車輪の沈下を有効に利用したロボット群の協調による不整地軟弱走行の実現

通过一组机器人的配合，有效利用车轮的下沉，实现崎岖地形的软跑

• 批准号: 21K14105
• 负责人: 藤原 大佑
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: Suwa University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14105/
• 关键词: Push-pull locomotion; 軟弱地盤; テラメカニクス; 群ロボット

本研究は，軟弱地盤上において積極的な車輪沈下・支持を利用したロボット群の移動を実現するものである．2022年度は，①モジュール単体の走行性能評価，②垂直登坂走行における台数（６台まで）と移動量の関係の把握，③結合部に作用する力の把握を実施した．①二輪のモジュール型ロボットの単体における走行性能の評価を実施した．単体では走行性能は低いままであった．しかしながら，スタビライザに搭載された伸縮機構を利用して移動をすると，走行性能が向上することが把握できた．②これまで製作した2輪型のモジュール型ロボット群を用いて主に垂直登坂実験を実施し，台数と走行性能の変化を把握した．今年度は6台まで製作し，走行試験を斜度25度以下で実施している．移動量はモーションキャプチャにより定量的に測定し．台数が増えると滑りが抑制されることが把握できた．一方で，4台以上では滑り抑制効果が飽和したため，25度以上での追加試験が必要であるとも把握した．また，伸縮移動で重要な支持車輪の支持力とけん引負荷の関係が台数によりどう変化するか計算を実施し，その関係性について把握した．特に，通常走行の駆動力は台数が増えても上昇しにくいのに対して，伸縮結合移動では台数が増えると支持力が増加することを把握した．移動アルゴリズム（シーケンス）については，支持力と台数の関係から駆動部＜支持部の比率で動作させるよう決定した．③結合性の評価のため，伸縮時の各支持側，駆動側に働く力の測定を実施し，結合部に働く力の把握をした．特に伸縮時には，伸縮の速度と車輪の回転数の関係が重要であり，最大の負荷に耐えられる結合力が重要であると把握した．③に関連して，伸縮時の車輪の回転数と伸縮速度の比が重要であるというのは新たな知見である．伸縮時に車輪をスリップさせながら移動させると上昇した駆動力により，支持輪を支えることができ滑りが抑制されると把握した．

本研究旨在利用主动轮下沉和支撑的方式实现一组机器人在软土地基上的运动。在2022财年，我们进行了（1）评估各个模块的运行性能，（2）了解模块数量（最多6个模块）与垂直攀登时的移动量之间的关系，以及（3）了解作用在关节上的力。 ① 我们评估了两轮模块化机器人作为独立单元的运行性能。仅驾驶性能仍然很低。然而，我们发现使用安装在稳定器中的伸缩机构移动时，驾驶性能得到改善。 ② 利用目前生产的两轮模块化机器人群，主要进行垂直攀爬实验，了解机器人数量和运行性能的变化。今年，已制造了多达 6 台设备，并正在 25 度或更小的斜坡上进行运行测试。使用动作捕捉来定量测量运动量。发现随着机器数量的增加，打滑受到抑制。另一方面，据了解，由于四个或更多单元的滑动抑制效果饱和，因此需要在 25 度或更高温度下进行额外测试。我们还计算了支撑轮的支撑力和对于伸缩运动很重要的牵引负载之间的关系如何根据车辆数量而变化，并且我们理解了这种关系。特别是，我们发现，即使车辆数量增加，正常行驶的驱动力也不容易增加，但在伸缩关节运动中，支撑力随着车辆数量的增加而增加。关于移动算法（顺序），根据支撑能力和单元数量之间的关系，决定以驱动部分<支撑部分的比例进行操作。 ③ 为了评估连接性，我们测量了膨胀和收缩期间作用在每个支撑侧和驱动侧的力，以了解作用在连接上的力。特别是，在膨胀和收缩过程中，膨胀和收缩速度与轮子的转速之间的关系很重要，并且我们知道能够承受最大负载的粘合强度很重要。关于③，一个新的发现是，膨胀和收缩时轮子的转速与膨胀和收缩的速度之间的比率很重要。据了解，如果在膨胀和收缩过程中车轮在打滑的情况下移动，则增加的驱动力可以支撑支撑轮并抑制打滑。

项目成果

伸縮型スタビライザを搭載した二輪小型ローバの不整地軟弱地盤における走行性能の実験的検証

配备伸缩稳定器的两轮小型流动站在粗糙和松软地面上运行性能的实验验证

• 发表时间: 2022
• 作者: Fumiya Kitayama;Ryou Kondo;北山文矢，近藤良;藤原大佑，飯塚浩二郎
• 通讯作者: 藤原大佑，飯塚浩二郎

結合伸縮機能を用いた群ローバの軟弱地盤登坂性能に関する研究

利用关节伸缩函数研究群体流动站软土爬坡性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Fumiya Kitayama;Ryou Kondo;北山文矢，近藤良;藤原大佑，飯塚浩二郎;藤村寛大，飯塚浩二郎，藤原大佑
• 通讯作者: 藤村寛大，飯塚浩二郎，藤原大佑