。それを使うことによって、角が直角の段差形状においてロボットが乗り越え動作を行う際の特性を、静的な二次元解析としてモデリングできることを示した。
さらには、ロボット用シミュレーションソフトCholeonoidと物理エンジンのAGX Dynamicsをツールとして用い、3次元空間内での運動を動的に解析できる計算機シミュレータを開発した。その結果、不整地における動作を、見た目で違和感ないレベルの精度で再現できることを確認した。
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