| 研究課題/領域番号 |
19H02110
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
真下 智昭 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20600654)
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| 研究分担者 |
岡田 浩 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30324495)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | アクチュエータ / マイクロモータ / マイクロロボット / 超音波モータ / 圧電アクチュエータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者が開発してきたマイクロ超音波モータは約1mmのサイズで10μNmのトルクを出せるものである．効率化・高出力化を研究し，マイクロギアを取り付けることで約100倍の高トルク化に取り組む．提案するモータとギアを用いれば，数ミリでも実用的な力を有するマイクロハンドやレッグを開発することが可能である．ハンドやレッグを構成するマイクロ部品の加工や設計手法を明らかにし，機構の動力学を解析と実験でモデリングして制御手法を構築する．さらに，ドライバ回路を窒化物半導体技術によって小型化し，カプセルに収まるサイズのモータ駆動システムを開発し，医療用カプセルロボットとしての実現可能性を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
マイクロ超音波モータの開発では，15モード素子を用い，従来比約3倍の，トルク40μNm以上，効率2%以上を達成した．さらに2mm角サイズでは，接触を最適化し，約0.15mNm以上のトルクを発生することができた．マイクロギヤードモータを搭載した車輪型移動ロボットでは，車輪に粘着テープを採用することにより，壁面および天井を移動することが可能になった．ギアードモータにはセンサを取り付け，複数個のマイクロ超音波モータを同期してフィードバック制御できるようにした．数ミリのリンク機構と視覚フィードバックシステムを開発し，手先軌道の制御を実施した．また半導体集積化技術を用いたモータドライバの開発を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マイクロ超音波モータの解析，設計，試作を行い，トルクおよび効率の向上に成功したことで，マイクロモータの設計論をより深く理解するために重要な知見が得られた．さらに，このモータとマイクロギヤを用いたマイクロロボットの実施例を示したことは，今後のマイクロロボット研究の参考になるものであり重要な学術的意義がある．マイクロ超音波モータやマイクロギヤは世界最小級の大きさであり，いかに小さくできるかという科学的興味を満足するだけでなく，広い範囲での社会応用が見込まれる．医工学の他にも，レスキュー工学，生体模倣工学，農業工学などでの応用が期待され，その社会的意義は大きい．
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