2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high power multi-degree-of-freedom actuator for robot joints with torque-free mode
| Project/Area Number |
26289023
|
|---|
| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
青柳 学 室蘭工業大学, 工学研究科, 教授 (80231786)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梶原 秀一 室蘭工業大学, 工学研究科, 准教授 (00280313)
田村 英樹 東北工業大学, 工学部, 准教授 (90396581)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 球状ステータ / 多自由度 / 脱力モード / 球面アクチュエータ / トルクフリー / 周期入力制御 / ヒューマノイド |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は球面超音波アクチュエータ(MDOF-USM)の実現と性能評価および電気的予圧制御による上肢の自然な振りの実現について検討した。
１）球状ステータを用いたMDOF-USMの実験的検討： 昨年度に解析的検討によって得られている，駆動に適した形状の駆動点を球状ステータ上に設け，実験を行った。解析結果とほぼ同様の振動特性が得られた。２つの振動モード回転方法を軸回転に合わせて切り替えることで３つの軸方向の振動モード回転が実現できた。球状ステータを包み込むように予圧できるロータを考案した。ロータは３つの部品から構成され，２つで直径方向に予圧を行い，その２つを３つ目の部品で直交方向から予圧する。実験の結果，ロータの回転が認められ，球状ステータを用いたMDOF-USMが初めて実現できた。さらに，トルク・重量比に有利な球殻のバルク振動モードを利用したMDOF-USMを検討した。中実球と同様の振動モード回転が発生できた。球殻は２つの半球により構成され，内側に表面を球面加工した圧電体をひずみ分布に合わせて接着し，励振した。原理通りの励振が確認されたが，振動変位が小さく，球殻ステータの表面での駆動力が非常に小さいため，ロータの回転は確認できなかった。
２）圧電クラッチによる脱力モードの発生と周期入力制御への応用： サーボモータに連結されたSUS製球体を２つカーボンファイバー入りPPS樹脂製リング状プレートと圧電クラッチにより挟み込み，それぞれMDOF-USMの球状ステータおよびロータを模したモデルを製作した。ロータに上肢を模擬したプレートと質量を連結し，人間の歩行時の上肢の振りのような滑らかな振り子運動の実現を試みた。圧電クラッチによる摩擦力制御の様々なパターンを試験した結果，圧電クラッチによるパルス状の摩擦力をロータに与えることで大きな振れ角と正弦的で滑らかな上肢の振りが実現できた。
|
| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Causes of Carryover |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
