2012 Fiscal Year Annual Research Report
医療分野への応用を意識した外部電源・力センサを必要としないマスタースレーブの開発
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23656166
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
井上 喜雄 高知工科大学, 工学部, 教授 (50299369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 涛 高知工科大学, 公私立大学の部局等, 講師 (50449914)
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| Keywords | 機械力学・制御 / マスタースレーブ / エネルギー回生 / 義手 / 力覚 / 医工学 |
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| Research Abstract |
「エネルギー回生メカニズムを用い，バッテリー交換が不要で力センサなしでも力覚を有する軽量のマスタースレーブ」の基礎技術を確立し，義手などへの応用の可能性を探るとともに，幅広い分野へ応用可能な技術に育てることを目的として，研究を実施した．
提案法の基本概念は，２台のＤＣモータを電気回路で結合し，マスターモータを発電機として用い力学的エネルギーを電気エネルギーに変換し，そのエネルギーでスレーブモータを駆動することである．エネルギー不足ならバッテリーより補充し，余ればバッテリーへ回収する．エネルギー的に有利であること，２台のモータで電流が共通であるので力センサレスでも力覚があること，が特徴となる．また，どちらのモータをマスターとしてもよいので，双方向で駆動することが可能となる．
初年度は，基礎理論を確立するとともに，1次基礎実験装置を試作し，提案法の考え方が妥当であることを示した．さらに，マスターモータとスレーブモータの特性（アクチュエータ係数）を異なったものに設定すれば，バッテリー交換などによる外部からのエネルギー補充が不要なマスタースレーブ装置の実現が可能であるかどうかを理論的に検討し，２次実験装置の基本設計を行った．
今年度は，まず２次実験装置を試作し，実験によりマスターモータのアクチュエータ係数をスレーブモータのそれより大きくすれば増速効果があり，条件によってはバッテリーへエネルギーを回収することができることを示した，それは，義手などへの応用を考える場合には，その使用条件に合わせた設計を行えば，バッテリー交換が不要な装置の実現の可能性があることを意味する．次に，提案する方法の応用例として，義手部にスレーブモータ，反対側の腕部にマスターモータを装着する電動義手の実験装置を試作し，動作実験を行い，力覚を持って柔軟なものを把持することが可能なことを実証した．
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