2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on a Biopsy Robot using Micro Ultrasonic Motors
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16H06075
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
真下 智昭 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20600654)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | マイクロモータ / 超音波モータ / 圧電アクチュエータ / マイクロロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
扁平型マイクロ超音波モータ（縦横2mm×厚さ1mm）で駆動するマイクロ2リンクアームの開発を行った．ギアを使わずモータがリンクを直接駆動するダイレクトドライブ機構となるよう設計した．目標軌道を与え，オープンループで，任意の位置決めができるような制御方法の開発を行った．モータとリンク機構のモデル化を行い，実際の運動と比較を行い，誤差は残るものの概ね一致することを確認した．
マイクロロボットに搭載される小型カメラのフォーカスやズーム機構の開発を目的として，マイクロリニアモータの開発を行った．2mm角サイズで，最大20mNの力を発生することに成功した．これは内径約1mm程度の小型レンズであれば十分に駆動できる発生力である．
マイクロ超音波モータをフィードバックループ内で制御するため，視覚フィードバックシステムの開発を行った．マイクロ超音波モータの応答は高速であるため，カメラには，1000から2000fpsのフレームレートのハイスピードカメラを用いた．ロータにミラーを取り付けて回転させ，得られた画像情報を基にモータの制御を行い，精度の高い位置決め制御（約1度）が可能になった．トルクと回転数を制御するため，印可電圧のバースト波のデューティ比を操作量として用い，ミラーの方向を高速に目標通りに動かす制御ができるようになった．
マイクロ超音波モータの効率向上には，圧電素子と金属部の接着層における減衰が大きいことがわかってきた．そこで，接着層をなくした単一のバルク圧電素子でステータを構成するバルクステータの開発を行った．接着剤を用いる従来方式と比べて，高い振動特性が得られた．サイズは4mm角であり，現在の圧電材料加工方法の限界のサイズである．ステータを試作し，電気的および機械的特性を，解析的および実験的に調べてモデル化を行った．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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