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多自由度ゼロコンプライアンス機構を利用した高感度力測定装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H03188
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関埼玉大学

研究代表者

水野 毅  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (20134645)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2017年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
キーワード力学量計測 / 超精密計測 / メカトロニクス / 機械力学・制御 / 計測工学 / 力測定 / ゼロコンプライアンス / カンチレバー
研究成果の概要

3自由度ゼロコンプライアンス機構を利用したカンチレバー式力測定装置を開発し,実際に作用点の位置及び姿勢を一定に保ったまま,力を測定できることを実証した.従来のカンチレバーを用いた力測定では,カンチレバーのたわみから,カンチレバーの先端(作用点)に作用する力の大きさを推定している.このような測定方法では,作用点の位置及び姿勢は,力が作用すると変わってしまう.これに対し,本研究で開発した力測定装置では,カンチレバーの片端を3自由度のユニットで支持し,支持部を検出点として変位させることで,作用点の位置及び姿勢を変化させることなく,検出点の変位または姿勢から力を推定できることを実証した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

3自由度ゼロコンプライアンス機構をカンチレバー式力測定に利用するのは,世界でも初めての試みであり,学術的意義は高い.本研究で開発した装置による力測定方法は,従来の零位法と偏位法という分類に合致しない,新しい方式の測定方法と位置づけられる.提案する方法によって,測定系の剛性を無限に保ちながら,高感度性と広帯域性とを兼ね備えた理想的な力測定装置が実現できる可能性がある.測定対象としている「力」は最も基本的な物理量の一つであり,このような測定装置の利用範囲は広く,その波及効果は工学に留まらず,広くサイエンスにも及ぶことが十分に期待できる.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Modeling and Validation of Vertical Direction Force Estimation with a Three-Dimensional Force Measurement Instrument Based on a Zero-Compliance Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Md .Helal An NAHIYAN, Takeshi MIZUNO, Masaya TAKASAKI, Yuji ISHINO, Masayuki HARA, Daisuke YAMAGUCHI
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 19 号: 4 ページ: 799-799

    • DOI

      10.3390/s19040799

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Validation of multi-dimensional force measurement using zero-compliance mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      Md .Helal An NAHIYAN, Takeshi MIZUNO, Masaya TAKASAKI, Yuji ISHINO, Masayuki HARA, Daisuke YAMAGUCHI
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 12 ページ: 1-14

    • NAID

      130006692440

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Three-Dimensional Force Measurement Instrument Using Zero-Compliance Mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      Md .Helal An NAHIYAN, Takeshi MIZUNO, Masaya TAKASAKI, Yuji ISHINO, Masayuki HARA, Daisuke YAMAGUCHI
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics

      巻: 26 ページ: 172-177

    • NAID

      130007378314

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Force Measurement Using Zero-Compliance Mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi MIZUNO, Yuji ISHINO, Hiroki KAWADA, Yoichiro HAYASHI, Masaya TAKASAKI, Masayuki HARA, Daisuke YAMAGUCHI,
    • 雑誌名

      SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration

      巻: 11 号: 4 ページ: 341-348

    • DOI

      10.9746/jcmsi.11.341

    • NAID

      130007144944

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Application of Zero-Compliance Mechanism to Vibration Isolation and Force Measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Takeshi
    • 学会等名
      International Conference on Mechanical, Industrial and Materials Engineering 2019 (ICMIME2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3自由度ゼロコンプライアンス機構を用いたカンチレバー式力測定装置の開発2019

    • 著者名/発表者名
      水野 毅,髙橋 弘享,髙﨑 正也,山口 大介,石野 裕二
    • 学会等名
      Dynamics and Design Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Vertical Direction Static Force Measurement Using a Three-Dimensional Force Measurement Apparatus Based on Zero-Compliance Principle2018

    • 著者名/発表者名
      Helal An NAHIYAN, Takeshi MIZUNO, Masaya TAKASAKI, Yuji ISHINO, Masayuki HARA, Daisuke YAMAGUCHI
    • 学会等名
      14Th International Conference on Motion and Vibration Control (MoViC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Multi-Dimensional Force Measurement Apparatus using Zero-Compliance Principle in Microforce Measurement2018

    • 著者名/発表者名
      Helal An NAHIYAN, Takeshi MIZUNO, Masaya TAKASAKI, Yuji ISHINO, Masayuki HARA, Daisuke YAMAGUCHI
    • 学会等名
      XXII IMEKO World Congress,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Threee-Dimensional Force Measurement Instrument Using Zero-Comnpliance Mechanism2017

    • 著者名/発表者名
      Md Helal An NAHIAN, Takeshi MIZUNO, Masaya TAKASAKI, Yuji ISHINO, Masayuki HARA, Daisuke YAMAGUCHI
    • 学会等名
      第29回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム(SEAD29)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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