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Study on a spherical actuator for humanoid robots

Research Project

Project/Area Number 26289077
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Section一般
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

HIRATA Katsuhiro  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00403139)

Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) NIGUCHI Noboru  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (60614039)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2014: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Keywords球面アクチュエータ / ロボット / アクチュエータ / センサ / 三自由度 / ロボット用アクチュエータ
Outline of Final Research Achievements

We developed a 3-degree-of-freedom (3-DOF) outer rotor type spherical actuator for spherical joints. It was difficult to evaluate the torque characteristics of the 3-DOF spherical actuator, and to compare among spherical actuators. In this research we developed an evaluation method using a torque map, and realized a torque evaluation at a given position. In addition, we proposed a method to create a torque map of a real machine using magnetic fluxes, and they showed a good agreement with a computed torque map. Finally, a position sensing method using color maps were developed.

Report

(4 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 多自由度球面同期アクチュエータの定電力下における静特性評価手法の提案2016

    • Author(s)
      高原一晶,平田勝弘,新口昇,西浦悠介,堺谷洋,藤原優文
    • Journal Title

      電気学会論文誌D

      Volume: Vol. 136, No. 11 Pages: 907-912

    • NAID

      130005268720

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      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 3自由度アウターロータ型電磁球面アクチュエータに関する研究2016

    • Author(s)
      西浦悠介,平田勝弘,堺谷洋,新口昇
    • Journal Title

      電気学会論文誌D

      Volume: Vol.136,No.3 Pages: 232-237

    • NAID

      130005132480

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 遺伝的アルゴリズムを用いた三自由度球面アクチュエータの磁極配置最適化2015

    • Author(s)
      西浦悠介,平田勝弘,大矢桂資,堺谷洋,新口昇
    • Journal Title

      日本AEM学会誌

      Volume: Vol.23, No.2 Pages: 332-337

    • NAID

      130005098676

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      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental Verification of Feedback Control of a 2-DOF Spherical Actuator2014

    • Author(s)
      13.Yo Sakaidani, Katsuhiro Hirata, Noboru Niguchi, and Shuhei Maeda
    • Journal Title

      IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS

      Volume: Vol. 50, No. 11 Pages: 8204404-8204404

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      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characteristics Verification of an Independently Controllable ElectromangeticSpherical Motor2014

    • Author(s)
      5.Shuhei Maeda, Katsuhiro Hirata and Noboru Niguchi
    • Journal Title

      sensors

      Volume: Vol. 14 Pages: 10072-10080

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      2014 Annual Research Report
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  • [Presentation] カラーセンサを用いた三次元位置センシング手法の提案2017

    • Author(s)
      早川駿,平田勝弘,新口昇,堺谷洋
    • Organizer
      電気学会 リニアドライブ研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス,大阪府吹田市
    • Year and Date
      2017-01-26
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    • Author(s)
      堺谷洋,平田勝弘,新口昇
    • Organizer
      電気学会 リニアドライブ研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス,大阪府吹田市
    • Year and Date
      2017-01-26
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  • [Presentation] 多自由度球面同期アクチュエータの許容電流に着目したトルク領域法2016

    • Author(s)
      高原一晶,平田勝弘,新口昇,西浦悠介,堺谷洋
    • Organizer
      第25回MAGDAコンファレンス
    • Place of Presentation
      桐生市市民文化会館,群馬県桐生市
    • Year and Date
      2016-11-24
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  • [Presentation] 二自由度差動結合型アクチュエータの補助ヨークに関する検討2016

    • Author(s)
      堺谷洋,平田勝弘,新口昇
    • Organizer
      第25回MAGDAコンファレンス
    • Place of Presentation
      桐生市市民文化会館,群馬県桐生市
    • Year and Date
      2016-11-24
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Comparison of a 2-DoF Differentially Coupled Actuator with and without Auxiliary Yokes2016

    • Author(s)
      Yo Sakaidani, Katsuhiro Hirata, Noboru Niguchi
    • Organizer
      the XXIIth International Conference on Electrical Machines
    • Place of Presentation
      ローザンヌ(スイス)
    • Year and Date
      2016-09-05
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 色情報を用いた三次元位置センシング手法の提案2016

    • Author(s)
      早川駿,平田勝弘,新口昇,堺谷洋
    • Organizer
      電気学会 回転機 リニアドライブ 家電・民生合同研究会
    • Place of Presentation
      ダイキン工業テクノロジーイノベーションセンター,大阪府摂津市
    • Year and Date
      2016-08-04
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  • [Presentation] 3自由度球面同期アクチュエータのトルク領域法を用いた固定子磁極配置の最適化2016

    • Author(s)
      高原一晶,平田勝弘,新口昇,西浦悠介,堺谷洋
    • Organizer
      電気学会 回転機 リニアドライブ 家電・民生合同研究会
    • Place of Presentation
      ダイキン工業テクノロジーイノベーションセンター,大阪府摂津市
    • Year and Date
      2016-08-04
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 低相数3自由度球面同期アクチュエータの開発2016

    • Author(s)
      智也,平田勝弘,西浦悠介,堺谷洋,新口昇
    • Organizer
      電気学会 回転機 リニアドライブ 家電・民生合同研究会
    • Place of Presentation
      ダイキン工業テクノロジーイノベーションセンター,大阪府摂津市
    • Year and Date
      2016-08-04
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 回転2自由度差動結合型アクチュエータのヨーク数に関する検討2016

    • Author(s)
      堺谷洋,平田勝弘,新口昇
    • Organizer
      電気学会 回転機 リニアドライブ 家電・民生合同研究会
    • Place of Presentation
      ダイキン工業テクノロジーイノベーションセンター,大阪府摂津市
    • Year and Date
      2016-08-04
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 補助ヨーク設置型回転二自由度アクチュエータの特性解析2016

    • Author(s)
      堺谷洋,平田勝弘,新口昇
    • Organizer
      第28回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス,神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2016-05-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 3自由度球面アクチュエータにおける制御電流の少相化の検討2016

    • Author(s)
      雨堤智也,平田勝弘,西浦悠介,堺谷洋,新口昇
    • Organizer
      電気学会 リニアドライブ研究会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2016-01-26
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 多自由度球面同期アクチュエータの評価手法について2016

    • Author(s)
      西浦悠介,平田勝弘,堺谷洋,藤原優文,新口昇
    • Organizer
      電気学会 リニアドライブ研究会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2016-01-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Torque Control of 3-Degree-of-Freedom Spherical Actuator with Cogging Torque Compensation2015

    • Author(s)
      Yusuke NISHIURA, Katsuhiro HIRATA, Yo SAKAIDANI, Noboru NIGUCHI
    • Organizer
      ISEM2015 (17th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics)
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台(兵庫県淡路市)
    • Year and Date
      2015-09-15
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3自由度アウターロータ型電磁球面アクチュエータの位置制御2015

    • Author(s)
      西浦悠介, 平田勝弘, 堺谷洋, 新口昇
    • Organizer
      電気学会 回転機・リニアドライブ合同研究会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-07
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 3自由度アウターロータ型電磁球面アクチュエータに関する研究2015

    • Author(s)
      西浦悠介, 平田勝弘, 大矢桂資, 堺谷洋, 新口昇
    • Organizer
      電気学会 回転機・リニアドライブ・家電・民生合同研究会
    • Place of Presentation
      大阪工業大学うめきたナレッジセンター(大阪府大阪市)
    • Year and Date
      2015-08-06
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and analysis of a new spherical actuator2015

    • Author(s)
      J. CHU, N. NIGUCHI, K. HIRATA
    • Organizer
      IEEE International Magnetics Conference
    • Place of Presentation
      北京(中国)
    • Year and Date
      2015-05-11
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optimization of Stator Pole Arrangement for 3-DOF Spherical Actuator Using Genetic Algorithm2015

    • Author(s)
      Y. NISHIURA, K. HIRATA, K. OYA
    • Organizer
      IEEE International Magnetics Conference
    • Place of Presentation
      北京(中国)
    • Year and Date
      2015-05-11
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3-DOF outer rotor electromagnetic spherical actuator2015

    • Author(s)
      Y. NISHIURA, K. OYA, K. HIRATA
    • Organizer
      IEEE International Magnetics Conference
    • Place of Presentation
      北京(中国)
    • Year and Date
      2015-05-11
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 三自由度球面アクチュエータのコギングトルクモデル化2014

    • Author(s)
      31.西浦悠介,平田勝弘,大矢桂資,堺谷洋,新口昇
    • Organizer
      電気学会マグネティックス・リニアドライブ合同研究会
    • Place of Presentation
      豊田工業大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2014-12-18 – 2014-12-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 遺伝的アルゴリズムを用いた三自由度球面アクチュエータの磁極配置最適化2014

    • Author(s)
      25.西浦悠介,平田勝弘,大矢桂資,堺谷洋,新口昇
    • Organizer
      第23回MAGDAコンファレンスin高松
    • Place of Presentation
      サンポートホール高松(香川県高松市)
    • Year and Date
      2014-12-04 – 2014-12-05
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      2014 Annual Research Report
  • [Book] アクチュエータの新材料,駆動制御,最新応用技術2017

    • Author(s)
      平田勝弘,新口昇 他
    • Total Pages
      536
    • Publisher
      技術情報協会
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-22  

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