| 研究課題/領域番号 |
18K04031
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
江上 正 神奈川大学, 工学部, 教授 (40201363)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | クライマー / 姿勢安定化制御 / CMG / リアクションホイール / スパイラル機構 |
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| 研究実績の概要 |
ロープ型クライマーの姿勢制御に関して複数ＣＭＧ機構やスパイラル推進機構、オムニホイールを用いた機構などについて理論的および実験的に検討を行ってきている。
オムニホイールを用いた機構については、市販のオムニホイールで基本的な装置を作って検討を行った。その結果、複数のオムニホイールで検討を行ったが、いずれもオムニホイールの表面の凸凹がロープに食い込んでオムニホイールが破損してしまった。通常のオムニホイールはローブテザー昇降に適した形状をしておらず、適した形状のオムニホイールが必要と考えられるため、検討を行っているが難航している。
複数ＣＭＧ機構は構想通り製作して実験を行い、一つのＣＭＧを用いた場合よりも長い時間の飽和抑制が可能であることを確かめたが、長時間になるとやはり飽和は避けられなかった。また構造が複雑で重量が大きくなってしまい、過負荷状態になってしまうなどの問題点も見られた。このためより単純な構造で軽量のリアクションホイールを用いた機構に切り替えて検討を行っている。リアクションホイールを用いた場合も飽和の問題は生じる可能性はあるが、リアクションホイール機構はＣＭＧ機構よりもフライホイールの回転速度が遅いため、対応しやすいと考えている。
スパイラル推進機構も構想通り製作して実験を行い、基本的な特性は想定した通りの結果が出ている。しかし、ロープテザーに沿うローラの脱輪を防ぐためローラを3輪にしているため、取り付けの際に装置のゆがみなどで少しでも位置がずれるとローラが接触してしまう問題点が見られた。このためローラを2輪にして、脱輪を防ぐために脱輪防止板を考案して検討を行っている。
以上のように当初計画した機構や方式は、ある程度は想定した結果が得られているが、いずれもいくつかの問題点が明らかになり、別の機構や方式に切り替えて検討を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
オムニホイールは市販品に適したものがなかなか見つからず、オーダーメイドで製作を頼むと多額の費用が発生する。自作をするのも難しい状況であり難航している。
複数ＣＭＧ機構も飽和するまでの時間は伸ばせたものの，飽和は避けられなかった。また構造が複雑で重量が大きくなる問題も見られた。このため，リアクションホイールを用いた機構に切り替えて検討を行っている。
スパイラル推進機構も最初に製作した3輪ローラの機構は、装置のゆがみなどでローラが接触してしまう問題点が見られたので、脱輪防止板を新たに考案し、これを用いた2輪ローラの装置を検討している。
このように最初に構想した機構や方式が、いろいろと問題が生じ、別の機構や方式を検討する必要が生じているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
オムニホイールは適したものを入手するめどが立たないため、このめどが立つまで一時保留にする予定である。
複数ＣＭＧ機構はリアクションホイールを用いた機構に切り替えて、基本的な装置を製作し、制御などを検討する予定である。リアクションホイールを用いた機構も飽和が起きる可能性はあるが、ＣＭＧ機構に比べてフライホイールの回転速度が遅いため、対応はやりやすいと考えている。
スパイラル推進機構は、脱輪防止板を新たに考案し、これを用いた2輪ローラの装置を製作して、姿勢制御の効果について検討する予定である。
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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ロープ型クライマーの姿勢制御に関して、当初計画した機構や方式はいずれも問題点が明らかになり、別の機構や方式に切り替えて検討を行うことになったため、それらの対応に時間を費やしてしまい、予定していた機材を購入する段階まで至らなかったためである。今後は、予定していた性能を満たすリアクションホイール機構を用いたクライマーやスパイラル推進機構を用いたクライマーが製作できれば、3次元測域センサや画像装置など想定した応用に必要な機材を購入する予定である。
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