2023 Fiscal Year Annual Research Report
「車輪機構学」の確立に向けた未知機構の探究と統一的評価法の構築
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21K14067
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
寺川 達郎 京都大学, 工学研究科, 助教 (10847982)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 移動装置 / モビリティ / 車輪 / 機構学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
製造業からサービス業、学術研究、生活支援に至るまで様々な場面でモバイルロボット導入の機運が高まっており、次世代型の移動装置の開発が急務となっている。本研究では車輪式移動装置に注目し、車輪機構が実現し得る新しい運動機能を追究するため、未知機構の探究と統一的評価法の構築に取り組んだ。
最終年度には、過年度までに実施した新動作原理に基づく運動法の総合や各種車輪機構の動特性の解析などの成果を踏まえ、移動装置全体を考慮した成立条件の調査、機構の特性に基づく制御法の比較検討、エネルギベースの評価指標の構築に取り組んだ。成立条件の調査では、移動装置の構成要素と自由度の関係から所望の移動機能を実現するための条件を数理的に示した。また当該条件から可能な機構を探索し、複数の新機構を提案した。制御法の検討では、制御対象としての車輪式移動装置の特性を分析するとともに、複数の制御法に基づき制御器を設計して挙動の比較を行った。また機構の特性を利用した自己位置推定法を提案し、その有効性を検証した。エネルギベースの評価指標の構築では、運動学と力学に基づいて種々の移動装置のエネルギ特性を評価し、機構構造や運動法との関連を明らかにした。
研究期間全体を通じて得た成果は以下の通りである。スクリュー理論の導入や新動作原理の考案により移動装置における機構構造や運動法の総合手法を構築し、複数の新機構を提案した。また、運動学や力学、制御工学の理論に基づき様々な車輪機構の特性を解析し、構成される移動装置の諸性質を定量的に評価、比較した。これらの知見は、ニーズが多様化する移動装置の設計において、それぞれの要求に適した機構を創出するための基盤となる。
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