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6輪不整地走行車 HELIOS-V BACK TO WHEELS & CRAWLR ROBOTS

HELIOS-V

(1997〜2000年). 現在,屋内の階段のような人工障害物を昇降でき、また、高速・高効率で不整地上を移動できる不整地走行車のプラットフォームの開発が望まれている。将来、このプラットフォームは、高齢者・身障者の社会進出のための電動車椅子、重量物を搬送する作業者の負荷軽減のための荷役機械、劣悪環境下での作業を行う極限作業ロボット等に適用されることであろう。今日までに、世界中でこれらの要求に応えるためにさまざま形態の不整地走行車が開発されてきた。しかし、これらの車両は、次に挙げるようないくつかの深刻な問題も有していた。(1)不整地上のみならず、平坦地上でも走行速度が極端に遅いこと。(2)機構が複雑であること。(3)障害物等を克服するために、非常に大きな出力トルクを必要とすること。これら深刻な問題を解決するために、我々は6輪不整地走行車「HELIOS-V」を開発した。

HELIOS-Vの構造を、図1に示す。また、その諸元を表1に示す。この不整地走行車は、次に挙げる特徴を有している。(1)真中の2輪を高圧タイヤに、前後4輪を写真1に示したゴム表面に等間隔に切り込みを入れた低圧スリットタイヤとした。低圧スリットタイヤは、同径の低圧タイヤよりも段差等のエッジ上で大きなグリップ力を発揮でき、不整地踏破性を高くしている。そして、これらを能動リンクにより連結しており、図2に示すように路面状況に応じて、直動機構の伸縮運動により高圧タイヤ中心を回転中心とし、前後4輪を上下に姿勢変化可能としている。これにより、平坦地上と不整地上を切り替えて効率よく走行可能としている。また、平坦地上では、前後の車輪を軽く上に浮かせ中央の高圧タイヤに自重を集中させることで、旋回時の走行抵抗を軽減することを可能としている。(2)車輪駆動系は、1台の主モータから左右1台ずつ無段変速装置を介して左右中央輪に独立に伝達し変速できる従来にない新しい方式を導入した。この機構により、左右 各々3輪を一組として、同一速度で独立に駆動することが可能であり全6輪が駆動される.これにより、狭隘な空間での旋回動作をも実現できる。このように、動力伝達系が簡素化され、軽量化されている。写真2には、HELIOS-Vが階段を昇っている様子が示されている。写真3には、車輪半径よりも高い段差を踏破している様子が示されている。

Fig.1 Construction of HELIOS-V

Table.1 Specification of HELIOS-V

Fig.2 Postures on the flat ground and/or rough terrain

Photo.2 Operation of spring system wheels

Photo.2 Ascending and descending stairs

Photo.3 Climbing a high step

References:
  1. 内田康之, 古市和也, 広瀬茂男:6輪不整地走行車「HELIOS-V」の開発, 日本設計工学会誌, Vol.35, No.7, pp.255-261 (2000)
  2. 内田康之, 古市和也, 広瀬茂男:車輪の凹凸地踏破性能評価とHS車輪の開発, 日本ロボット学会誌, Vol.18, No.5, pp.743-751 (2000)
  3. Yasuyuki Uchida, Kazyuya Furuichi, Shigeo Hirose:Mechanical Design of 6 Wheeled Off-Road Vehicle "HELIOS-V", Proc. TITech COE/Super Mechano-Systems Workshop '99, pp.161-166(1999)
  4. Yasuyuki Uchida, Kazyuya Furuichi, Shigeo Hirose:Fundamental Performance of 6 Wheeled Off-Road Vehicle "HELIOS-V", IEEE, International Conference on Robotics and Automation, pp.2336-2341 (1999)
  5. Yasuyuki Uchida, Kazyuya Furuichi, Shigeo Hirose:Consideration of Stair-Climbing Performance of a 6 Wheeled Off-Road Vehicle "HELIOS-V", Proc. CLAWAR '99, pp.383-391 (1999)
  6. Yasuyuki Uchida, Kazyuya Furuichi, Shigeo Hirose:Evaluation of Wheel Performance on Rough Terrain and Development of HS Wheel,Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.12, No.5, pp.593-602 (2000)
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