2021 年度研究成果報告書

不静定問題を抱える円筒昇降ロボットの姿勢制御

研究課題

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研究課題/領域番号	18K04017
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	岐阜大学
研究代表者	川崎晴久岐阜大学, 工学部, 特任教授・名誉教授 (40224761)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード	昇降ロボット / 姿勢制御 / 不静定問題
研究成果の概要	円筒昇降ロボットは、街路灯や電柱等の点検ロボット、森林での枝打ちロボット等幅広い応用がある。自重を利用した昇降ロボットが細りのある円筒を昇ると、細りの影響でロボットの姿勢が変化し、作業が困難となるため，姿勢制御が必要となる。しかし、車輪と円筒との接触点での抗力や摩擦力が一意に定まらない不静定問題を抱えているため、姿勢制御時に過大な抗力が不規則的に発生し、姿勢調整が困難となる状況が生じる。本研究は、この不規則的に生じる過大な抗力の発生の要因を解明し、その解明に基づいて原理的に過大な抗力が生じたときの低減するための姿勢制御を示した。
自由記述の分野	ロボット工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	自重を利用した円筒昇降ロボットは、車輪と円筒表面で生じる接触力が一意に定まらない不静定問題を抱えている。このため、姿勢制御において円筒表面の凹凸や摩擦係数の変動等の影響も受けて過大な抗力が不規則的に生じ、その結果として姿勢制御ができなくなることが発生していた。この解決に向け、この抗力の発生する仕組みを解明し、解明に基づいた不静定問題を解決する機体姿勢制御を研究した。不静定問題を抱える機構は、これまで構造体の力や応力の解析、ロボットマニピュレーションでの接触力の解析等で多くの研究があるが、その姿勢制御については世界に研究例がなく、機械制御の地平を広げる研究といえる。