曲率半径の大きな弧状断面をもつ車輪を有する一輪型倒立自律移動体の開発

曲率半径の大きな弧状断面をもつ車輪を有する一輪型倒立自律移動体を製作し,車軸を傾けることによって直線や円弧に追従して走行できる一輪型の移動体を開発することが本研究の目的であった.本研究の経過は以下の通りである.1.申請者らの研究室で開発した標準的コントローラのうち,統括制御系および走行制御系のCPU基板,およびそれらをサポートするラックと蓄電池式電源装置一式を購入した.ラックを上体,一輪の走行系を下体として,進行方向に対し上体を左右に振ることができるような関節で接続し,ここにもモータを取り付けた.2.製作しようとする一輪式移動体の姿勢の前後左右方向の角速度検出のためのジャイロを2式購入し,インターフェース回路を製作し,必要なセンサ信号を走行制御系に入力できるようにした.3.アルミ材を主に用いてラックを保持する筐体を製作し,モータをはじめ必要な機構部品,電子回路,蓄電池および電源を実装した.開発の途中では,モータ主軸を折損するなどのトラブルにも見舞われたが,応急処置を施すなどして,最終的には上体と下体をつなぐ関節を固定したときの,前後方向の安定直立と直線走行が実現できた.補助輪を外し,上体と下体の接続関節部のモータも用いて左右方向の制御も実現した.これら実現できた制御により,準静的な倒立移動が実現でき,安定な直線追従走行が実現できた.また,上体を下体に対して傾けることにより,車輪の車軸を傾けることができた.このとき,移動体は円弧を描いて走行することを確認した.ただし,任意の円弧に安定して追従させるためには,移動体の位置をフィードバックする制御系が必要になるので,これは今後の研究課題とした.

曲率半径の大きな弧状断面をもつ車輪を有する一輪型倒立自律移動体を製作し,車軸を傾けることによって直線や円弧に追従して走行できる一輪型の移動体を開発することが本研究の目的であった.本研究の経過は以下の通りである.1.申請者らの研究室で開発した標準的コントローラのうち,統括制御系および走行制御系のCPU基板,およびそれらをサポートするラックと蓄電池式電源装置一式を購入した.ラックを上体,一輪の走行系を下体として,進行方向に対し上体を左右に振ることができるような関節で接続し,ここにもモータを取り付けた.2.製作しようとする一輪式移動体の姿勢の前後左右方向の角速度検出のためのジャイロを2式購入し,インターフェース回路を製作し,必要なセンサ信号を走行制御系に入力できるようにした.3.アルミ材を主に用いてラックを保持する筐体を製作し,モータをはじめ必要な機構部品,電子回路,蓄電池および電源を実装した.開発の途中では,モータ主軸を折損するなどのトラブルにも見舞われたが,応急処置を施すなどして,最終的には上体と下体をつなぐ関節を固定したときの,前後方向の安定直立と直線走行が実現できた.補助輪を外し,上体と下体の接続関節部のモータも用いて左右方向の制御も実現した.これら実現できた制御により,準静的な倒立移動が実現でき,安定な直線追従走行が実現できた.また,上体を下体に対して傾けることにより,車輪の車軸を傾けることができた.このとき,移動体は円弧を描いて走行することを確認した.ただし,任意の円弧に安定して追従させるためには,移動体の位置をフィードバックする制御系が必要になるので,これは今後の研究課題とした.