2006 Fiscal Year Annual Research Report
高剛性と高感度を兼ね備えたマイクロ力覚センシングデバイスの開発
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18560242
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
阿部 幸勇 東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (80261600)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内山 勝 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (30125504)
近野 敦 東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (90250688)
佐藤 大祐 東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (40344692)
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| Keywords | フォースセンサ / 過負荷防止 / 弾性はり / 弾性ヒンジ / 応力集中 / 溝付きはり / 微小力測定 |
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| Research Abstract |
1)H形溝付きはりは溝部への応力集中を特徴としていることから,その部位の疲労が問題となる.そこで,起歪部の最適溝形状について検討を行なった.応用においての加工をNC工作機械と考え,常用されている関数曲線である円弧,楕円,角円についての応力集通について検討した.
2)片持ちはり構造を弾性ヒンジやカンチレバーなどの変位機構に用いる場合,その変形における回転中心が問題となる.そこで集中応力の分散と感度を兼ね備える形状について実験的に解明をおこなった.1)、2)の検討の結果,長軸と短軸の比が1/3〜1/6のものが,発生ひずみが多い,過負荷防止点を設計する際に重要となる回転中心が求めやすい,応力集中点である疲労が少ない,などから最良の溝形状と考える.
3)高脆材を用いた場合には不用意な力による過度の変形(破損)に対する防止策が重要となる.そこで,過負荷防止策について検討を行なった.具体的には,既存の平行ピン,セットスクリューに加え本研究で提案している溝付きはりについて,実験とシミュレーションによって検証した.既存の手法は組み立て作業に難さがあり微小なものにはむかない.溝付きはりは調整作業が不要となることから,その作動点の精度が上がる.しかし,はり厚さを大きく取れない場合の対策について検討を要する.
4)H型溝付きはりの応用として,脳外科手術における手技の向上と術前試技を念頭においた手術シミュレータにおける力センシング機構として用いた.具体的には手術に用いるマイクロ剪刀にH形の溝を加工し,刃先にかかる微小力を測定した.
4)フォースセンサの高剛性化,小型化を考え,スチュワートプラットフォーム型パラレル機構を用いたフォースセンサをワンブロックから一体加工することの可能性について検討を行なった.
5)試作ボールジョイントの微小な回転力を測定する際に用いる力センサへの応用について検討した.
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