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本研究の目的は「不整地盤上作業機械の転倒に対する安全確保システム」の基盤を、ハイブリット安全シミュレータの開発、それによる転倒メカニズムの解明、さらには人間と機械の動的相互作用を踏まえた次世代転倒安全確保システムの基本原理の提案によって構築することである。解析対象を、転倒時の周辺環境への被害が大きく、つり荷の三次元的振れを伴う挙動が複雑で安全システムの構築が容易でないクローラクレーンとし以下を実施した。1. バーチャルシミュレータの高度化 クレーン荷重を支持するクローラ部分の3次元MBD(マルチボディダイナミクス)モデルを構築した。本モデルは不整地盤上作業機械の転倒に関する荷重支持特性の高精度解析に資する。2. 各シミュレータ統合によるハイブリッド安全シミュレータの構築 クレーンの各部動特性以外に運転者の運転レバー操作特性、生体反応特性および危険感知特性を計測解析できるハイブリッド安全シミュレータを構築した。3. ハイブリッド安全シミュレータによる転倒安全解析 ハイブリッド安全シミュレータを用いて、堅固、軟弱および表面補強した軟弱地盤上にてクレーン転倒前後のクレーン各部動特性ならびに運転者の運転および心拍数特性を計測解析した。転倒限界状態を超過するまで運転者はクレーン転倒危険を感知しにくく、危険感知後に心拍数が増加し急激な運転操作に至ることを確認した。転倒限界状態超過前に運転者に違和感を与えることなく転倒を回避するシステムの必要性を示した。4. 次世代転倒安全確保システムの基本原理提案 以下に示すサブシステムを単独もしくは複合して用いる運転者に快適な転倒安全確保システムの基本原理を提案した。(1)走行装置部の荷重計測による転倒予兆早期検知システム、(2)平衡錘の位置により反転倒モーメントを制御する能動的転倒回避システム、(3)ジャイロ装置による受動的転倒回避システム。以上1.〜4.より多様な不整地盤上で作業する機械の転倒安全を確保するシステムの基盤を築いた。
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