クローラと上下動可能な駆動輪を搭載した自律移動ロボットの階段昇降

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760180
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: 安藤 吉伸 芝浦工業大学, 工学部, 助教授 (20317366)
• Keywords: 自立移動ロボット / クローラ / 階段昇降

Research Abstract

自律型移動ロボットの研究開発において,多くの場合が段差や階段のない環境を前提としているが,実際の我々の暮らす環境においては,屋内であっても多くの段差,階段が存在する.それらを対処する手段として,これまで戦車や大型特殊自動車などに見られるようなクローラ型車両や人間型ロボットなどが開発されてきた.これらのロボットは,不整地を走行できることが特徴である.しかし,これまであるクローラ型車両は大型で重量もある。また,人間型ロボットはコストが高く一般化はしていない.つまり,従来の段差を対処できるロボットは大型で小回りがきかず,実際の環境で用いるには適していない.そこで本研究では,階段だけに環境をしぼり,階段のある環境においてそれらを対処でき,比較的小型な自律型移動ロボットの階段昇降技術を開発することを目的とした.本研究では,小型自律移動ロボットに階段を昇らせることを研究タスクとした.研究実績としては,現在ロボットのハードウェアを完成させ,基本的なソフトウェアを構築している.ロボットの大きさを長さ30(cm)の立法体程度とし,ロボットには前後部に上下動可能なリフト機構付きの車輪を装備し,底部にクローラを取り付けた.センサには,赤外LEDとフォトトランジスタの組み合わせにより反射型フォトセンサを用いた.ロボットのコントローラ系については,マイクロコンピュータを用いて,ロボット下部のクローラ機構とロボット前後のリフト機構を制御することとした.これらのハードウェア実装を踏まえて,実機実験に基づき階段昇降システムの基本的なプログラムを完成させた.そして実機実験を進めることで,階段認識に応じたロボット動作を実現し,階段昇降のアルゴリズムを構築し,そのアルゴリズムに従ったアクチュエータ動作プログラムを開発し,階段昇降システムを開発した。