球車輪式全方向自在移動車の開発

• 研究課題/領域番号: 05650265
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 一関工業高等専門学校
• 研究代表者: 佐藤 高志 一関工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (70123958)
• 研究期間 (年度): 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 1993年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 全方向移動車 / 走行ロボット / 球車輪 / バッテリーカー / 移動機構

研究概要

本研究では、モータの駆動電源及び制御装置、パソコンへの電源は、搭載したバッテリー(12Vx2台)から供給し、搭乗者のキーボード操作により自在に操縦できる完全自走式の球車輪式全方向自在移動者の開発を行った。
球車輪の配置は自転運動も可能な並列8球式を採用したが、総重量200Kgに耐え得る球車輪は、アルミ鋳造により製作し直径120mmと大型化したが、内部を空洞にし軽量化も計った。球体の外表にはゴムチューブを接着し、タイヤの接地性とグリップの確保を行った。車体はサスペンション機能を持たせるため二重構造とした。4組の球車輪ユニットを一枚の柔軟なアクリルベース板に配置し、走行面の多少の凹凸にも対処出来るようにし、そのベース板上に剛性のあるアクリルボデー板をスペーサを介して外周で固定した。搭乗者及び搭載物(バッテリー、インバータ、制御装置、パソコン、いす、テーブル)はボデー板上に配置を行った。室内の実験で最高速度は300mm/secとしたが急発進、急停止を避けるために加速、減速の制御も出来るようにソフトウエアを作成した。
試作した移動車の運動の特性を性能試験した結果、搭乗したまま姿勢を一定にし、直ちに全方向に移動できる機能と自転運動により任意の方向に姿勢変換できる機能とを合わせ持った機動性の優れた移動車であることを確認することが出来た。しかしながら二つの不完全球体が交互に接地するときの振動制御の効果や、球車輪の工作精度やゴムタイヤの接着技術等に未解決の難点も多く定量的なデータ分析には至らなかった。
今後は乗用性能の向上を計るとともに、各種センサを装備し走行時におけるリアルタイムな外部情報をフィードバックし、知能化された走行ロボットとして応用を広げたいと考えます。