1996 Fiscal Year Annual Research Report
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07555083
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
遠山 茂樹 東京農工大学, 工学部, 教授 (20143381)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮谷 保太朗 (株)オムロン, 京都研究所, 主任研究員
橋本 隆美 Y, T・システム・取締役社長, 研究総轄
高野 政春 東京大学, 工学部, 教授 (60010691)
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| Keywords | 球面超音波モータ / 小型ロボットアーム / ステ-タ / ロータ / 摩擦モータ |
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| Research Abstract |
マイクロマシンの分野では、マイクロサイズでも大きな駆動力を得ることができるアクチュエータの開発が非常に重要である。本研究は、これまで開発してきた球面超音波モータを用いてマイクロハンドリング・ミニロボットを開発する事を目的とする。
球面超音波モータは、圧電素子を用いた摩擦モータで、きわめて簡単な構造をしておりマイクロ化するには非常に有利である。しかし、現段階ではφ20以下のステ-タを用いた球面超音波モータは報告されていない。そこでまず2関節4自由度の小型ロボットアームを以下のような手順で開発し、マイクロ化への技術の確立を目指した。
まず小型超音波モータの特性をつかむためφ12の平面型ステ-タを開発し出力トルクを最大で1ステ-タあたり200gcmまで上げることに成功した。またロータ回転速度の制御には3種類の制御方法(印加電圧の周波数、位相差、電圧)があるが、小型球面モータには位相差による方法が最も優れていることが分かった。
次にこれを基にφ12の球面型ステ-タとφ15のロータを用いた小型球面超音波モータを開発し3自由度での駆動を確認した。しかし、出力トルクが最大でも15gcmと小さく、このままでは小型ロボットアームに用いるのは難しい事が分かった。
そこで、このφ12の球面型ステ-タステ-タを詳しく解析し形状の最適化及び直径の変更を行い出力トルクの増大をはかった。その結果、φ16の球面型ステ-タとφ20のロータを用いた球面モータで前タイプの10倍以上の出力トルクを得ることに成功した。
これらの結果より第1関節にステ-タ径16mmの小型球面超音波モータを、第2関節に新たに開発したステ-タ径12mmの小型1軸超音波モータを用いた小型ロボットアームを開発し、4自由度の動作を確認した。第2関節については小型軽量化を再優先した結果、出力トルクは小さくなったが非常になめらかな動作を得ることができた。
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[Publications] 遠山茂樹: "Development of New Generation SAherical Ultrasonic Motor" Proceedings 1996 IEEE International Conference on ROBOTICS AND AUTOMATION. 3. 2871-2876 (1996)
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[Publications] 遠山茂樹: "Development of a New Type of Multi degree of freedom Spherical Ultrasonic Motor" PROCEEDINGS OF THE JAPAN・USA SYMPOSIUM ON FLEXIBLE AUTOMATION-1996-. 1. 367-370 (1996)
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[Publications] 遠山茂樹: "DEVELOPMENT OF A NEW SPHERICAL ULTRASONIC MOTOR" 27th International symposium on Industrial Robots ROBOTICS TO WARDS 2000. 453-457 (1996)
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[Publications] 遠山茂樹: "Development of Advanced Multi degree of freedom Spherical Ultrasonic Motor" Proceedings of the 3rd FRANCE-JAPAN CONGRESS & 1st EUROPE-ASIA CONGRESS on MECHATRONICS. 2. 878-882 (1996)
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[Publications] 遠山茂樹: "球面超音波モータ" 精密工学会誌. 61・9. 1227-1230 (1995)
