段差昇降と滑り解消に有効な車輪を用いる車いすの機構と制御

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560259
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 岡田 徳次 新潟大学, 自然科学系, 教授 (60194362)
• 連携研究者: 清水 年美 新潟大学, 自然科学系, 助教 (70377183)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 車いす / 段差 / 特殊車輪 / バリアフリー / 足 / スキッドステア車 / 車輪速度差制御 / メカトロニクス

研究概要

不整地における四輪スキッドステア移動ロボット(4 WSSMR)の走行に関する機能と性能の向上を目的とし、足先を1つずつ順番に着地させるための車輪として6個の足関節を車輪外周に配備する車輪機構の設計と制御を新規な技術として明らかにした。前進時に限らず後退時も含めて障害物を乗り上げ、あるいは跨ぎ越えるための能力を踏破力として評価し、踏破力と踏破に必要なトルク最小化の2つの視点から移動に有効な制御法を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Trajectory estimation of a skid-steering mobile robot propelled by independently driven wheels (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, A. Mahmoud, W. Botelho, T. Shimizu
  • 雑誌名: J. ROBOTICA 巻: vol.30 No.1 ページ: 123-132
  • 査読あり
• [雑誌論文] 動作自由度数を低減した脚車輪型移動ロボットの駆動機構と歩行および走行の双方向切換え制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、ボテリョ・ヴァーグナ、清水年美
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 29 ページ: 306-316
  • 査読あり
• [雑誌論文] Software and Hardware control of a hybrid robot for switching between leg-type and wheel-type modes (2011)
  • 著者名/発表者名: W. Botelho, T. Okada, A. Mahmoud, T. Shimizu
  • 雑誌名: Brazilian J. Control & Automation 巻: vol.22 No.1 ページ: 9-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion Analysis with Experimental Verification of the Hybrid Robot (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, W. Botelho, T. Shimizu
  • 雑誌名: Journal of Robotics Research 巻: vol.29 No.9 ページ: 1199-1221
  • 査読あり
• [雑誌論文] A simulation for estimating a circular trajectory of a four-legged robot on regular terrain (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Mahmoud, T. Okada, T. Shimizu
  • 雑誌名: Journal of Cybernetics and Systems 巻: vol.2 ページ: 9-16
  • 査読あり
• [雑誌論文] Passivity-based control of a magnetically levitated flexible beam (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Shimizu, Y. Kobayashi, M. Sasaki, T. Okada
  • 雑誌名: J. of Robust and Nonlinear Control 巻: vol.19 ページ: 662-675
  • 査読あり
• [雑誌論文] Smooth Switching Phases Control with Simulation and Experimental Verification of a Hybrid Mobile Robot from Leg-type to Wheel-type and Vice Versa (2009)
  • 著者名/発表者名: W. T. Botelho, T. Okada, T. Shimizu
  • 雑誌名: Journal of Cybernetics and Systems 巻: vol.2 ページ: 113-120
  • 査読あり
• [学会発表] スキッドステア車に付けられた足のセンサ制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、佐々木雄介
  • 学会等名: 第29回RSJ学術講演会
  • 発表場所: 芝工大
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] 二本足を含む仮想四節リンク機構の変形による乗4/5り上げ動作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、杉森圭瑞夫、手塚悟
  • 学会等名: 第29回RSJ学術講演会
  • 発表場所: 芝工大
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] 複数足をもつスキッドステア車の傾きを低減する構造設計と制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、手塚悟、藤田隆義
  • 学会等名: 第29回RSJ学術講演会
  • 発表場所: 芝工大
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Sensor-Based Control of a Skid-Steering Mobile Robot Combined with Feet for Moving on All Terrain (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, S. Tezuka, Y. Sasaki
  • 学会等名: 14th Conf. on CLAWAR
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] 四輪スキッドステア車の左右車輪の速度比が走行軌跡に与える影響の実験的考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、高橋俊介、マーモウドアビア
  • 学会等名: JSMEロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: 岡山産業技術センター
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] 足をもつスキッドステア車の対地適応移動制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、手塚悟、佐々木雄介
  • 学会等名: JSMEロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 発表場所: JSMEロボティクス・メカトロニクス講演会
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] 整地歩行速度むら脚型スキッドステア移動ロボットの不の改善策について (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、日野浩二
  • 学会等名: 第11回SICEシステムインテグレーション部門講演会(SI2010)
  • 発表場所: 東北大
  • 年月日: 2010-12-23
• [学会発表] Trajectory estimation of a skid-steering mobile robot incorporating free wheels (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, A. M. Mahmoud, W. T. Botelho
  • 学会等名: Int. Conf. on Intelligent Robotics and Applications
  • 発表場所: Shanghai
  • 年月日: 2010-11-11
• [学会発表] Motion analysis of a skid-steering mobile robot and estimation of walking trajectory (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, A. M. Mahmoud, W. T. Botelho
  • 学会等名: Int. Conf. on Robotics and Applications
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2010-11-03
• [学会発表] ハイブリッド型移動ロボットの階段昇降のための一歩行法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、武田透
  • 学会等名: 第28回RSJ学術講演会
  • 発表場所: 名工大
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 足をつける車輪型スキッドステア移動ロボットの機構と制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、手塚悟、星野真志
  • 学会等名: 第28回RSJ学術講演会
  • 発表場所: 名工大
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] Control of a wheel-driven legged robot for moving uniformly without vertical sway (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, Y. Yoshida, Y. Tomihara
  • 学会等名: Int. Conf. on Climbing and Walking Robots
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] ハイブリッドロボットの上下動作に有効な姿勢設計 (2010)
  • 著者名/発表者名: 金内勇人、岡田徳次
  • 学会等名: 日本機械学会北陸信越支部第47期総会・講演会
  • 発表場所: 新潟大
  • 年月日: 2010-03-10
• [学会発表] 拮抗二関節筋を持つロボットアームへの適用を目指した動的可操作性楕円体の拡張 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井口陽、岡田徳次、清水年美
  • 学会等名: 第10回SICEシステムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 芝工大
  • 年月日: 2009-12-24
• [学会発表] Estimation and Verification of the Trajectory Forms Generated by a Legged Sliding Robot (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Mahmoud, T. Okada, W. Botelho
  • 学会等名: IEEE Int. Conf. on Robotics and Biomimetics
  • 発表場所: China
  • 年月日: 2009-12-20
• [学会発表] 車輪速度制御車両の路面摩擦係数を考慮した移動軌跡の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、モハメドアビア、ボテリョバーグナ
  • 学会等名: 第27回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 横浜国大
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] 脚型ロボットの脚回転による車高一定歩行 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、吉田友也
  • 学会等名: 第27回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 横浜国大
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] 脚揺動による歩行ロボットの等高等速歩行制御法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、富原裕士
  • 学会等名: 第27回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 横浜国大
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] 足付き車輪の提案 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡田徳次、阿部康治
  • 学会等名: 第27回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 横浜国大
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] Trajectory Analysis of an Independently Driven Wheeled Robot and its Experimental Verification (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Okada, A. Mahmoud, W. T. Botelho, T. Shimizu
  • 学会等名: Int. Conf. on Climbing and Walking Robots
  • 発表場所: Istanbul
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Investigating Motion and Trajectory Forms of a Wheeled Mobile Robot on a Flat Surface with an Inclination Angle (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Mahmoud, T. Okada, W. T. Botelho
  • 学会等名: Int. Conf. on Control Automation and Systems(ICCAS-SICE 2009)
  • 発表場所: Fukuoka International Congress
  • 年月日: 2009-08-20
• [備考] 新聞発表(新潟日報朝刊、2009年12月5日)
  • URL: http://scf.jp/press.html
• [備考]
  • URL: http://okada.eng.niigata-u.ac.jp
• [産業財産権] 移動防止装置付き車いす (2011)
  • 発明者名: 岡田徳次
  • 権利者名: 新潟大学
  • 産業財産権番号: 特許、2011-185523
  • 出願年月日: 2011-08-29
• [産業財産権] 脚型車輪型兼用移動装置 (2010)
  • 発明者名: 岡田徳次
  • 権利者名: 新潟大学
  • 産業財産権番号: 特許、4590639
  • 取得年月日: 2010-09-24
• [産業財産権] 走行形態切換え装置および制御方法 (2010)
  • 発明者名: 岡田徳次
  • 権利者名: 新潟大学
  • 産業財産権番号: 特許、4590568
  • 取得年月日: 2010-09-24
• [産業財産権] Driving mode switching apparatusand control method therefor (2010)
  • 発明者名: 岡田徳次
  • 権利者名: 新潟大学
  • 産業財産権番号: 特許、7665748
  • 取得年月日: 2010-02-23
  • 外国
• [産業財産権] 足つき車いす (2009)
  • 発明者名: 岡田徳次
  • 権利者名: 新潟大学
  • 産業財産権番号: 特許、2011-185522
  • 出願年月日: 2009-08-29
• [産業財産権] 出入り足を備えた車輪装置 (2009)
  • 発明者名: 岡田徳次
  • 権利者名: 新潟大学
  • 産業財産権番号: 特許、2009-119279
  • 出願年月日: 2009-05-15
• [産業財産権] 脚型ロボットの安定歩行法、歩幅制御法、操舵法、およびその装置 (2009)
  • 発明者名: 岡田徳次
  • 権利者名: 新潟TLO
  • 産業財産権番号: 特許、4304240
  • 取得年月日: 2009-05-15