全方向に連続的に移動可能な「円形断面形クローラー」を開発――不安定な接地面でも向きを変えずにスムーズに移動可能 NEDOと東北大学

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スクリュー式差動回転機構の構成

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は2019年8月26日、東北大学と共同で、全方向(360度方向)への連続移動が可能な円形断面形クローラーの開発に世界で初めて成功したと発表した。

車椅子や移動型ロボットなどの重量の大きい移動体にとって、柔らかい絨毯の上や点字ブロックの段差、踏切内の線路の溝などの上を走行することは、一般の車輪では難しいのが現状だ。また、ロボット向けなどの全方向移動車輪としてオムニホイールなどが開発されているが、段差の乗り越え性能に限界があった。さらに、車輪の接地面積が小さいために、柔らかな面の上での移動がうまくできなかった。

今回の開発では、新たに全方向移動用のスクリュー式差動回転機構を考案した。この機構は、回転軸の動力をねじ歯車によって垂直方向に変換する構造を、線対称に配置している。これにより、左右2つの入力回転を、全方向駆動機構として必要な前後、左右の移動につながる公転と自転の出力に、ごく僅かな部品数で変換できるようになった。

円形断面型クローラー

今回開発した円形断面型クローラーは、履帯機構(キャタピラ)の姿勢や路面の状態にかかわらず、モーターの回転方向を変えることなく全方向に継続的に移動可能だ。また、歯車やチェーン、ベルトを用いることで、摩擦伝動によらずに高い駆動力を発揮できる。また、段差の高い不整地での走破性も高い。一般的な車輪では走行が難しい、柔らかい絨毯上や点字ブロックの段差、踏切内の溝などでもクローラーの向きを変えずに全方向にスムーズに移動できる。

今後、電動車いすや移動型ナビゲーションロボット、屋内外の巡回警備ロボットなど、重量が大きい移動体用の駆動機構などへの応用が期待されるという。

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