Measurement of Frequency Response of the Ball-Riding-Robot and Analysis of Robustness

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本研究の目的は玉乗りロボットへの外乱応答の定量評価をすることであり、本課題では床面の揺動による外乱の入力への周波数応答を得ることを目的としている。背景として、東日本大震災の際に多少の余震の揺れでは玉乗りロボットの制御に目立った影響が見られなかった一方で、特定の外乱を加えると短時間で制御が失敗し、転倒落下する、という実験的知見があった。このために制御された平面３自由度の外乱入力、すなわち水平２方向の並進と面内の回転の揺動を可能とするパラレルリンクによる加振プレートを開発することとした。モータ・減速機からなる駆動軸にアームをとりつけ、キャスタ支持したプレートの四隅にリンクを接続する。本研究では小型のロボットから、最終的には人間が搭乗した機体までの評価を計画しているが、このアームの長さにより、加速度・速度重視の設定と大質量対応の設定を目的に応じて調整する。まず、主要部である駆動系の設計の一環として、アクチュエータの選定と評価を行った。当初計画ではACサーボモータとハーモニックドライブからなる駆動系の開発を想定していたが、コスト高となるものの機構まわりの設計製造評価も簡素化されるインテリジェントアクチュエータを採用し、その加振目的への適応性を検証した。この方式上、減速比が高くなるため、相対的にモータロータのイナーシャの影響が出ること、モータ出力が低めになる制約はあったものの、使用可能と判断して設計を進めている。今後、実装を行い、加振機としての動作試験と、ロボットの評価研究に移行する。