本研究では、外殻で覆われ、外側に作動部を持たないが、方向や高さを変えた跳躍や地面を転回できるキューブ型の跳躍ロボットを提案し、その設計と製作を行った。ロボットが様々な環境を移動するためには障害物を乗り越えられる移動機構が必要であり、中でも跳躍は大きな障害物を乗り越えられることから、多くの跳躍ロボットが研究されている。一方で、そのほとんどはロボットの外側に跳躍機構を持つことから、着陸時の衝撃などによりその機構が破損して周囲を損傷させる可能性がある。また、跳躍方向や高さを制御できるロボットは少ない。そこで、リニアアクチュエーターによるダイレクトドライブ型のロボットと、ゴムに一時的にエネルギーを蓄えて跳躍力を生み出すロボットの２つを検討した。前者のロボットは各６面にボイスコイルアクチュエーターを配置して、瞬間的に加速させることを検討した。そのためのアクチュエーターを試作して約3 cm の跳躍に当たる出力が得られた。後者のロボットは、さらに高い跳躍のためモーターを配置した中心部分と外側の骨格部分をゴムで接続し、ゴムにエネルギーを蓄えてそれを放出すること機構となっている。力を生み出す方向や跳躍高さの制御を行えるようなエネルギーを瞬間的に放出する機構を設計し、跳躍高さを最大化するための機構やパラメーターの導出とロボットの試作を行い、約7cmの跳躍を確認した。
We proposea cube-shaped jumping robot covered by an outer shell with no external actuators. This robot can jump in different directions and heights, as well as roll on the ground. Robots need a moving mechanism that can overcome obstacles to move in various environments.Jumping robots have been explored because jumping can overcome obstacles to move in various environments.However, the outside implementation of the jumping mechanism may be damaged upon landing, which could also damage the surrounding area. To solve this challenge, we evaluate two mechanisms: a direct-drive robot with linear actuators and a robot that temporarily stores energy in rubber to generate jumping power. The former could potentially accelerate instantaneously by placing voice coil actuators on each of its six surfaces. We fabricated a prototype actuator which has output power equivalent to a leap of about 3 cm. For the latter robot, we examined using rubber to connect the central motor and outer skeleton to store and release energy for an even higher leap. We designed a mechanism for instantaneous energy release to control the direction of force generation and jumping height. As a result, we confirmed that the robot could jump approximately half its own height (about 7 cm).
Akihiko Yoshida, Mitsuhiro Kamezaki, Yoshihiro Kawahara
関連論文/Related Publications
吉田 安紀彦, 亀﨑 允啓, 川原 圭博, “ポテンシャルエネルギーの蓄積・放出機構を内部に搭載したキューブ型跳躍ロボットの設計と試作,” 第42回日本ロボット学会学術講演会, 1J3-06, Sept. 2024
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