2011 Fiscal Year Annual Research Report
中空型超音波モータ駆動方式を用いたMRI対応型手術支援アームの研究
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21500460
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| Research Institution | Ube National College of Technology |
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Principal Investigator |
岡 正人 独立行政法人国立高等専門学校機構 宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70281582)
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| Keywords | トンネル型MRI / 手術ロボット / 超音波モータ |
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| Research Abstract |
アクチュエータは超音波モータを中空型に改造して、二自由度で空間を動かせるようにした。
アーム部にはチタン、アクチュエータ構成部品および継手部はジュラルミンを用いた。駆動部は中空型の構造を実現するためにPEEK樹脂を円形に加工して、ベアリングの玉を配置するための溝を掘った。フレームはジュラルミンを円形に加工して、同様にベアリングの玉を配置するための溝を掘った。このフレームとPEEK樹脂の間にベアリングの玉を挟むことにより、中空型の構造をしたアクチュエータを構成することができた。このアクチュエータはネジを切られたアーム上を直線運動するため、このアクチュエータと他のアームをリンク棒で結ぶことにより一自由度のアームとして構成できる。この構造を2つ用いて互いに直角に配置することにより二自由度のアームを構成できる。このような構成とすることにより通電時は自由度のあるアームとして動作し、無通電時は固定されたアームとして利用できる。アームのピッチが従来のギア式アームのギア比に相当するため、アームのピッチを小さくすることにより、より高精度な位置制御アームとして構成される。超音波モータは、周波数を可変することにより制御を行った。この制御回路にはDDSとPICによって構成した。制御は離散時間系のPID制御法を用いてアームを位置制御する。アームは目標値に対してもハンチングを起こすことなく追従し、10ビットのA/D変換と同等の分解能で動作した。可変周波数制御方式を用いることにより、位相差を制御方式に較べて、より高速での移動および低速時での高トルク動作が可能となった。
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Research Products
(2 results)
