建設ロボット用土質センサーに関する研究

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本研究の目的は、新しい土質センサを用いて土-機械系システムを明らかにすることにより、建設機械のロボット化を推進することである。連続地中壁の掘削機の位置制御をファジィ制御によって実施していくために、地盤反力係数を計測するための土質センサを開発し、位置制御の感度分析を行なった。また、軟弱地盤を稼動する湿地ブルドーザーに対しては、土の圧縮とせん断変形特性を把握するために、土質センサとして自動制御されたコーン貫入試験機、履板載荷試験機、履板牽引試験機を作成し、地盤-履帯系定数をマイコンによって自動的に算出し、出力するシステムを開発した。次に、履帯式車両のドージングおよびリッピング作業を自動操縦するため、土-機械系相互問題に重点をおいた走行シミュレーションプログラムを開発した。次に、ブルドーザによるまき出し作業と転圧機械の組合わせ作業を最適化するために、剛性車輪の駆動走行および制動走行時における走行力学を用いて、ゆるく堆積したまさ土地盤上を走行する転圧ローラの転動軌跡であるトロコイド曲線より接地圧分布を正確に算定する方法、および転圧回数と締固め密度の関係より自動的に締固め管理を行なう方法を新しく開発した。さらに、履帯式車両の登坂駆動走行時および下降制動時における最適着力点制御と最適重心位置制御を実行するために、各種土質センサを搭載した車両走行シミュレーション解析手法を開発した。また、トンネル掘削機としてシールドトンネル掘削機やT.B.M.掘削機のカッタービットの耐久性を向上させるために、超硬合金ビットの軟岩や硬岩に対する数多くの掘削試験および摩耗試験を実施し、定常掘削抵抗と摩耗寿命の予測式の確立に成功した。