傾斜支持型球駆動式全方向移動装置の開発

• 研究課題/領域番号: 19K04274
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 宮本 弘之 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (20336100)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 全方向移動 / 球型車輪 / 全方向移動装置 / 球形車輪 / 球駆動式

研究開始時の研究の概要

申請者は外乱に強く安定に走行可能な球駆動方式全方向移動機構を開発してきた.しかし球を駆動するロータが滑り,高い走行安定性維持のため, 球と駆動ロータを圧接するアイドラの定期的な調整が必要だった.また,弾力性のある滑り難い材質の駆動ロータは耐久性が低い,という問題があった.そこで本研究では,台車の荷重を駆動ロータの圧接力に分散し, 駆動ロータの弾性に依存しない全く新しい駆動ロータの配置方法を提案する.具体的にはロータを斜めに配置することで,球駆動式に残る欠点の払拭を図る.本研究の目標が達成されれば, 全方向移動可能な搬送台車, 電動車椅子, パーソナルモビリティ等の実現に直ちに応用可能である.

研究成果の概要

移動機構では走行安定性が最重要課題の一つだが、従来の全方向移動機構は走行安定性に問題があった。申請者は外乱に強く安定した走行が可能 な球駆動方式全方向移動機構を開発した。しかし、球を駆動するロータが滑り、高い走行安定性を維持するため、球と駆動ロータを圧接するアイドラの定期 的 な調整が必要であった。また、弾力性のある滑り難い材質の駆動ロータは耐久性が低いという問題があった。そこで本研究では、駆動ロータの弾性に依存しない全く新しい機構、具体的には、台車の荷重を駆動ロータの圧接力に分散する駆動ロータの配置方法を提案する。試作車でロータが滑らないこと、重心制御での段差乗り越え性能向上を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本機構が完成すると、弾性が少ない代わりに 耐久性の高い駆動ロータが使え、かつ走行安定性の更なる向上が可能となる。さらに圧接力生成をアイドラに頼らないので、調整やメンテナンスが不要となる。 ミニチュアの試作機で有効性は確認したが、実用化のステージに進むには、人間が搭乗できるサイズの試作機で設計パラメタの最適化を図る必要がある。本研究本研究開発の目標が達成されたあかつきには、全方向移動が可能な搬送台車、電動車椅子、パーソナルモビリティ等の実現に直ちに応用できる。

研究成果

• [備考] 新型球駆動式全方向移動台車
  • URL: https://www.youtube.com/watch?v=Z_Z7i5xpiec
• [産業財産権] 球体駆動式移動装置 (2019)
  • 発明者名: 宮本弘之、松本祥樹
  • 権利者名: 宮本弘之、松本祥樹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-222165
  • 出願年月日: 2019