2009 Fiscal Year Annual Research Report
ハプティックインターフェース用電磁・圧電ハイブリッドアクチュエータシステムの開発
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21360106
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
青柳 学 Muroran Institute of Technology, 大学院・工学研究科, 准教授 (80231786)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
広瀬 精二 山形大学, 理工学研究科, 教授 (70007201)
高野 剛浩 東北工業大学, 工学部, 教授 (50085411)
田村 英樹 山形大学, 理工学研究科, 助教 (90396581)
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| Keywords | 超音波アクチュエータ / 圧電ブレーキ / 圧電クラッチ / 電磁モータ / 力触覚 / 予圧制御 / フォースフィードバックー / ハイブリッド |
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| Research Abstract |
1.ハイブリッドシステムの設計と制御方法の検討
積層圧電アクチュエータ(MPA)と変位拡大機構による予圧機構のロータ接触側に,小型MPAをV字状に配置した超音波モータを設け,予圧制御可能な静的クラッチ内蔵超音波モータを実現した.実際の力覚提示応用に対応するため,以前の試作機に比べてトルクの増大を図った。変位拡大機構を用いたクラッチの設計に際し,有限要素法解析と試作機の性能が合致するようにパラメータおよび定数の設定を行い,設計精度の向上に成功した。
幅広い触覚を提示するため,静的クラッチを内蔵した超音波モータに電磁モータを組み合わせた構成を検討した。触覚提示に適した制御方法の検討の一環として,複数アクチュエータの連携動作制御の理論的な検討と実験を行った。その結果,ロータ回転の立ち上がり特性の大幅な高速化と最高速度が実現でき,ハイブリッドシステムの有効性が確認できた。また,超音波モータを含まない,圧電ブレーキ(クラッチ)と電磁モータのハイブリッドシステムを試みた。圧電ブレーキは電磁ブレーキよりも高速に応答するため,硬い感触が提示でき,電磁モータの柔らかい感触と組み合わせることで,より高度な力触覚提示の可能性が確認された。
2.圧電ブレーキ/クラッチの性能向上の検討
ロータに大きな摩擦力を与えるため,大きな予圧力を発生できるブレーキ/クラッチの設計を行った。有限要素法解析により,変位拡大機構内の応力損失を低減できる形状が設計できた。MPAの大型化も行うことにより,大きな摩擦力をロータに与えることができた。
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