車両幅可変機構を有する全方向移動車の設計とその車椅子への応用 Design of a Holonomic Omnidirectional Vehicle Using a Reconfigurable Footprint Mechanism and Its Application to a Wheelchair

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著者

    • 浅田 春比古 ASADA Haruhiko h.
    • マサチューセッツ工科大学機械工学科ダバロフ情報システムテクノロジー研究所 d'Arbeloff Laboratory for Information Systems and Technology Dept. of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology

抄録

球面タイヤを有する全方向移動車国を対象に, そのホイールベースとトレッドの比が自由に変えられる車両幅可変機構を開発し, 狭路の通過ならびに重心変化に対する安定補償を行う.球面タイヤは床面を任意の方向に転がるため, 特異点のないホロノミックな全方向移動車を実現する反面, 各車輪の接地点よりなる床占有面積が小さく, 安定性に欠けたり, 狭路の通過に適さない弱点がある.特に車椅子に応用する場合, 通過すべき扉の幅によって車両幅が制約され, 患者が重心を変化させるとき転倒などの危険を生じることがある.そこで本文では, 床占有面積の形状, すなわちホイールベースとトレッドの比が自由に変えられる機構を提案するとともに, 必要に応じて車両幅を広くしたり, 前後に長くする制御方法を提案する.すなわち, 4個の球面タイヤのうち対角の位置にある2個ずつを, 中央で交差する二つのはりの両端に固定するとともに, はりの交差する角度を変化させて, ホイールベースとトレッドの比を変える.また, 各タイヤにかかる荷重を計測し, 全体の重心位置を推定するとともに, この重心が床占有面の内部に位置するよう, 台車形状を変化させる.本文では, まず球面タイヤの機構をまとめたあと, 台車形状可変機構の構造について述べ, 運動学的解析を行う.ついで重心位置計測と安定化制御方法を検討するとともに, 試作機の設計と実験結果を述べる.

In this paper, a new mechanism for varying the footprint of a four-wheeled omnidirectional vehicle is presented. A chair is mounted on a moving platform with four ball wheels allowing for holonomic, omnidirectional motion. Two pairs of ball wheels at the diagonal positions of the chassis are fixed, respectively, to two beams that intersect at a pivotal point in the middle. The angle between the two beams crossing at the pivotal point is varied actively so that the ratio of the wheelbase to the tread can be varied. Four independent servomotors driving the four ball wheels allow the wheelchair to move along three axes, i.e. <I>x, y</I>, and φ, and change its footprint at the same time. The footprint configuration is controlled based on the measurement of the mass centroid position in such a way that the mass centroid can be kept within the footprint area at all times. First the concept of the reconfigurable footprint mechanism is described, and its kinematic and static behavior is analyzed, followed by the control design for augmenting the vehicle stability. A prototype wheelchair platform is designed, built, and tested.

収録刊行物

  • 日本ロボット学会誌  

    日本ロボット学会誌 16(6), 816-823, 1998-09-15 

    The Robotics Society of Japan

参考文献:  5件

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被引用文献:  10件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002864477
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00141189
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    02891824
  • NDL 記事登録ID
    4545729
  • NDL 雑誌分類
    ZN11(科学技術--機械工学・工業)
  • NDL 請求記号
    Z16-1325
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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