車体屈曲方式による資源開発用自律移動ロボットの運動学および移動制御に関する研究

• 研究課題/領域番号: 12650914
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 資源開発工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90188045)
• 研究分担者: 齋藤 清次 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80302173)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2001年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 2000年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: 車体屈曲方式 / 自律移動 / 経路追従 / 制御則 / 運動学 / 模型実験 / 自動化 / 移動ロボット / 数値シミュレーション

研究概要

目的:本研究では資源開発ロボットの自律移動技術について,理論的および実験的に考察することを目的とする.具体的には,移動機構として車輪式と履帯式の両方式を取り上げ,自律移動のための運動学解析を行うとともに,履帯式車両に関しても車体屈曲方式を提案し,機構の有利性を数値シミュレーションおよび実験により検証することを目的とする.
研究成果:
1)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの運動学解析
車輪式の車体屈曲型移動ロボットの運動学について考察し,設定軌道を追従させるために必要な車輪速度,ステアリング角度・角速度などを理論的に算出した.
2)履帯式移動ロボットに対する車体屈曲方式の適用
履帯式車両に対しても車体屈曲方式を適用し,さらに車体前後の4つの履帯速度を制御することにより履帯の滑り量が軽減することを数値シミュレーションにより検証した.
3)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの作成および自律走行実験
シミュレーション結果を検証するために,車輪式の車体屈曲型車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.
4)車輪式の車体屈曲型移動ロボットの作成および自律走行実験
履帯式車両における車体屈曲方式の有利性を検証するために,車体屈曲型履帯式車両模型を作成し,さらにこの模型を用いて自律走行実験を行い,車輪式の場合と同様に経路追従点は車体の前ユニットに置くべきであることを確認するとともに,経路追従のための制御則について検討した.
5)積み込み作業の自動化に関する実験
作成されたローダの模型を用いて鉱石をダンプのベッセルに自動的に積み込む制御則について検討し,模型実験によりその制御則の有効性を検証した.

研究成果

• [文献書誌] Takahashi et al.: "Path Generation for the Articulated Steering Wheel Loader and Autonomous Locomotion by use of Vision System"Proc. of 6th Int. Conf. on Control, Automation, Robotics and Vision. 1(CD-ROM). (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takahashi et al.: "Path Generation for Autonomous Locomotion of Articulated Steering Wheel Loader"Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering. 16・1. 159-168 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Takahashi et al.: "Kinematics for Autonomous Locomotion of Articulated Vehicles"Proc. of 2nd Asian Symposium on Industrial Automation and Robotics. 1. 95-100 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 高橋 弘, 森川 康弘: "ローダとダンプトラックの協調作業による積み込み作業の自動化に関する基礎的研究"土木学会論文集. 672/VI-50. 169-177 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Takahashi et al.: "Study on Kinematics and Control of Path Tracking for Autonomous Locomotion of Articulated Tracked Earth Moving"Proc. of the 6th Asia -Pacific Conference of International Society for Terrain -Vehicle Systems. 1. 261-271 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H. Takahashi et al.: "Path Generation for the Articulated Steering Wheel Loader and Autonomous Locomotion by use of Vision System"Proc. 6th Int. Conf. on Control, Automation, Robotics and Vision. (CD-ROM). (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Takahashi et al.: "Path Generation for Autonomous Locomotion of Articulated Steering Wheel Loader"Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering. Vol. 16, No. 1. 159-168 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Takahashi et al.: "Kinematics for Autonomous Locomotion of Articulated Vehicles"Proc. of 2nd Asian Symposium on Industrial Automation and Robotics. Vol. 1. 95-100 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Takahashi, Y. Morikawa: "Fundamental Study on the Automatic Loading of Soils by Cooperative Task Between Wheel Loader and Dump Truck"Proc. of Japan Society of Civil Engineering. No. 672/VI-50. 169-177 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H. Takahashi et al.: "Study on Kinematics and Control of Path Tracking for Autonomous Locomotion of Articulated Tracked Earth Moving"Proc. of the 6th Asia-Pacific Conference of International Society for Terrain-Vehicle Systems. Vol. 1. 261-271 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Takahashi et al.: "Path Beneration for Autonomous Locomotion of Articulated Steering Wheel Loader"Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering. 16・1. 159-168 (2001)
• [文献書誌] H.Takahashi et al.: "Kinematics for Autonomous Locomotion of Articulated Vehicles"Proc.of 2nd Asian Symposium on Industrial Automation and Robotics. 1. 95-100 (2001)
• [文献書誌] 高橋 弘, 森川 康弘: "ローダとダンプトラックの協調作業による積み込み作業の自動化に関する基礎的研究"土木学会論文集. 672/VI-50. 169-177 (2001)
• [文献書誌] H.Takahashi et al.: "Study on Kinematics and Control of Path Tracking for Autonomous Locomotion of Articulated Tracked Earth Moving"Proc.of the 6th Asia-Pacific Conference of International Society for Terrain-Vehicle Systems. 1. 261-271 (2001)
• [文献書誌] Takahashi et al.: "Path Generation for the Articulated Steering Wheel Loader and Autonomous Locomotion by use of Vision System"Proc.of 6th Int.Conf.on Control, Automation, Robotics and Vision. (CD-ROM). (2000)
• [文献書誌] Takahashi et al.: "Path Generation for Autonomous Locomotion of Articulated Steering Wheel Loader"Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering. 16(3)(掲載決定). (2001)
• [文献書誌] Takahashi et al.: "Kinematics for Autonomous Locomtion of Articulated Vehicles"Proc.of 2nd Asian Symp.on Ind.Automation and Robotics. (intended to be publication).