超音波モータを用いた超高速・精緻なマスター・スレーブロボットハンド

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15656070
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 前野 隆司 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (20276413)
• Keywords: 超音波モータ / ロボット / ロボットハンド / マスター・スレーブ・システム

Research Abstract

超音波モータを用いたマスター・スレーブロボットハンドを実現するためには,まず,マスターハンド,スレーブハンドの基本設計と,超音波モータの基本特性解析を行う必要がある。このため,まず,ヒトが装着するエグゾスケルトン型マスターハンドの基本設計と試作を行った。本ハンドは1指について4自由度の可動範囲を有するうえ,3軸方向の力覚呈示が可能である。この結果,摩擦やガタの影響など,改良すべき点はあるものの,設計基準を満たしていることを確認した。また,超音波モータを各指に4個,合計20個用いたヒトの手のサイズのロボットハンドを開発し,駆動制御実験を行った。この結果,ヒトの手と同様な様々な把持形態を取れることを確認した。また,従来開発されているアクチュエータ内蔵型ロボットハンドに比べ,単位堆積あたり出力や応答速度などに優れていることを確認した。ただし,弾性要素の特性,部品の強度,皮膚の設計などに課題は残されており,これらの対策は今後の課題である。さらに,超音波モータの特性解析を行い,制御パラメータ(電圧の振幅,周波数,位相差)とモータ性能との関係を明らかにした。特に,位相差を変化させることにより,高トルク・低速域での滑らかな制御が可能であることを明らかにした。今後は,1年目に得られた知見を元にハンドの完成度を高めるとともに,微小部品のハンドリングなどの用途に適用して本ハンドの汎用性と有効性を確認する必要がある。また,触覚センサを具備した人工皮膚を配するなど,感覚系の整備も不可欠である。

Research Products

• [Publications] 山野郁男, 前野隆司: "5指型ハンドのための超音波モータ内蔵型ロボットフィンガの開発"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. 03-4. IAI-IF-G6 (2003)
• [Publications] Ikuo Yamano, Kenjiro Takemura, Takashi Maeno: "Development of a Robot finger For Five-fingered Hand using Ultrasonic Motors"Proc.IEEE/RSJ Intl.Conference on Intelligent Robots and Systems. 2648-2653 (2003)