応用課程 開発課題20周年史

230 3.2.2 駆動部 運搬の際にアシストする場合，駆動モータの駆動力 がタイヤと床面に無駄なく伝わることが必要となる． そのため，図 9 に示すよう，駆動モータの駆動力をタ イヤに効率よく伝達できるようロッド棒とベアリング の構造とし，タイヤと床面が確実に接触するようサス ペンションを設置した．駆動モータは，高トルクであ り，モータ効率やメンテナンス性を考慮し，ブラシレ スDCモータ（左右駆動用として2台）を採用した． 図９ ロボットの足回り 3.2.3 制御部 制御部では「助力」，「追従」，「自走」の 3 つの機能 を実現した． 3.2.3.1 助力機能 重量物が積載された台車にロボットを接続し，作業 者がロボットのハンドルを押したり，引いたりするこ とで，その方向に駆動モータが動作し，作業者をアシ ストする． この助力機能を実現するために，ロボットのハンド ルの2カ所にロードセルを設置した（図10）．このロー ドセルにより，作業者のハンドル操作（押し引き）や 力の強弱が検知でき，駆動モータの回転速度や回転方 向を制御しながらロボットの前進・後退時のアシスト を実現している．また，一方を押して，もう一方を引 く操作にも対応でき，左右への旋回時のアシストも実 現した． 図１０ ハンドルに設置したロードセル 次に，アシストを実現するための制御方法を示す． 図 11 は作業者によってロードセルにかかる力と駆動 モータの回転数の関係である．作業者が台車を押した 場合，急激な始動を避けるよう，押す力に比例して駆 動モータの回転数を上げる制御とした．また，作業者 が押し始めたことを判断できるよう，ロードセルにか かる力に閾値（1.5kgf）を設定し，その値を超えた場合 に，アシストを開始させる．さらに，作業者の押す力 が最大値（3.0kgf）を超えた場合，駆動モータの回転数 を一定（約2km/h）とし，重量物を搭載した状態で台車 が加速し続けないよう制御している． ロボットを前進・後退させるには，ハンドルの左右 を均等な力で押し引きしなければならなく，また，駆 動モータの回転数を左右それぞれ調整が必要となる． しかし，ハンドルの左右に対して均等に力を加えるこ とは難しいため，ハンドルの左右が同じ方向に押し引 きされている場合は，左右の力の平均値を求め，駆動 モータの回転数を決定することにした．これにより， 前進及び後退時に，直線的に走行することが可能とな った． 最後に，図 12 に助力機能の評価試験の様子を示す． 台車に重量物（1000kgf）を積載し，助力機能を使用し た場合，助力機能無しの約30％の力で押すことができ た（表2）． 図１１ ロードセルにかかる力と駆動モータの回転数 図１２ 助力機能の評価試験 表２ 助力機能の評価試験結果 測定項目 数値 市販の台車 490[N] アシストなし（開発した台車のみ） 286[N] アシストあり 88[N] 3.2.3.2 追従機能 ロボットと追従対象物との距離を 1～2m で保ちなが 230