単行本(実用)

<<機械工学>> 不整地移動ロボティクス / 永谷圭司 / 石上玄也

機械工学
【内容紹介】
不整地移動ロボットを体系的に扱う書籍。各分野で定義がまちまちだった「不整地」の定義と分類を行い、不整地移動ロボットの代表的な移動形態である「車輪/クローラ型」、「脚型」、「ヘビ型」の機構や力学、制御を広範に解説する。

【目次】
☆発行前情報のため、一部変更となる場合がございます

0.　不整地の定義
0.1　不整地の定義と分類
0.2　不整地におけるロボットの移動形態
0.2.1　不整地とロボットの移動特性
0.2.2　不整地におけるロボットの移動不能状態
0.3　まとめ
コラム1：不整地移動ロボットのコラム概要
引用・参考文献
コラム2：役に立つロボットを創るために必要なこと

1.　車輪型/クローラ型ロボット
1.1　車輪型/クローラ型ロボットの概論
1.1.1　概要
1.1.2　ロボットの機構構成
1.1.3　移動機構
1.1.4　移動機構配置
1.1.5　整地・不整地への適用
コラム3：不整地移動ロボットと熱環境
1.2　車輪型/クローラ型ロボットの整地移動
1.2.1　整地走行の基礎力学
1.2.2　運動学と制御の基礎理論
1.2.3　運動学に基づく経路追従制御
1.3　車輪型/クローラ型ロボットにおける不整地移動の力学
1.3.1　不整地走行のための機構と運動学
コラム4：電源とバッテリ
1.3.2　斜面走行の力学
1.3.3　段差走行の力学
1.3.4　凹凸路・狭隘路走行の力学
1.3.5　軟弱地盤走行の力学
コラム5：トラフィカビリティ
1.4　車輪型/クローラ型ロボットによる不整地走行制御
1.4.1　各障害現象とその定義
1.4.2　各障害現象に対する制御上の戦略
1.4.3　不整地走行制御の具体例
コラム6：ロボットの無線通信
1.5　まとめ
引用・参考文献

2.　脚型ロボット
2.1　脚型ロボットの概要
2.1.1　脚型ロボットの例
2.1.2　脚型ロボットの脚数
2.2　脚型ロボットの基礎理論
2.2.1　脚型ロボットの用語
コラム7：目立たず地味だが必要不可欠のケーブル・配線
2.2.2　歩容
2.2.3　静的安定余裕
2.2.4　歩行速度
2.2.5　静歩行と動歩行
2.2.6　動的安定性とZMP
2.3　脚型ロボットの機構・駆動・知覚
2.3.1　関節配置
2.3.2　関節駆動系
2.3.3　アクチュエータ・減速機
2.3.4　関節のバックドライバビリティ.
2.3.5　直列弾性アクチュエータ
2.3.6　重力分離駆動と干渉駆動
2.3.7　油圧駆動
2.3.8　脚先機構
2.3.9　センサ
コラム8：ハーネスとポッティング処理
2.4　脚型ロボットの計画に基づく運動制御
2.4.1　歩行ロボットのモデル化
2.4.2　ZMPを用いた動的トロット歩容
2.4.3　関節制御
2.4.4　歩行ロボット制御の理想と現実
2.4.5　制御システム
2.4.6　脚先力制御の必要性
2.4.7　インピーダンス制御
2.4.8　脚先位置制御を基本としたアドミッタンス制御
2.4.9　脚力フィードフォワード制御
2.4.10　スカイフックサスペンション制御
2.4.11　歩容制御
2.4.12　領域設定法と基準収束型適応歩容
2.5　脚型ロボットの多様な制御法
2.5.1　ステートマシン
2.5.2　中枢パターン生成器
2.5.3　ばね式倒立振子制御
2.5.4　仮想モデル制御
2.5.5　モデル予測制御
2.5.6　全身運動制御
2.5.7　段差の移動の実装例
2.5.8　斜面の移動の実装例
2.6　まとめ
付録：全身運動制御の典型的な制御技術
コラム9：コンビネーションの機構紹介
引用・参考文献

3.　ヘビ型ロボット
3.1　ヘビ型ロボットの概要
3.1.1　生物の蛇とヘビ型ロボット
3.1.2　ヘビ型ロボットの分類と特徴
3.1.3　ヘビ型ロボットの推進原理と移動形態
3.1.4　ヘビ型ロボットの制御方策
3.2　ヘビ型ロボットの運動計画
3.2.1　サーペノイド曲線に基づいた横うねり運動
コラム10：不整地移動ロボットの防塵と防水
3.2.2　曲率微分制御
3.2.3　フレネ・セレの3次元曲線表現に基づく形状設計
3.2.4　連続曲線に合わせた関節角度の算出
3.2.5　単純形状の連結による複雑曲線の表現
3.2.6　シフト動作
3.3　モデルベースト制御
3.3.1　車輪による拘束と運動学モデル
3.3.2　制御入力
3.3.3　先頭の3次元制御
3.3.4　段差昇降制御
3.3.5　力学モデルとその活用方法
3.4　適応的な運動制御
3.4.1　CPGを適用した周期運動
コラム11：不整地移動ロボットの輸送
3.4.2　反射的振る舞いによる障害物利用推進
3.5　不整地とヘビ型ロボット
3.5.1　動作先導部の選択と目標地点への到達方法
3.5.2　不整地における推進力の発生方法
3.5.3　不整地における適応方針
3.5.4　不整地で生じる問題とその解決方法
3.6　実装例
3.6.1　クローラゲート
3.6.2　螺旋捻転運動をするヘビ型ロボット
3.6.3　運動学モデルによる複数面移動
3.6.4　能動車輪型の3次元操舵と環境適応
3.7　まとめ
引用・参考文献
コラム12：フィールド実験の重要性とその準備

索引