| 研究課題/領域番号 |
20H04562
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
和田 正義 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80406537)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | アクティブキャスタ / 全方向移動システム / 車いす / 台車 / 後付けシステム |
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| 研究実績の概要 |
差動駆動動力伝達機構を用いたアクティブキャスタについて、ダイレクトドライブモータを利用した小型軽量を実現する試作車輪の設計と試作を行った。
また、差動駆動動力伝達機構特有の操舵軸制御における安定性の劣化について、その原因の究明と対応策について研究を行った。その結果、時間遅れの影響が大きいことが判明し予測制御手法を適用することで性能向上が可能であることがわかり、予測制御を実装した装置を用いて実験を行った結果、電動車いすの法定速度の6km毎時でも滑らかな走行ができることを確認した。また、駆動輪を車いす後方に設置することによって生じる、車いす高速走行時のふらつき現象について検討し、これを軽減する制御方法を実装、その有効性を実験により確認した。
複数輪のアクティブキャスタ機構を用いる大型物体の協調搬送においては、人間の操作により教示した軌道を記憶し、自動的に経路を作成、台車の指令軌道として調整後、その経路を自動走行で滑らかに追従するシステムの構築を行った。
さらにパワーアシスト制御について、制御装置内に台車の動力学モデルを有し、与えられた外力に対する内部モデルの挙動を台車に再現させるインピーダンス制御を実行する方法について検討し、試作機に実装した。動力学モデルのパラメータを変化させることによって台車の挙動を変化させることが可能であることを確認し、提案手法の実現性と有効性を確認した。
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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
差動駆動アクティブキャスタの小型軽量タイプの試作機の設計・製作を行った。ただし、差動駆動方式の欠点として操舵軸の制御安定性劣化の問題が顕在化したため、この原因究明と制御対策に時間を費やしたが、解決の見通しが得られた。また、協調搬送方式については、試作機の設計は完了し、機械的組み立ては完了したものの、動作確認までは行えなかった。しかしながら、移動体を手動で動かしたときの軌道計測と記憶、そして軌道追従の再生方法を確立した。またパワーアシスト制御方式について、当初の予定に先んじて検討を行い、インピーダンス制御の方法が可能であることを確認した。以上より全体的な進捗としてはおおむね順調であると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
アクティブキャスタの小型・軽量化については見通しが得られた。またパワーアシストは力検出値が得られれば、搬送物の全方向移動制御ができることが確認できた。車輪機構内部に力検出の仕組みを組み込み、移動物体に特別な力検出装置を設置しないでも、移動体のパワーアシストが可能になるよう検討を行う。
あわせて、車輪機構の固定方法について検討を行う。着脱が容易で確実な走行制御が行える機構を考案する。
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