| 研究課題/領域番号 |
17K06279
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| 研究機関 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
内田 敬久 愛知工業大学, 工学部, 教授 (20367626)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | モジュールロボット / 探査ロボット / 自動脱着 |
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| 研究実績の概要 |
モジュール型狭隘空間探査ロボット開発の課題は、モジュールの自動脱着機構の確立と相対位置関係の把握、遠隔操作から自動化まで見通した脱着を繰り返す移動方法の確立である。前年度までのモジュール型狭隘空間探査ロボットの脱着機構及び相対位置関係の把握のためのセンシングシステムの設計を踏まえ、モジュールの全体設計を行い、試作機を製作した。
製作した脱着機構は、当初の設計に近いツメを有した開閉式機構及び機械的強度を持たせた回転式機構の２種類である。開閉式機構は、カメラを内蔵し、接続時のセンサとして利用できるようにしている。回転式機構は、オスメスがなくどのモジュールとも接続が可能な機構を有している。脱着機構に関する評価は、モジュールの進入角度や接続時間を評価項目とし検証を行った。進入角度はモジュールの移動精度及びセンサの精度に対して十分余裕を持つ結果を得られた。接続時間は、想定より時間がかかる結果となったが、センサの接続判定を調節することで改善が見込まれる。モジュールの分離は、接続の逆工程で実現可能であることが実験的にも検証できた。
モジュールは、脱着機構に加えモジュール周りの障害物や他のモジュールを検知することができる距離センサ（LiDAR）を搭載した。これはモジュールの脱着時や狭隘空間の移動時に利用できると考えている。搭載するセンサの選定及び動作の実現を重視したため、試作モジュールの大きさは実際に想定しているモジュールより1.5倍ほど大きい設計とした。モジュールの移動方法は、基本となる独立2輪型及びクローラ型のモジュールを想定し、モジュール単体移動と複数連結移動についてシミュレーションにより検討を行った。モジュール単体の移動及びモジュール脱着のアプローチについては、ROSを用いて環境を構築しシミュレーションにより検証し方法に問題がないことが確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の進捗は、おおむね予定通り進んでいる。脱着機構設計評価と位置検知用統合センシングシステム開発、移動方法検討の３項目を重点項目として位置づけ研究を進めてきた。以下項目ごとの進捗状況を示す。
最も優先した脱着機構の設計に関して、当初予定していた機構の設計が実現に対して課題も発見されたため、2つのアプローチから試作機を製作した。強度評価、接続手順、分離手順に関してシミュレーション及び試作機による検証を行っており、課題を解決しつつ概ね脱着機構の設計は当初計画の通り進んでいる。機構の小型化と脱着時間の短縮が残された課題である。
センシングシステムの開発は、距離センサ（LiDAR）による周囲環境把握に関して重点を置いて研究を行った。研究の重要項目である相対位置関係の把握については、LiDARを主として開発中のIMUセンサ、カメラ等を統合したシステムによる実現の可能性を見出すことができた。計画を変更しLiDARをシステムに追加したため、モジュール外皮に搭載予定の圧力センサについては、優先度を下げて研究を進めている。
移動方法検討は、脱着及びモジュール単体移動に関しては、シミュレーション及び試作機による実証実験は計画通り進んでいる。ただし、モジュール複数連結移動及び狭隘空間などの環境適応に関する部分は、計画よりやや遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
試作したロボットによる実証実験を行う。このため、実験環境を整える。また、研究を総括する。
実証実験について、脱着方法を含む移動方法を製作したモジュールに実装し屈曲配管内の移動性能を評価する。模擬使用環境を構築し、実験結果を踏まえ、制御アルゴリズムの確立、制御条件の最適化を探るとともに問題点を洗い出す。必要に応じて、小型化、外皮の追加などモジュールの改良も行う。また、モジュール構成を変更し順次検討する。
研究総括について、自動脱着機能を有するモジュール型の狭隘空間探査ロボットの開発を目的としてモジュールの脱着機構の設計製作、モジュールの相対位置測定、移動方法の確立の重点3項目について、各開発目標数値と照らし合わせ評価し研究をまとめる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は、使用予定であった試作開発費において、モジュールとセンシングシステムの設計変更を行ったためである。今後、実証実験の結果及び検証によりモジュールの改良が見込まれる。このため、使用計画としては、翌年度分として請求した助成金とともに次年度において計画通りモジュールの改良用開発費として予定している。
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