DCモータを利用した小型連続跳躍ロボットの開発

采用直流电机的小型连续跳跃机器人的研制

• 批准号: 16760213
• 负责人: 梶原 秀一
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kushiro National College 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760213/
• 关键词: 跳躍ロボット; 偏心ロータ; 非線形振動子; 引き込み現象; ホッピング; エネルギー制御

本研究ではDCモータを利用した走行ロボットの開発を最終目標とし,本年度はその基礎研究として,DCモータを利用した小型連続跳躍ロボットを開発することを目的としている.開発するロボットはモータに大きな負荷がかからない偏心ロータタイプの加振装置を持ち,本装置によりバネにエネルギーを蓄え跳躍動作ができる.本ロボットの制御手法として,本研究申請者が手案している周期入力制御法を適用し,2つの偏心ロータを独立に制御することにより連続的な跳躍移動動作を実現することを試みた.本年度得られた成果は以下の通りである.1.跳躍ロボットの空中モードと接地モードの数理モデルを構築し,ロボットのダイナミクスを導出した.2.導出したダイナミクスを利用して,偏心ロータの回転とロボット本体の運動をどのようなタイミングで同期させたときに,ロボットの弾性エネルギーを増加させて跳躍動作が実現できるか解析した.3.任意のタイミングで偏心ロータとロボットの運動を同期させるために,非線形振動子の引き込み(同期)現象を利用した制御系を構築した.4.ロボットの弾性エネルギーが増加して,ロボットが空中に浮遊した時,その姿勢を制御するための制御則を導出した.5.上述の2.3.で導出した制御則を組み合わせることにより,ロボットが跳躍を繰り返しながら移動できるかどうか数値シミュレーションにより確認した.

这项研究的最终目标是开发一种使用直流电机的跑步机器人，而今年的基础研究是开发一种使用直流电机的小型连续跳跃机器人，它具有不施加任何力的偏心转子式振动装置，该装置将能量储存在弹簧中并执行跳跃运动。作为该机器人的控制方法，我们应用了本研究申请人设计的周期输入控制方法，并尝试通过独立控制两个偏心转子来实现连续跳跃运动。今年获得的结果如下： 1.我们。建立了跳跃机器人空中模式和地面模式的数学模型，并研究了机器人的动力学。 2.利用推导的动力学，什么时候可以使偏心转子的旋转与机器人本体的运动同步，以增加机器人的弹性能量，实现跳跃运动？ 3.为了使机器人的运动同步？偏心转子和机器人在任意时刻，非线性振荡器的缩回（我们构建了一个利用同步现象的控制系统。通过结合上面得出的控制律，我们推导出了当机器人弹性能量增加并且机器人悬浮在空中时控制机器人的姿态。在 中，我们进行了数值模拟，以确认机器人是否可以在反复跳跃的同时移动。

项目成果

偏心ロータを用いたホッピングロボットの跳躍制御

偏心转子跳跃机器人的跳跃控制

• 发表时间: 2006
• 作者: 梶原秀一