クローラと上下動可能な駆動輪を搭載した自律移動ロボットの階段昇降

配备履带和驱动轮的自主移动机器人可以上下移动爬楼梯

基本信息

批准号：
15760180
负责人：
安藤吉伸
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

自律型移動ロボットの研究開発において,多くの場合が段差や階段のない環境を前提としているが,実際の我々の暮らす環境においては,屋内であっても多くの段差,階段が存在する.それらを対処する手段として,これまで戦車や大型特殊自動車などに見られるようなクローラ型車両や人間型ロボットなどが開発されてきた.これらのロボットは,不整地を走行できることが特徴である.しかし,これまであるクローラ型車両は大型で重量もある。また,人間型ロボットはコストが高く一般化はしていない.つまり,従来の段差を対処できるロボットは大型で小回りがきかず,実際の環境で用いるには適していない.そこで本研究では,階段だけに環境をしぼり,階段のある環境においてそれらを対処でき,比較的小型な自律型移動ロボットの階段昇降技術を開発することを目的とした.本研究では,小型自律移動ロボットに階段を昇らせることを研究タスクとした.研究実績としては,現在ロボットのハードウェアを完成させ,基本的なソフトウェアを構築している.ロボットの大きさを長さ30(cm)の立法体程度とし,ロボットには前後部に上下動可能なリフト機構付きの車輪を装備し,底部にクローラを取り付けた.センサには,赤外LEDとフォトトランジスタの組み合わせにより反射型フォトセンサを用いた.ロボットのコントローラ系については,マイクロコンピュータを用いて,ロボット下部のクローラ機構とロボット前後のリフト機構を制御することとした.これらのハードウェア実装を踏まえて,実機実験に基づき階段昇降システムの基本的なプログラムを完成させた.そして実機実験を進めることで,階段認識に応じたロボット動作を実現し,階段昇降のアルゴリズムを構築し,そのアルゴリズムに従ったアクチュエータ動作プログラムを開発し,階段昇降システムを開発した。

在自动移动机器人的研究和开发中，许多情况下，没有步骤或楼梯的环境，但是在我们居住的实际环境中，甚至在室内都有许多步骤和楼梯。为了解决这些问题，已经开发了爬车型车辆和人形机器人，例如在坦克和大型特殊车辆中看到的机器人。这些机器人的特征是能够在不平坦的地形上旅行。但是，以前的轨道型车辆大而重。此外，人形机器人的机器人很昂贵，尚未概括。换句话说，可以处理步骤的机器人很大且无法操纵，并且不适合在实际环境中使用。因此，在这项研究中，目的是为楼梯开发一种技术，该技术只能用于楼梯，并为楼梯开发技术，该技术可以在带楼梯的环境中处理它们。在这项研究中，研究任务是将楼梯抬高到一个小的自动移动机器人。由于研究结果，机器人现已完成，并且正在构建基本软件。机器人大约是一个长30厘米的立方体，机器人具有升降机构，可以在前部和后部向上移动。车轮配备了爬行者，底部附着爬网。传感器是一种使用红外LED和光晶体管组合的反射光传感器。对于机器人控制器系统，使用微型计算机来控制机器人底部和机器人之前和之后的提升机构的爬行机构。基于这些硬件实现，楼梯升降机系统的基本程序是根据实际的机器实验完成的。通过进行实际的机器实验，根据楼梯升力算法构建了机器人运动，并根据算法制定了执行器运动程序，并开发了楼梯升力系统。