クリーンルーム用ロボットの機構と制御

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62460104
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 樋口 俊郎 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10111569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡 宏一 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (10160649)
• Keywords: ロボット / マニピュレータ / 磁気軸受 / クリーンルーム / 真空 / 非接触関節 / 精密位置決め / 力制御

Research Abstract

本研究は, 多関節ロボットアームが, クリーンルーム内で作業を行う際に問題となる関節部の機械的接触から発生する油飛沫や塵埃をなくすことを目的とし, 関節部の軸受及びアクチュエータを磁気軸受の原理に基づいて非接触支持することを提案し, その基礎研究を行うもので, 本年度に実施した主な研究の内容は以下のとおりである.
1.ロボットアームの関節要素として磁気軸受を用いるために必要となる磁気軸受の基本的特性を知るために, 現在までに提案されている各種の磁気軸受の支持方式について調査, 検討しクリーンルーム用ロボットアームを用いるのに適した磁気軸受の構造と制御方式の観点より評価した. 2.ロボットアームの機構に関する調査を行い, ロボット関節の軸受として磁気軸受を用いた場合の静力学的考察より, 磁気軸受を用いるために適したアームの機構を選定した.
3.上記の結果及び電磁気学の考察から, 磁気軸受の寸法, 材質, コイルの形状, 巻数を決定し, 磁気軸受ユニットの設計, 試作を行った.
4.2の結果及び3.の磁気軸受を考慮し, 動力学的な点から考察することにより, 関節の配置, アームの寸法の行価を行いロボットアームの設計, 試作を行った. 今回の試作では, ロボットの関節の一部を非接触とする機構とし, またアクチュエータにはDCサーボモータを使用するものとした. 5.3.4で設計したアームの理論的モデルに基づいて精密位置決め, ダンピング制御などを行う方法を検討した.
6.アーム及び磁気軸受を駆動するためのアンプ及び制御用コンピュータとロボットの情報を伝達するためのインターフェイスを設計・試作した. 7.現在磁気軸受の浮上実験を行っており, 今後アームの性能評価を行う予定である.

Research Products

• [Publications] 樋口俊郎: 第31回システムと制御研究発表講演会, 講演論文集. 71-72 (1987)
• [Publications] 樋口俊郎: 昭和62年度精密工学会秋季大会学術講演論文集. 117-118 (1987)
• [Publications] 樋口俊郎: 第5回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 405-406 (1987)