違和感のない操作が可能な全方向移動パワーアシスト制御システムの研究

无不适操作的全向运动助力控制系统研究

• 批准号: 12J06543
• 负责人: 上野 祐樹
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06543/
• 关键词: 全方向移動機構; タイヤ工学; パワーアシスト制御; 全方向移動ロボット; キャスタ型駆動輪

本年度はまず, 昨年度に引き続き全方向移動機構であるキャスタ型機構の解析を行った, 旋回時に振動およびモータ出力上昇が発生する問題について, 昨年度の報告では, 車輪に作用する摩擦力を解析し改善手法を導出したが, 本年度はこの問題をタイヤ工学におけるスリップ角と横力によって説明できることが明らかになった. またこの関係性から同様に改善手法を導出し, 検証実験では旋回時のモータ出力を大幅に軽減できることが確認できた. しかし, 並進時に操舵軸のトルク(操舵トルク)がほぼ零であるのに対し, 旋回時には発生している問題も確認できた. 追加で行った実験結果から, 路面状況により余分に発生する操舵トルクは異なり, 車輪角度を適切に変化させることで並進時並みに操舵トルクを低減可能であることがわかった. しかし, 時々刻々変化する路面状況を推定し対応するのは困難であるため, 操舵トルクを用いた車輪角フィードバック制御等による対処が現実的であると言える. 本年度は, 提案手法だけでも十分な改善結果が得られたため, ここまでは行わなかった.次に, パワーアシストの応用性を検証するために, 全方向移動ベッドを用いて操作実験を行った. 実験は, 車いすにて構築されたシステムをベッドに搭載し, 前後左右, 旋回の基本的な動作と, 実使用環境を想定した廊下の走行を, 操作者の意図推定手法を用いなし暢合と用いた場合, さらにパワーアシストが無く重い状態でそれぞれ実施した. 結果から, パラメータの調節が必要であるものの, 従来のシステムを他機器へも直接応用可能であり, 操作意図推定手法により操作性の改善効果が得られることがわかった. また, パワーアシストが無い場合は重く操作しにくいものの, 車両の挙動を把握しやすく操作性は良好であったとの結果が得られた. このことから, 操作者にとって挙動を把握しやすいシステムを実現することで更なる操作性改善が可能になると考える.

This year は ま ず, yesterday's annual に き 続 き omnidirectional mobile mechanism で あ る キ ャ ス タ line type organization の analytic を っ た, cycle when に vibration お よ び モ ー タ output rise が 発 raw す る problem に つ い て, yesterday's annual report の で は, wheel に role す る friction を parsing し improves gimmick を export し た が, This year は こ の problem を タ イ ヤ engineering に お け る ス リ ッ プ Angle と lateral force に よ っ て illustrate で き る こ と が Ming ら か に な っ た. ま た こ の masato is sexual か ら with others に improves gimmick を export し, 検 card be 験 で は cycle when の モ ー タ output を sharply に 軽 minus で き る こ と が confirm で き た. し か し, Hand when に steering shaft の ト ル ク (steering ト ル ク) が ほ ぼ zero で あ る の に し seaborne, cycle when に は 発 raw し て い る problem も confirm で き た. Additional line で っ た be 験 results か ら, road conditions に よ り yu points に 発 raw す る steering ト ル ク は different な り, wheel Angle を appropriate に variations change さ せ る こ と で hand in hand and when み に steering ト ル ク を low may で あ る こ と が わ か っ た. し か し, carved 々 々 at - the す る road を presumption し 応 seaborne す る の は difficult で あ る た め, Steering ト ル ク を with い た wheel Angle フ ィ ー ド バ ッ ク suppression etc に よ る 処 seaborne が presently be で あ る と said え る. This year, が, the proposed approach だけで だけで is ten な, the improvement result is が られたため, and the まで is わな わな った. Time に パ ワ ー ア シ ス ト の 応 use sex を 検 card す る た め に, omnidirectional mobile ベ ッ ド を with い て operation be 験 を line っ た. Be 験 は, car い す に て build さ れ た シ ス テ ム を ベ ッ ド に carry し, before and after the left and right sides, turning の basic な と, be use environment を scenarios し た colonnade を の go line, the operator の meaning 図 constructive technique を with い な し chang close と with い た occasions, さ ら に パ ワ ー ア シ ス ト が no く status い で そ れ ぞ れ be applied し た. Results か ら, パ ラ メ ー タ の adjusting が necessary で あ る も の の, 従 to の シ ス テ ム を his machine へ も 応 directly with possible で あ り, operation means 図 constructive technique に よ り operational の improve fruit comes unseen が ら れ る こ と が わ か っ た. ま た, パ ワ ー ア シ ス ト が い occasions は heavy く operation し に く い も の の, Car struck の 挙 dynamic を grasp し や す く operational は good で あ っ た と の results ら が れ た. こ の こ と か ら, operator に と っ て 挙 dynamic を grasp し や す い シ ス テ ム を be presently す る こ と で more な る operational may improve が に な る と exam え る.

项目成果

キャスタ駆動輪を有する全方向移動ロボットにおける旋回時モータ出力上昇の原因解析と低減手法の提案

脚轮驱动轮全向移动机器人转弯时电机输出增大原因分析及降低方法建议

• 发表时间: 2012
• 作者: 上野祐樹;北川秀夫;柿原清章;寺嶋一彦
• 通讯作者: 寺嶋一彦

全方向移動ロボットのための平歯車型差動駆動操舵機構の開発

全向移动机器人正齿轮式差速驱动转向机构的研制

• 发表时间: 2012
• 期刊: 日本機械学会論文集C編
• 作者: 上野祐樹;北川秀夫;柿原清章;寺嶋一彦
• 通讯作者: 寺嶋一彦

差動駆動操舵機構を用いたパワーアシスト制御型全方向移動台車の開発とモータ出力低減化手法の提案

开发采用差动驱动转向机构的助力控制全向移动小车并提出降低电机输出的方法

• 发表时间: 2012
• 作者: 上野祐樹;北川秀夫;柿原清章;寺嶋一彦
• 通讯作者: 寺嶋一彦

Control system of omni-directional mobile robot with caster drive mechanism to develop reduction of motor output.

具有脚轮驱动机构的全向移动机器人控制系统，以减少电机输出。

• 发表时间: 2012
• 作者: T. Takayama;A. Kamitani;S. Ikuno;and H. Nakamura;今冨 亜樹絵，松尾 芳樹;Y. Ueno
• 通讯作者: Y. Ueno

Development of an Innovative Power-Assist Omni-Directional Mobile Bed Considering Operator's Characteristics

考虑操作员特点开发创新型助力全向移动床

• 发表时间: 2014
• 期刊: International Journal of Automation Technology
• 影响因子: 1.1
• 作者: Yuki Ueno;Hideo Kitagwa;Kiyoaki Kakihara;Toshio Sakakibara and Terashima Kazuhiko
• 通讯作者: Toshio Sakakibara and Terashima Kazuhiko