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．

在2022年，进行了以下研究，目的是创建一个由反应轮和电视型望远镜腿驱动的滚动机器人。 1）。一个简单的数学模型已被用来阐明反应轮的旋转角速度与滚动机器人本身的运动距离之间的关系，用于滚动机器人，该机器人在一个轴向方向上旋转时移动。我们还通过数值模拟确认，当反应轮因摩擦与环境的影响而停止旋转时，滚动机器人将返回其初始位置。此外，我们提出了一种控制方法，其中反应轮旋转时滚动机器人本身会在物理上停止，以便当反应轮停止旋转时，滚动机器人在任何目标位置都处于静止状态。 2）。我们创建了一个原型滚动机器人，其中一个反应轮连接。在这里，反应轮和滚动机器人体具有与穿过重心的旋转的垂直轴对称的。该测试用于证明使用反应轮使用原型滚动机器人进行滚动运动的可能性。此外，当反应轮停止旋转时，滚动机器人会返回其初始位置。上述研究结果在日本机械工程师学会的第54届学生研究生研究演讲中介绍了2023年3月举行的日本机械工程师学会。3）。我们创建了一个可以同时旋转和扩展的望远镜型伸缩型腿。通过将对称链路连接到电动机的旋转轴，该旋转轴垂直于滚动机器人的侧面安装，可以在轴向方向上扩展和收缩，而不会阻塞旋转轴。

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