囲い込み制御理論の進展と安全接触可能な高応答多リンクシステムの開発と応用
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20K05016
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 25020:Safety engineering-related
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| Research Institution | Kurume National College of Technology |
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Principal Investigator |
南山 靖博 久留米工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (20549688)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 受動制御 / MR流体 / MRブレーキ / 安全接触 / 本質的安全設計方策 / 空気圧ゴム人工筋 / 安全工学 |
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| Outline of Research at the Start |
研究代表者が中心となって提案している「囲い込み制御」は，ブレーキにより制御対象の安全領域からの逸脱を防ぐ，高い安全性を有する制御方式である．本研究では，まず，囲い込み制御の要であるMRブレーキを磁束密度などを計算し用途に応じて独自に開発し，性能評価を行う．次に，開発したMRブレーキを取り付けた揺動型空気圧アクチュエータのリンクシステムを開発し，囲い込み制御の実用化の可能性を広げる．それらの結果を基に安全制御理論をさらに進展させる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
市販されていたMRブレーキは種類が少なく大型であり，また生産が中止されたため，独自にMRブレーキを設計し，各実験装置に適したMRブレーキの作製を行っている．これまで学生に任せていた設計を自分で見直し，小型軽量化を向上させ，組み立て中にMR流体が漏れないよう内側のカーラーでもネジを締めるようにし，そのネジを締めると全体が密着する構造にする．強磁性体と非磁性体を効率よく配置することで，MR流体に磁束密度を集中させる．非磁性体の部品作製に３Dプリンタを使用し複雑な形状の部品を作製する．
そのMRブレーキを使用し，軸を持ち上げ方向に回転させ，本体にアームと錘を取り付けることで，電圧を上げるとアームが持ち上げ方向に回転し，電圧を下げると重力により下げられる実験装置を作成し，連続位置決めと正弦波軌道追従制御の実験を行う．また，2軸に拡張させ円軌道追従と直線軌道追従を行う．
またMRブレーキ２つを作製して組み合わせ，軸に２つの異なる回転をそれぞれに与え，各ブレーキの印加電圧を制御することにより，水平方向の回転を制御する拮抗揺動型MRアクチュエータを作製し，制御実験を行った．さらにこのシステムを2リンクに拡張させ，円軌道追従制御を行う．
揺動型空気圧アクチュエータに作製したMRブレーキを取り付け，2軸に拡張させブレーキ制御による円軌道追従と直線軌道追従制御を行う．
その他，MRブレーキと空気圧ゴム人工筋を使用し，1対（2本）の人工筋で2軸の制御が可能な装置においては，人工筋の強力な張力に耐えられる高い制動力を持つMRブレーキを作製する．通常，1軸に対してそれぞれ1対以上の人工筋が必要なため，2軸を駆動させるためには2対（4本）の人工筋が必要であるが，２つMRブレーキによって駆動させる軸を切り替えることによって1対の人工筋で2軸を駆動させる．ブレーキを掛けていない状態でのトルクが大きいため，現在新たなMRブレーキを設計する．
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Report
(4 results)
Research Products
(15 results)
