自動バランススノーボード
SbSb (Self-balancing Snowboard)

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自動バランススノーボード SbSb 外観

左前方から見たSbSb 左側方から見たSbSb

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基本仕様・基本構造

• 雪上用の全方向移動ユニットを開発し、移動・バランス維持動作可能とする。
• 雪上滑走の3要素を満たすような構造とする。
  (1)バランス維持 (2)進行方向制御 (3)滑走速度制御
• 直感的な操作で乗れるようにする。

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構成要素

• 基本仕様・基本構造を満たす構成要素を開発した。
• 機械要素: 雪上全方向移動クローラユニット
• 制御要素: ヒト立位反射利用バランス維持制御
• 操縦要素: 踏力センス操縦インタフェース

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雪上全方向移動クローラユニット

• スキー板状のクローラ・シューを多数作成する。
• このシューを並べて構成したクローラは意図的に横滑りする。
• Omni-wheel同様に、雪上全方向移動クローラユニットとする。
• 同一移動体に3つ以上のユニットを配置する。(ただしSbSbは2つ)
• 地面の凹凸に倣うように、ジンバル構造で支持する。

スキー板状のクローラ・シュー 雪上全方向移動クローラユニット

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ヒト立位反射利用バランス維持制御

• 乗っている人の立位維持のための2種類の反射動作を利用する。
• (1) ボードの傾きを検出して傾いている(下がっている)方に進行。
• (2) 足裏の力の懸かり方を検出して強く踏まれている方に進行。
• クローラの進行による反力を用いて、傾いたバランスを復帰させる。

ボード傾き⇒バランス維持 力センサ加重⇒バランス維持

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踏力センス操縦インタフェース

• ボードの四隅に力センサ(Load cell)を設置する。
• 加減速: 前/後片足荷重での重心の変位量を前後方向への速度指令値とする。
• 旋回: 爪先/踵荷重での捻れ的荷重の量を旋回方向の回転指令値とする。

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謝辞

本研究は赤松産業株式会社の資金提供により行われました。

実験場所としての使用を快くお引受け頂いたSNOVA 新横浜に感謝いたします。

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参考文献

参照先(「自動バランススノーボードの開発」 SI2023 2D1-15)

• Segway | セグウェイ ジャパン Segway Japan http://www.segway-japan.net/
• 鄭 聖熹，松川 文厚，西山 達也，井代 直也, 倒立振子型全方向移動体及び基本走行制御, 日本ロボット学会誌, Vol.29, No.8, (2011)