軟弱地盤上走行車両の沈下およびスリップを表現するシミュレーションモデル: 小型実機を用いた実験によるシミュレーションモデルの評価

摘要

近年，台風や集中豪雨による土砂災害が多発しておリ，そのような災害現場では情報収集などを目的として小型無人車両(UGV)の活用が期待されている．小型UGVは他の地上移動ロボットと比較して移動性能やエネルギー効率が優れているが，泥濘地では車輪が沈下·スリップし，スタックしてしまうという問題がある．我々は車輪と泥濘地の関係をモデル化し，物理シミュレータを用いて車両自身が泥濘地の状態を推定することで，スタックする可能性を予測し，回避したリ脱出することが可能であると考えている．軟弱地盤と車輪の関係を表現するモデルとして，フォークトモデルや個別要素モデルおよびそれらを組み合わせたモデルがある．しかし，これらは，精度の低さや計算コストの高さという問題点があり，小型UGVに搭載された計算能力の低いコンピュータでは十分に処理することができない．また，災害現場で使用することを想定すると，ネットワークを利用した外部のコンピュータによる計算はできない可能性がある．そこで，我々は，そのような計算能力の低いコンピュータでも沈下とスリップを表現できる簡略化された軟弱地盤モデルとして，フォークトモデルと円盤モデルを組み合わせた軟弱地盤モデルの開発を行っている．また，提案モデルを用いたシミュレーションによってスタックを回避するためのシステムを検討している．これまでに，提案したモデルを用いた物理シミュレーションと小型車両の走行実験を比較することで，モデルのスリップに関する妥当性を確認した．しかし，動的沈下に関して時間経過による沈下量の変化は測定できておらずモデルの式を確立できていない．そこで，我々は走行実験を行い，画像処理を用いて沈下量の変化を測定し，システム同定を行うことにした．また，同定した結果を提案モデルに加え，実験結果と比較することでその有効性を確認する．本稿では，提案モデルと画像処理を用いた車輪の沈下量の測定方法について述べる．