| 研究課題/領域番号 |
19H02101
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
多田隈 理一郎 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50520813)
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| 研究分担者 |
多田隈 建二郎 東北大学, タフ・サイバーフィジカルAI研究センター, 准教授 (30508833)
戸森 央貴 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (30783881)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | 繊毛振動型移動機構 / 超複合起歪機構 / 全方向駆動システム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究においては、小型・軽量及び低コストの全方向駆動機構で瓦礫内部や配管内などの狭隘空間の探査を効率良く行うことを目的とし、単純で小型の機構で全方向に移動することが可能な推進機構を開発する。
具体的には、方向の異なる弾性系から構成される繊毛のような起歪機構を用いて、全方向に駆動可能なシステムを開発する。
まず、出力回転軸に偏心させた重りを搭載した振動モータにより、起歪機構を振動させ、外界から受ける反作用の力を用いて推進する原理を、全方向に拡張する。
その上で、振動モータの回転する方向や、回転の振動数を制御することにより、瞬時に方向を転換可能なホロノミック全方向駆動システムを開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究においては、超複合起歪機構としての繊毛を振動させることにより、全方向へと駆動するシステムを開発し、配管内部などの狭隘空間を前後左右に移動しながら、三次元地図情報を生成することに成功した。
特に、超複合起歪機構を駆動するためのモータの個数を１個に留めた上で、繊毛を弾性変形させるのみならず、移動ロボット先端の頭角機構を無限回転させることにより、角運動量保存則を用いて、移動ロボット胴体の回転方向を時計回り・反時計回りに切り替えて、ロボットを前後に移動させられるようにしたり、配管内のT字分岐路において、頭角の方向を切り替えることで、左右の進行方向選択を可能としたりした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究における成果として、超複合起歪機構を駆動するためのモータの個数を、回転頭角内部の１個に留めた上で、そのモータを、弾性を有する繊毛を振動させることに用いるのみならず、ロボット全体の角運動量を制御して、胴体の回転方向を切り替えることに用いたことが挙げられる。この頭角の回転方向の切り換えにより生じる角運動量を最大限利用するための繊毛の断面形状やヤング率も、実験を通じて明らかにできた。
これにより、ロボットを小型・軽量に留めた上で、狭隘空間において、前後左右へ全方向駆動することが可能となり、同様に体系化された推力生成原理を、物流や配管探査などの、様々な分野に拡張することが可能となった。
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