マルチボディダイナミクスによる人と連携するパーソナルモビリティの制御に関する研究

利用多体动力学与人协作控制个人移动性的研究

基本信息

批准号：
07J00669
负责人：
中川智皓
金额：
$ 1.73万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,人と環境に優しい新たな交通モードを実現する個人の乗り物,パーソナルモビリティ・ビークル(PMV)を提案し,その実現性を多角的な観点から検討している.提案したPMVは,自転車モードと平行二輪車モードの二つの形態を持ち合わせ,お互いのモードに変換可能で状況に応じて使い分けることができる乗り物である.自転車モードでは,人の力と電気の力を効率よく組み合わせて走行できるよう,ペダルをこぐことにより発電機で電力を発生させ,バッテリーに電力を蓄電する.発生した電力により,独立の前後車輪のモータを駆動させ,ドライブバイワイヤを実現する.また,ステアバイワイアにより,前後輪の操舵角を制御する.平行二輪車モードでは,操縦者はステップに立ち,倒立振子の安定化原理を用いた制御方式,すなわち重心移動により制御する.さらに,平行二輪車モードでは,人力を利用して駆動するペダル式平行二輪車も提案した.本年度は,ペダル式平行二輪車について,シミュレーションと実験を行い,提案車両の成立が可能であることを示した.実験では,数種類の試作車を製作した.最新の試作車では,操舵反力アクチュエータを設け,反力ゲインまた車体の旋回ゲインを変化させ,各々の操縦性を比較した.また,歩行空間におけるPMVが歩行者に与える影響を検討するため,パーソナルスペース(他者の侵入に対し,心理的な負荷が生じる領域)を用いた実験を行い,PMVの種類また速度によるパーソナルスペースの大小を比較した.最後に,これまで得られたPMVのダイナミクス,安定化制御,ドライバとのインタラクション,歩行者とのインタラクションの知見を元に,複数の軸によってPMVを評価する手法を示した.

在本研究中，我们提出了一种对人和环境友好的新型交通方式——个人移动车辆（PMV），并从多个角度检验了其可行性。所提出的PMV是：它是一种具有两种模式的车辆自行车模式和并联两轮车模式，可以根据情况转换为任一模式使用。自行车模式将人力和电力有效地结合起来。为了协调行驶，通过踩踏发电机产生电力，并将电力存储在电池中。产生的电力驱动前轮和后轮的独立电机，实现线控控制转向角度。在并联两轮车辆模式下，操作者站在台阶上，采用倒立摆稳定原理的控制方法进行控制，即通过移动重心。在并联两轮车模式中，我们还提出了一种人力驱动的踏板式并联两轮车。今年，我们对踏板式并联两轮车进行了仿真和实验，证明了：实验我们制造了几种类型的原型车。最新的原型车配备了转向反作用力执行器，车体的反作用力增益和转弯增益是不同的，每种车辆的机动性都不同。比较的。为了研究MV对行人的影响，我们利用个人空间（因他人侵入而产生心理压力的区域）进行了实验，并根据PMV的类型和速度比较了个人空间的大小。基于我们迄今为止获得的 PMV 动力学、稳定控制、与驾驶员交互以及与行人交互的知识，提出了一种使用多轴评估 PMV 的方法。