全方向移動機構の提案とその応用

アクティブキャスタを用いた全方向移動ロボット
Omnidirectional Mobile Robot System Using Active-Casters
（工学研究院・産業技術専攻、機械システム工学専攻(兼務)）和田正義*
子安大士
*連絡先 E-mail:[email protected]
１．はじめに
コンピュータで電気モータを制御するこ
とにより，ロボット・メカトロニクス機器は
人間よりも俊敏にそして力強く動作するこ
とが可能です．この技術を移動機器に応用す
ることで，人間の移動の支援を行うことがで
きますが，状況認識，制御を誤ると逆に危険
な状況を生み出す恐れもあります．機械シス
テム工学専攻）和田研究室では車輪型移動ロ
ボットや電動車両の動作制御，あるいは操縦
システムの研究開発を行っています．ここで
はサービスロボットの基幹となる移動機構
として，アクティブキャスタを用いた全方位
移動ロボットについて紹介します．
転換するものの２つの動力を付加したもの
です．図１にアクティブキャスタを示します．
全方位移動機構にはオムニホイールなどが
挙げられますが，ホイールが独自の形状のた
めに振動が大きく，位置決め精度や段差乗り
越え能力が低いといった欠点があります．ア
クティブキャスタは通常の車輪を用いるの
でそのような問題がなくスムースに走行で
き，高精度の位置決めが可能です．
２．２
全方向移動機構
図２にアクティブキャスタ式全方向移動
ロボットを示します．このロボットは底面に
３つのアクティブキャスタがそれぞれ正三
角形の頂点となるように取り付けられてい
ます．ロボットが走行する際は，３つのアク
ティブキャスタを協調制御することでそれ
２．全方向移動ロボット
ぞれの挙動が干渉しないようにしています．
電動車椅子などで用いられる２つの駆動
このロボットは自己位置推定精度が高い上
輪による移動機構では，真横に移動すること
に全方向に移動できます．この特性を利用し
ができません．ロボットの姿勢のパラメータ
て，特別なドッキングステーションを用いず
が位置 (x,y) と方向θ の３自由度であるにも
に家庭用のコンセントをドッキングステー
関わらず，ロボットの制御が２つの車輪のみ
の２自由度であることが原因です．そのため， ションとして利用する研究も行っています．
充電用のステーションへの接続など高い精
度の位置決めが必要なシーンでは複雑な制
御が必要となります．
本稿で紹介する移動機構は次項で説明す
るアクティブキャスタを用いて冗長な自由
度(６自由度)での制御を実現し，高精度な移
動ロボットの制御を実現しました．
２．１
アクティブキャスタ
アクティブキャスタとは，本研究室で独自
に開発した移動機構で，家具などに使われる
キャスタに車輪を駆動させるものと方向を
図１
アクティブキャスタ
図２
全方位移動機構
３．その他の研究
アクティブキャスタの他の利用例として，
通常の車いすに取り付けて電動車椅子にす
るアタッチメントシステムや，より効率のよ
いアクティブキャスタの研究を行っていま
す．また，ジョイスティックによる障碍者の
ための車の運転方法なども研究しています．
これらについて紹介するパネルも準備して
います．