| 研究課題/領域番号 |
19K04337
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
岡 正人 近畿大学, 工学部, 教授 (70281582)
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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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | Ultrasonic motor / Precise position control / Piezoelectric element / Actuator / 超音波モータ / 精密位置決め制御 / アクチュエータ / MRI対応型手術支援ロボット / 圧電素子 / 制御回路 / 手術支援ロボット |
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| 研究開始時の研究の概要 |
手術を支援するロボットの代表例としては、ダビンチなどが活躍している。しかしながら、これらのロボットはアクチュエータに電磁モータを用いているため、MRI装置と組み合わせて用いることはできない。MRI対応型の手術支援ロボットができれば、脳のような複雑な組織でもMRI画像で確認しなら、正確で安全な手術ができるようになる。
本研究では、MRI装置近傍でも用いることができる非磁性体型の超音波モータの精密位置決め制御を実現させる。この精密位置決め制御を可能とすることにより、まだ実用化されていないMRI対応型の手術支援ロボットのアクチュエータとして用いることができる。
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| 研究成果の概要 |
周波数・電圧・位相差を任意の値に変えることのできる駆動回路を開発した。この駆動回路は正弦波を発生させるDDSと高電圧オペレーショナルアンプから構成される。この回路により超音波モータの回転速度を制御する3つのパラメータ値を高速かつ任意に変えることが可能となった。
従来の制御手法においては、周波数を変えることにより超音波モータの回転速度を変化させていた。しかしながら、きわめて回転速度が遅い領域において、制御入力値が出力値に正しく反映されない特性がある。提案する可変周波数・電圧制御手法では、制御入力値に対して出力値が正しく反映されることが可能となった。これにより高精度の位置決め制御を実現できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超音波モータは非磁性体で構成でき、MRI(Magnetic resonance image)装置内で動作する手術支援ロボットのアクチュエータとしての応用が期待されている。MRI装置で撮影された画像を確認しながら手術することができれば、脳のような複雑な組織においても安全で正確な手術ができると考えられる。本研究では駆動回路および制御手法を見直すことにより、このモータをきわめて高精度に位置制御できることが確認できた。これによりMRI対応型の手術支援ロボットのアクチュエータとして用いることができる。
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