階段昇降機能を持つ移動体のための生体筋骨格系を模した連結機構の検討

摘要

人や物を運搬するために古くから車輪が使われているが，車輪は基本的には整地されている路面を必要とし，悪路走行には不向きである．不整地走行の一般的な解決策は，無限軌道（クローラ）であり，悪路で作業する工作機械·重機の移動機構に広く採用される．その場合，車体の走行性と安定性を得るためには車体長を超えるベルトとその支持基盤が必要となり，重量が増す問題と，車体高さを超える障害物を乗り越える場合には，車体は傾斜面に沿って大きく上下するため，人や物を運搬する際の快適性や内部での衝撃を和らげる問題を解消しなくてはならない．その意味では，無限軌道は，従来から，よく訓練された搭乗者を乗せる戦車に，近年では災害場所における生存者探索のための人を乗せない小型軽量ロボット技術に大きな展望がある．農地耕作等でも一部採用されるが，車体を浮かせるための浮力維持装置などの追加機構が必要となっている．もう一つの，解決策はローバーと呼ばれる複数車輪の連結機構による移動体である．これらは，車輪の特性に加えて，連結部分の柔軟性から，比較的大きな段差を乗り越えられる利点と，連結部に無限軌道に比較して複雑な機構を要せず，構成部品数が少ないことから，折り畳みなど機能付加が可能なことや，微粒子混入による動作異常のリスクが低いとして，惑星探査ロボットに採用されている．昨今では，NASA が有人火星探査に向けて新たな惑星探査用ローバーが着地成功し，その探査性能と今後の実用化拡大に大きな期待が寄せられている．惑星探査用ローバーでは，打ち上げロケット搭載時の積載重量や容量の問題から，連結する車輪は最小限度に留める，つまり三車輪が主流である．しかしながら，作業目的地において連結することや，多車輪での連結によって得られる走行·可動性や柔軟性については十分に検討されていない．本研究では，動物の脊椎における筋骨格の柔軟性をヒントに，多車輪への容易に拡張可能な連結機構と，その連結部に弾性体を採用することを提案し，多車輪連結型の移動体の走行·可動性や柔軟性について検討する．