2016 Fiscal Year Annual Research Report
Optimization of an inchworm-type multi-DOF positioning system
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26420212
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鳥井 昭宏 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70267889)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
道木 加絵 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (00350942)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マイクロロボット / 位置決め / 圧電素子 / 浮上 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
インチワーム型多自由度位置決め装置の最適化を目指した。産業機器への応用を目指し，外乱に強い，位置保持性能の高い，操作性に優れたインチワーム型多自由度精密位置決め装置の開発を目指した。
6個の圧電素子と6個の電磁石を，パーソナルコンピュータとDSPによって制御する操作性に優れた位置決めシステムを構築した。圧電素子の伸縮と電磁石の励磁を制御し，微小な3自由度角度変位と平面上での位置と角度を制御する制御システムを構築した。また，3個の圧電素子と3個の電磁石を用いた平面上での位置と角度を制御する3自由度位置決めシステムも構築した。後者はフィードバックによる位置決め精度の評価に用いた。
摩擦は位置決め機構への外乱になる。外乱に強い位置決めシステムを実現するために，非接触状態を用いた外乱抑制を目指した。圧電素子の鉛直方向の振動によって浮上を発生させ，浮上による非接触状態を用いて摩擦外乱を低減させた。浮上量の検出には変位センサを用い，非接触状態を確認には電気的導通検出を行った。これらの検出には追加のセンサが必要である。圧電素子への入力信号に着目し，入力信号の変化から浮上の検出を試みるセンサレス浮上検出システムを提案した。センサを用いずに浮上を検出できることから，コスト削減が期待できる。
外乱によって位置を保持できない場合は，位置フィードバックによる位置決めを試みた。位置決め用多自由度インチワームの位置を測定するための検出系が必要であり，検出された位置情報をフィードバックすることによってインチワームの位置を補正する。摩擦外乱は規則性の無い位置の変化を起こした。そこで，目標位置と検出位置の差の正負によって制御信号を変化させた。この制御により，目標位置への位置決めが可能になった。
以上の技術により，圧電素子を用いたインチワーム型多自由度位置決め装置の改善を図ることができた。
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[Presentation] 積層型圧電素子を用いた浮上機構の浮上特性2016
Author(s)
田中健翔, 鳥井昭宏, 満吉悠太, 道木加絵, 元谷卓
Organizer
第28回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集, 18A3-2,
Place of Presentation
横浜市慶應義塾大学日吉キャンパス
Year and Date
2016-05-18 – 2016-05-20
