MonoRollBot: 3-DOF Spherical Robot with Underactuated Single Compliant Actuator Design

要約

球状のローリングロボットは、検査や宇宙探査などのアプリケーションのために、モバイルロボット工学の分野で大きな注目を集めています。
制限されているローリングロボットの設計は、限られた数のアクチュエーターを利用しながら、自由度が高い自由度で多方向性の推進を達成するのに課題をもたらします。
このペーパーでは、単一のスプリングモーターシステムのみによって駆動される積極的なメカニズムを利用する新しい3度フリードーム（DOF）球状ロボットであるモノロールボットを紹介します。
従来の球体ロボットとは異なり、Monorollbotは最小限の作動アプローチを採用しており、1つのモーターとパッシブスプリングのみに依存して、その運動を制御します。
ロボットは、スプリングダイナミクスとモーター制御の革新的な結合を通じて3-DOFモーションを実現します。
この作業では、Monorollbotの設計について詳しく説明し、設計研究を通じてその動き能力を評価します。
また、回転質量と剛性の特性の変化に基づいて、その移動行動に関する研究を行っています。

要約(オリジナル)

Spherical rolling robots have garnered significant attention in the field of mobile robotics for applications such as inspection and space exploration. Designing underactuated rolling robots poses challenges in achieving multi-directional propulsion with high degrees of freedom while utilizing a limited number of actuators. This paper presents the MonoRollBot, a novel 3-degree-of-freedom (DOF) spherical robot that utilizes an underactuated mechanism driven by only a single spring-motor system. Unlike conventional spherical robots, MonoRollBot employs a minimalist actuation approach, relying on only one motor and a passive spring to control its locomotion. The robot achieves 3-DOF motion through an innovative coupling of spring dynamics and motor control. In this work, we detail the design of the MonoRollBot and evaluate its motion capabilities through design studies. We also do studies on its locomotion behaviours based on changes in rotating mass and stiffness properties.

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