2004 Fiscal Year Annual Research Report
ロボットハンド用超音波モータの振動解析とダイレクト駆動
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16560232
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| Research Institution | Daido Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西堀 賢司 大同工業大学, 工学部, 教授 (50115614)
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| Keywords | ロボットハンド / 超音波モータ / アクチュエータ / 単相駆動 / ダイレクトドライブ / 圧電素子 |
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| Research Abstract |
本研究では,ロボットの指の関節に搭載可能な円環型超音波モータの開発をめざし,単一の高周波電圧のみとする単相電源駆動方式により超音波モータの振動および駆動特性を実験的に調べた.従来では超音波モータを単相電源のみで駆動すると,定在波のみが生じて進行波は生じないとされてきたが,ステータの外側と内側の4分割電極をπ/4ずらすと回転力が生じることを実験的に確かめた.ここでは円環型超音波モータの振動解析から駆動方式の最適化を狙い,ロボットハンドへの有効性とダイレクト駆動時の物体把持における制御法を調べることを目的とし,レーザドップラー振動計とトルク-回転数特性の実験から以下のことを明らかにした.
(1)超音波モータの内側および外側電極のみに交流電圧を印加すると,それぞれ共振周波数が異なる.その結果,その中間の周波数で駆動すると,内側および外側電極に印加する電圧に時間的位相差が生じ,これが単層駆動による進行波の発生となり,超音波モータの駆動力となる.
(2)試しに発振器から位相の異なる交流電圧を与えて2相駆動としたところ,超音波モータの内側および外側電極に印加される交流電圧の時間的位相差は無くなり,モータのトルクは向上しないことが確認された.
(3)以上の結果から,内側および外側電極による共振周波数の間の駆動周波数で単相駆動が有効であることが確かめられた.
(4)試作したロボットフィンガの関節に本方式の円環型超音波モータを用いると,ダイレクトドライブ可能なロボットハンドが実現できた.
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