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一輪2自由度方式によるパーソナルモビリティのホロノミック移動制御の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K14705
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 制御・システム工学
研究機関木更津工業高等専門学校

研究代表者

浅野 洋介  木更津工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (70390416)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード全方位移動 / 2自由度車輪 / 非接触動力伝達 / 非ホロノミックシステム / 外周チューブ保持機構 / ホロノミックシステム / 移動ロボット / ネットワークベース制御
研究成果の概要

1輪のみで全方向に移動することが可能な2自由度車輪について研究を行った。継続した安定動作という課題は残るものの,車輪に搭載した外周チューブの回転によって全方向に移動することが可能な2自由度車輪を開発することが出来た。チューブへの動力伝達方法としては,ベルト駆動の接触型のものと磁気歯車を用いた非接触型のものを検討した。アクチュエータの入力と進行方向の関係性を見いだし,さらに1輪のみでYaw軸姿勢を制御することが可能なアルゴリズムを非線形モデル予測制御に基づいて提案した。今後は車いすへの搭載を目指す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

全方位移動システムは,複数の受動車輪を用いるものから,能動車輪を用いるものに移り変わりつつあり,様々な機関で研究が行われてきた。本研究の成果はそれらの研究の中でも,大きな径の車輪が構築しやすいという大きな特徴を打ち出すことが出来た。また,これまでに考えられていなかった非接触で動力伝達できる能動全方位移動システムを提案することが出来た。したがって,将来的には小型のモビリティから人間が搭乗するサイズのパーソナルモビリティに適用され,より快適な移動手段のひとつとなることが予想される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2018 2017

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] 車輪外周チューブのねじれ回転を利用した全方位移動可能な2自由度車輪の開発 -外周チューブ保持機構の改良-2020

    • 著者名/発表者名
      浅野洋介, 仲田稜, 鹿島惇
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] チューブのねじれ回転を用いた2自由度車輪の非ホロノミック制御2018

    • 著者名/発表者名
      鹿島 惇, 浅野 洋介
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Yaw Axis Rotation Control about Two-Degree-of-Freedom Wheel2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kashima, Yosuke Asano
    • 学会等名
      The 4th IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of dynamics about Two Degrees of Freedom Wheel using Twist Rotation of Tube2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kashima, Yosuke Asano
    • 学会等名
      The 3rd International Workshop on Effective Engineering Education
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] チューブのねじれ回転を用いた2自由度車輪の開発2017

    • 著者名/発表者名
      鹿島惇, 浅野洋介
    • 学会等名
      第18回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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