2010 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 室蘭工業大学, 大学院・工学研究科, 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)
工藤 すばる 石巻専修大学, 工学部, 教授 (20214968)
田村 英樹 東北工業大学, 工学部, 准教授 (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 / ハイブリッド |
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| Research Abstract |
1.静的クラッチ内蔵超音波モータの制御方法の改善
予圧制御可能な静的クラッチ内蔵超音波モータは,小型MPAをV字状に配置した超音波モータを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上に配置した構造を有する。これまでに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駆動・制動トルクを増大させた。しかし,トルクフリー状態と制動・駆動時の切り替え時の触覚に明らかな違和感があり,次の方法で改善を試みた。(1)外部トルクを検知するセンサーをより操作点近くに配置し,指先の感覚との時間差を減少させた。また,(2)回転角度検出用のパルスエンコーダの分解能を上げ,パルス間に生じる不感帯を減少させた。(3)接触・分離を力と位置の二つの量で同時判断するように制御モデルを検討した。しかし,まだ十分でないため,バイラテラル制御モデルなどへの変更を検討中である。
2.超音波モータ(圧電ブレーキ)+電磁モータのハイブリッドシステムの構築と制御方法の検討
超音波モータやブレーキは硬い感触の提示に適しているが,粘弾性体などの柔らかい・反発力の感触の提示には適していない。一方,柔らかい感触提示には電磁モータが優れている。硬いから柔らかいまでの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,様々な状況下で各アクチュエータを使い分けるまたは組み合わせることで,よりリアルな触覚を得ることに成功した。つまり,抗力発生は圧電ブレーキを用い,バネなどの柔らかい感触の提示は電磁モータで実現する。さらに,超音波モータは撃力や急加速を伴う反発力の提示に適しており,提唱したハイブリッドシステムがより高度で幅広い力触覚提示能力を有することが確認された。
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Research Products
(3 results)
