パンタグラフと慣性ロータを用いた転がりロボットの回転・跳躍・歩行動作の実現

利用受电弓和惯性转子实现滚动机器人的旋转、跳跃和行走动作

• 批准号: 22K14230
• 负责人: 瀬戸山 康之
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kagoshima National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14230/
• 关键词: 慣性ロータ; パンタグラフ; リアクションホイール; 転がり移動; 移動ロボット

令和４年度は，リアクションホイールで駆動する転がりロボットとパンタグラフ式伸縮脚の製作を目標として以下の研究を行った．１）．１軸方向に回転しながら移動する転がりロボットを対象に，簡易な数学モデルからリアクションホイールの回転角速度と転がりロボット本体の移動距離の関係を明らかにした．また，環境との摩擦の影響により，リアクションホイールの回転が止まると，転がりロボットは初期位置に戻る現象が起こることを数値シミュレーションにより確認した．さらに，リアクションホイールが回転しているときに転がりロボット本体を物理的に止めることで，リアクションホイールの回転が止まったときに転がりロボットが任意の目標位置で静止する制御法を提案した．２）．内部にリアクションホイールが１基取り付けてある転がりロボットを試作した．ここでリアクションホイールと転がりロボット本体は，重心を通る鉛直な回転軸に対称な形状をしている．そして，試作した転がりロボットを用いて，リアクションホイールを用いた転がり移動の実施可能性を検証実験により示した．また，リアクションホイールの回転が止まると，転がりロボットは初期位置の方向に戻る現象について確認した．以上の研究成果については，令和５年３月に開催された日本機械学会九州支部第５４回学生員卒業研究発表講演会で発表を行った．３）．回転と伸縮を同時に行うことができるパンタグラフ式伸縮脚を試作した．転がりロボット本体側面に垂直に取り付けられたモータの回転軸に左右対称なリンクを取り付けることで，回転軸の回転を妨げることなく軸方向へのパンタグラフの伸縮運動を可能とした．

2020财年，我们进行了以下研究，目标是创造一种由反作用轮和受电弓式伸缩腿驱动的滚动机器人。 1).针对单轴方向旋转运动的滚动机器人，通过简单的数学模型，明确了反作用轮的旋转角速度与滚动机器人本体的移动距离之间的关系。此外，数值模拟证实，当反作用轮因与环境的摩擦而停止旋转时，滚动机器人会返回到其初始位置。此外，通过在反作用轮旋转时物理地停止滚动机器人主体，我们提出了一种控制方法，当反作用轮停止旋转时，使滚动机器人停止在任意目标位置。 2）。我们制作了一款滚动机器人原型，内部安装了一个反作用轮。这里，反作用轮和滚动机器人主体具有关于穿过重心的竖直旋转轴线对称的形状。利用原型滚动机器人，通过验证实验论证了利用反作用轮进行滚动运动的可行性。我们还证实了当反作用轮停止旋转时，滚动机器人返回到其初始位置的现象。上述研究成果于2020年3月在日本机械学会九州分会举办的第54届学生毕业研究发表会上发表。 3）。我们原型设计了一种可以同时旋转和伸展的受电弓式伸缩腿。通过在垂直于滚动机器人主体侧面安装的电机旋转轴上安装对称连杆，受电弓可以沿轴向伸缩，而不会干扰旋转轴的旋转。

项目成果

リアクションホイールを用いた転がり移動ロボットの動作に関する一考察

反作用轮滚动机器人的运行研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 藤原琉聖，瀬戸山康之