| 研究課題/領域番号 |
20K04348
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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20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
関 健太 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70432292)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 圧電アクチュエータ / 状態推定 / 位置制御 / 力制御 / 振動抑制 / 温度補償 / セルフセンシング / センサレス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、圧電素子の逆圧電効果を利用した圧電アクチュエータの状態推定技術と、その推定値に基づいたセンサレス位置および力制御技術の確立を目的とし、高周波印加信号を基にした高速信号処理技術に基づく位置と力の推定、外部回路を用いた状態推定、電気インピーダンス変化とアクチュエータ変位および発生力の関係の解明と数理表現に基づく状態推定、位置および力の推定に基づく制御系設計とマニピュレータへの応用と評価、について取り組み、実用面も含めてその実現可能性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、圧電アクチュエータの位置及び力推定と推定信号に基づくセンサレス制御を実現することを目的に、（１）高周波印加信号を利用したインピーダンスの実時間測定とそれに基づくアクチュエータ先端位置の推定手法、（２）簡易な補助回路を併用したアクチュエータ先端の接触力推定法、を確立し、推定信号に基づくセンサレス位置および力制御システムの実現可能性を実機実験により検証した。さらに、関連技術として、圧電アクチュエータの設置位置と制御パラメータの同時最適化システムを構築するとともに、ひずみゲージを用いたマイクロマニピュレーション、状態検出のためのブリッジ回路の改善を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
精密システムの駆動源として多用される圧電アクチュエータは、高分解能センサを用いたフィードバック制御系を設計した上で利活用がなされてきたが、微小操作を行う作業端では作業空間にセンサを設置できない場合が多く、システム設計上の制約となっていた。本研究で構築されたセンサレスで位置と力を推定し、アクチュエータ先端の位置や接触力を制御する基本システムにより、物体の把持力や触覚機能を具備したマニピュレータ、加工装置の先端微細制御など可能となり、マイクロシステム、計測、加工分野全体に波及効果をもたらすと考えられる。
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