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広大な空間を作業するシステムとして、従来は車両などの移動機械を用いた自動走行システムやテザーによる懸垂装置システムが開発されていた。本研究ではこれらを発展させ、並走する2台の車両間に2本のテザーをループ状に架け渡し、そのテザーにより三次元運動が可能な懸垂装置を用いた広域作業システムの基盤を構築した。
昨年度までに懸垂装置の運動軌道計画、テザーの逆動力学、懸垂装置の運動制御手法、機構設計論およびシステム設計論を明らかにし、将来の開発に不可欠な基盤技術をまとめあげた。最終年度では、前年度までに開発した実験システムを用いて、システム全体の制御器の開発と産業への応用例の構築を行い、実験によりその有効性を示した。
まず実用上問題となりそうなテザー振動を抑制しながら制御を行うための制御器の開発を行った。当初のノッチフィルタの組込み制御器はノッチフィルタの中心周波数を良好に調整することが困難であるという問題があることが判明した。そこでInput Shaping法を採用することとし、そのInput Shaping法の中でも二段階で車体を加速する方法を採用し、懸垂装置の振動を抑制できることを確認した。また仮想インピーダンス制御を導入した車両の軌道制御と測距センサを用いた車両の相対位置姿勢推定手法を併用することで車両の協調走行制御手法を確立し、実験により2台の車両が並走できることを確認した。
次に産業への応用例として、当初の草刈装置を検討した。草刈装置はテザー懸垂部、そのテザー懸垂部と自在継手を介して連結する刈払部から構成した。刈払部は反トルクの解消と軽量化を目的に、単一モータで駆動する同軸二重反転式の二枚刃とした。この装置では刃の回転のジャイロ効果による姿勢安定化が期待できる。実際に開発中の草刈装置を実験システムに導入して模擬実験を行い、産業応用例の一つとしての展開が期待できることを確認した。
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