自律協調ロボット「群龍」の機構と制御の研究（その2）東京工業大学 ○白須隆也広瀬茂男 StudyofAutonomous andCooperativeRobotHGun−Ryu’’ TokyoInstituteofTechnology OTakayaSHIRASU ShigeoHIROSE Abstract：Tbeauthorsproposedl・Gunryu・T，themobilerobotwithpoweramandwiththefunctionofactiveJunCtionby meansoftheinstalledarm・ThepaperdiscussesthecontrolmethodtodecreaseenergyconsumptlOnOnuneVenterrainand steerlngCOntrO10ftheGunryu・ぷ町Wbr血：Gunけu（GR） 1．はじめに筆者らは連結型作業移動ロボット「群龍」の概念を提案し，試作実験を行なっている【11．「群寵姫血yq以降GRと略す）」は晦1に示すように，走行装置に履帯を用いた車両にマニピュレータを装備した移動体群で構成され，搭載されるマニピュレータが作業装置として機能するだけでなく，Rg．Zのように他のロボットを掴むことで連結装置として機能することを特徴としている．このようなGRは 1）単体としての機能性鞄1）を有するだけでなく，連結することで高度な対地適芯性を示す瞬g．か． 2）起伏の激しい地表面を進む晩連結している車両が多いほど，全体としての重心の上下動が軽減され，移動に必要なエネルギの消費を低減できる晦3）． 3）群ロボットとして機能性を持つ田g．句．などの特長を有する．本研究ではこのうち2）の特性を生かす制御法と連結時の操舵制御法について検討する．なお，▼GR の第一次的な応用分野は，惑星探査ロボットである．そのようなロボットは，惑星での岩石の収集のような作業では，個々分散して手分けして進めた方が効率がよく，また移動においては，クレバスのような環境では連結した状態の方が有効であるからである． Fig．3 2．駆動方法について晦3のような凹凸地表面上で直鎖状に連結されたGRを駆動する際，クローラをいかに駆動するべきかを評価するため，トルク制御と速度制御について検討した． GRでは，左右のクローラが別々のモータによって駆動され Fig．4 ているため，速度制御の場合負荷に関係なく左右の速皮がコントロールされ操縦性は高い．しかし，前後の節間に内部力が生じるとモータが括抗し合うという問題点がある．この間題は節脳血岱シミュレーションをした．参考に単体時のGRについて間にバネ要素を設け，保存力であるバネカの貯蓄と消費を利用事率を用いた（l池kl）．ク制御の二方法に従って等速運動した場合について，それぞれもシミュレーションを行なった．評価には以下の定義の移動仕することで対処できる．ただし，保存力を有効に利用するためには実時間で最適速まを導出する計算が必要である・それに対移動に要したエネルギ移動仕事率＝移動体重量・移動体距離し，トルク制御の場合は操縦性が負荷の影響を受けやすい欠点はあるが，特別な計算なしに各出力トルクが有効に加算される効果が期待できる． G R 単体時：速度制御 10 ． 0 ×10 − 3 このような制御方法の効果を比較するため，サイン関数波状バネ有り独立速度制御 1．1×10 − 3 （振幅300匝鳴一波畏2800，GRの長さ賞は））の凹凸のある地表バネ無しトルク制御 0． 2 ×10 − 3 移動仕事率面を，6節のGRがバネ有りの独立速度制御とバネ無しのトル第12回ロボット学会学術講演会（平成6年11月20日、21日、22日） −361− このシミュレーションからトルク制御では特別な計算もなく効率良くトルクが加算される事がわかる．将来的にはGRは先頭節だけ速度制御を行ない，後続節はトルク制峨はし，そのトルク指令をアームとの相対角度等をモニターし与える制御が適するものと考えられる． GRがn節分直鎖状に連結されたときの制御僚ブロック線図に表すとそれぞれ鞄5，6のようになる．雫竺竺「＞一山l p＝（px，p，）：目標位置 q＝（qx，恥）‥ 実位置 α β Rg．5：バネ有り独立速度制御目標姿勢実姿勢 Bg．7 姿勢 α＋叫敬一p∂ Rg．6：バネ無しトルク制御 3．操舵アルゴリズム ORの対地適応走行のためには，GRの先頭節が操縦者から操舵指令を受けた時，後続節が無理なく追従する運動性を必要とする．この運動制御について基本的考察を行なった．提案するアルゴリズムは，先頭節の軌跡を先頭節の物体座標系に描き，アームと節との相対角度から分かる後続節の位置と姿勢が，その軌跡にのるように後続節を操縦しようとするものである（巧g．7）．軌跡は，先頭節のクローラの左右に取帥ナられてたキャスクを用いてデッドレコニング掛こより描かれている．目標値は位置と姿勢に存在する．位置目標はy軸方向のみである，姿勢目標は，X軸方向の偏差によって変わり，係数kは適当に定めておき，その偏差が大きい程，目標位置に向く方向に旋回指令を渡している．ブロック線図で表記するとR88の様になる． 4．おわりに連結することにより凹凸地表面を平滑化するGR特有の効果を利用し得る制御法について検討した．ついで，平坦面における操舵アルゴリズムを提案し，それによるGRの操舵実験の結果を報告した．この制御による二節の試作機GR−Ⅰによる旋回実験の結果を参考文献加．1に示す．口広瀬，白須’’自律協調ロボット「鮮龍」の提宥’ 日本ロボット学会誌予稿集 N）．1，1212（1関3） −362−