村田制作所日前開發出了會蹬自行車的機器人“村田制作君”，並將在2005年10月4日開幕的“CEATEC JAPAN 2005”展會上予以展示。村田制作所大約在10年前也曾在展覽會和企業CM等活動中展示過自行車機器人“村田制作君”（老式），當時基本上將其定位于展示該公司陀螺儀傳感器的應用提案，開發工作也是委托給外部公司進行的。此次的新品開發不僅僅是元件的應用提案，同時也是為了進行企業形象宣傳以及展示機器人技術實力，所以開發均由公司內部完成。
以下為視頻內容（MPEG格式）︰
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　　“本公司主要從事元件業務，給人的印象非常平實，所以我們想做些與以往不同的新東西。上次的那台機器人都已經問世10年了，所以此次希望運用當今的技術，研制出更高級的機器人。”（村田制作所營業本部銷售推進部部長橋本 和幸）說道。
　　開發機器人的立案是該公司的營業部門于2004年時提出來的。但未能趕上在2004年的CEATEC展會上進行展示。真正的開發是在2005年1月，著手設計是2005年4月，僅用約半年時間就開發出了現在的機器人。
　　負責開發工作的是村田制作所開發被動元件制造設備的“生產本部 生產技術開發統括部 生產技術開發2部”，可以說是一個機械和控制技術方面的專家集團。在營業部門制定自行車機器人開發規劃的同時，生產技術開發綜合部的技術人員也對機器人的開發頗感興趣，兩個部門一拍即合。其實，開發方案也源于同期入社員工之間的交流，營業部門听說生產本部對機器人很感興趣，于是才有了提案和開發。
　　盡管開發時間只有短短幾個月，但在有關機器人制作的核心技術方面，據說並未踫到特別大的困難。負責開發工作的生產本部 生產技術開發綜合部 生產技術開發2部 開發4科科長福永 茂樹說︰“作為被動元件的制造設備，控制精度通常要求達到μm級。與此相比，此次的自行車機器人在精度方面的要求就要松得多，因此難度不是太大。感覺就像是平時工作的延續。”比如，根據陀螺儀得到的信息，避免自行車倒地的反饋控制方面，就運用了被稱為“觀測器”的、在制造設備中就經常用到的控制技術。6名開發小組人員來自控制、電氣、控制軟件等領域，這樣的小組構成也基本上和普通業務一樣。
　　這次的機器人擁有4個自由度。分別為驅動車輪前後移動的馬達、控制車把改變方向的調節器、為避免摔倒根據陀螺儀得到的信息保持水平平衡的調節器、以及控制安裝在頭部的攝像頭方向的調節器。用于保持左右平衡的調節器安裝在機器人胸部，通過旋轉帶有重錘的金屬圓盤保持平衡。所用陀螺儀傳感器不是目前銷售的產品，而是采用了最新的試制產品。配置在自行車車座下面。
配備SH系列微控制器
　　反饋控制全部由配備在機器人身體上的SH系列微控制器負責。控制周期為2ms。不過，車把和頭部的調節器使用了遙控伺服調節器。配備了2套基于“IEEE802.11b”規格的無線LAN，一套可通過外部電腦發出移動距離等指示，另一套無線則用來傳輸安裝在機器人頭部的攝像頭拍攝的映像信息。一說到無線LAN，就會讓人聯想到該公司的小型模塊，但此次的機器人使用的是市售的CF型LAN卡。機器人重量5kg，電池為鋰聚合物型。
　　使用陀螺儀時，並不能直接得到機器人身體傾斜的角度，只能得到角速度。為了得到控制機器人所需的傾角，采用了通過觀測器推算傾角的方法。除陀螺儀得到的角速度外，還利用了配備在用來保持機器人左右平衡的圓盤上的馬達的角速度等信息。控制建模使用了“MATLAB/Simulink”。
　　計劃在CEATEC展會上所做的演示包括後退、在寬數cm的平衡木上移動，以及利用配備的超聲波傳感器檢測到障礙物後停車等。在平衡木上所做的移動演示中，利用電腦對配備在頭部的攝像頭所拍攝的映像進行圖像識別。目的是通過檢測平衡木的前後兩端，避免騎過了頭。 在平衡木上騎車移動的演示通過轉動身體中間的金屬圓盤，保持左右平衡配置在車座下方最新開發的陀螺儀身體重量約為5kg

標簽:科學技術