全方向移動ロボットのための2輪キャスタ型オドメータの開発

摘要

近年，全方向に移動可能な機構を持つ全方向移動ロボットの研究·開発が盛んに行われている．全方向移動ロボットは，あらゆる方向に移動·旋回ができる移動特性によって，例えば，オフィスフロアのように複数の障害物（机，椅子など）が存在する複雑な作業環境での利用が期待されている．特に，4輪自動車のように非ホロノミックな制約を受けない[1]ことから，狭い作業空間で移動経路を簡単に計画できる利点がある．さらに，駆動輪にユニバーサルホイールを利用した全方向移動型パワーアシストカートが，病院内での配膳車として利用され始めており［2］，今後，全方向移動ロボットの利用は，ますます期待される．なお，全方向移動ロボットにおいては，一般的に運動特性の違いによって，いつでも任意の3自由度の速度を発生できるホロノミック全方向移動ロボットと，準備動作を必要とする非ホロノミック全方向移動ロボットに区別される［3］．本論文では，特別な記述がない場合以外，ホロノミック全方向移動ロボットと非ホロノミック全方向移動ロボットを合わせて，全方向移動ロボットと記述する．全方向移動ロボットには，例えば，特殊車輪を利用するホロノミック全方向移動ロボットとして，タル型フリーローラを駆動輪に利用した機構［4］［5］や，球面タイヤを利用した機構［6］，あるいは直交車輪機構［7］がある．また，ゴムタイヤや空気タイヤなどの通常の車輪を利用した全方向移動ロボットとしては，進行方向に駆動輪を操舵させる非ホロノミック全方向移動ロボット［8］や，キャスタ型駆動輪を用いたホロノミック全方向移動ロボット［9］がある．これまでに開発された全方向移動ロボットの多くは，主に機構の開発に重点が置かれている．今後，開発された全方向移動ロボットが実環境で自律して作業を行うためには，作業環境内でのナビゲーション問題が重要と考えられる．特に，その作業環境内で自己位置·姿勢を知ることは，目標位置に移動する場合に重要な機能になる．