| 研究課題/領域番号 |
23K03725
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
花島 直彦 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (40261383)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| キーワード | 1/2サイズ試作機 / 展開脚機構 / 螺旋回転機構 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，ヨシなどの丈長植物が密生している低層湿原や，茎が硬い笹が繁茂する藪において，植物を踏み倒さずに移動するための，新しい機構の提案と実証を目的としており，泥濘地への沈下を防ぐ展開脚と，植物を縫って進む螺旋機構を組み合わせた構成となっている．本研究課題は4年間に，(1) 1/2サイズ試作機の製作，(2)制御系の構築，(3)実証実験およびシミュレーションの順に研究を進める計画である．2023年度は，(1)試作機の製作を進め，展開脚および螺旋回転機構の設計計算や設計・試作を行った．そのため，試作機設計のための力学的なデータの取得を，実験候補地である笹薮で行った．
試作の詳細であるが，展開脚機構は傘を逆さにした構造で，ランナーに荷重すると展開し，持ち上げると閉じる動作をする．地面にあたる先端部は円錐コーン形状とするが，その直径が太いと草を押し潰し，細いと地面に沈下するリスクが増す．そこで，笹薮にて草密度測定実験を行い，統計解析により先端部の形状を設計した．また，展開脚機構を上下するために５節リンク機構を採用し，静力学解析により，リンク長やモータトルクの設計を行った．2024年度はこれを具体化する予定である．
螺旋回転機構は螺旋を掴んで，弦巻線の接線方向に送る動作が必要となる．掴む動作を回転ピン機構で実現し，送り動作はモータの回転で行うこととした．こちらは試作を行ったが，把持力が不足して螺旋の回転には至らなかったため，問題点を洗い出し，改善する予定である．また，螺旋回転機構は，未使用時には上に引き上げて，本体に格納しておく必要がある．そのための昇降機構も試作し，こちらは動作試験により必要な駆動力が得られることを確認した．
2023年度の研究成果により，1/2サイズ試作機を製作するための知見が積み上げられ，研究目標の達成に近づくことができた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究計画では1/2サイズ試作機の製作を2023年度中に行い，2024年度には制御系の構築に着手する予定であった．しかしながら，試作機の設計の手戻りが多く，想定以上に時間がかかっており，製作になかなか着手できない状態にあった．このことから，計画よりも進捗が遅れている状況である．
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| 今後の研究の推進方策 |
2024年度も引き続き1/2サイズ試作機の設計と製作を進める．
当初の計画では，2024年度は制御構築を行い，屋内での実験を行う予定であった．制御構築においては，2023年度に駆動回路やパソコン接続が容易なモータを選定したため，制御構築にはそれほど時間がかからないと考えている．屋内実験については，模擬笹薮を作成するなど，2023年度中に環境整備に着手している．また，2024年度に計画していた，動力学シミュレーション環境の整備については，2025年度に先送りしても，その後の計画に影響が少ない．
以上のような状況のため，2024年度も試作機の詳細設計に力をいれて取り組むこととする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2023年度に製作する予定だった1/2試作機の設計が想定以上に時間がかかったため，部品や材料，モータの選定が進められず，2023年度に残金が生じたためである．2024年度に詳細設計を済ませられれば，2023年度に購入予定だった物品の購入を2024年度に進められると考えている．
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