2018 Fiscal Year Annual Research Report
全身に触覚を持つヘビ型ロボットによる複雑環境上での自律移動と作業の制御
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18J22772
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
竹森 達也 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 制御工学 / レスキューロボット / 生物模倣 / ロボティクス / メカトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は，ヘビ型ロボットを用いてはしご昇降を行う制御を中心に研究し，その成果ついて論文発表，および学会発表を行った．ヘビ型ロボットによるはしご昇降の制御手法を提案し，開発したヘビ型ロボットを用いて実際にヘビ型ロボットによるはしご昇降を実現した．この手法では，単純形状を連結することではしごの段に安定的に乗ることができる形状を設計し，配線が絡まないようにしながら波を送るようにしてはしご昇降を実現している．さらに，その動作を実現するために，櫛状の外殻形状により滑らかな表面形状をもつヘビ型ロボットを開発した．これにより，ヘビ型ロボットの移動可能な環境を特に高さ方向に大きく拡大し，プラント点検や災害対応での活用という社会実装に向けて大きく貢献した．
さらに，床を移動するためのcrawler-gaitから歩容を遷移してはしごに取り付くための制御手法を提案した．この手法により，ヘビ型ロボットが異環境を跨いで移動できるようになり，適用環境が大幅に拡大した．ここの環境での移動を実現する手法は多く提案されているが，このように異なる環境間を跨いで移動する手法はあまり研究されておらず，本研究成果は重要である．
また，形状が未知のはしごにも適用できるようにヘビ型ロボットが自ら梯子の形状を判断して移動できる必要がある．そこで，ヘビ型ロボットの先頭リンクにセンサを搭載し，梯子を自律移動するための手法を提案した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は，ヘビ型ロボットを用いてはしご昇降を行う制御を中心に研究し，その成果ついて論文発表，および学会発表を行った．ヘビ型ロボットによるはしご昇降の制御手法を提案し，開発したヘビ型ロボットを用いて実際にヘビ型ロボットによるはしご昇降を実現した．さらに，その動作を実現するために，櫛状の外殻形状により滑らかな表面形状をもつヘビ型ロボットを開発した．本研究成果は，まず，垂直はしごを昇降するための制御手法とシミュレーションでの実証結果について，第62回システム制御情報学会研究発表講演会にて口頭発表を行った．この発表により，SCI'18学生発表賞を受賞している．また，手法を斜めのはしご昇降にも適用できるように拡張し，新たなヘビ型ロボットの設計と実機実験の成果を加えたものを国際学会のIEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systemsにおいて口頭発表を行った．
さらに，床を移動するためのcrawler-gaitから歩容を遷移してはしごに取り付くための制御手法を提案した．この手法により，ヘビ型ロボットが異環境を跨いで移動できるようになり，適用環境が大幅に拡大した．この動作を実現し，2018年11月2日に行われた第7回ImPACT TRCフィールド評価会にてデモンストレーションを行った．この研究成果に関する論文を現在執筆中である．
また，形状が未知のはしごにも適用できるようにヘビ型ロボットが自ら梯子の形状を判断して移動できる必要がある．そこで，ヘビ型ロボットの先頭リンクにセンサを搭載し，梯子を自律移動するための手法を提案した．
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| Strategy for Future Research Activity |
ヘビ型ロボットによるはしごの自律移動制御について論文を執筆し，投稿する．
触覚情報を用いて環境形状に体形をなじませる手法を提案し，多様な形状の配管の自律移動手法の構築に取り組む．手法の構築には理論的な考察とともに物理シミュレーションによる検証を行う．手法の構築と並行し，全身に触覚を持つヘビ型ロボットを開発を進める．まずは4リンク程度のプロトタイプ機を開発し，センサの精度や特性を把握する．プロトタイプで明らかにした改善点を反映することで全身に触覚をもつヘビ型ロボットを開発する．開発したヘビ型ロボットを用いて実機実験を行い，提案手法の有効性を検証する．
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