| 研究課題/領域番号 |
21K03943
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
|
|---|
| 研究機関 | 埼玉大学 |
|---|
研究代表者 |
山本 浩 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (20220494)
|
|---|
| 研究分担者 |
成川 輝真 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50424205)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
|
|---|
| キーワード | 防振機構 / 空気ばね / ばね定数 / 減衰係数 / 高さ調整 / 振動制御 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
無人搬送車に適用する，積載物の特性と外乱振動の特性に応じて防振特性を最適化する防振システムの開発を目的とする．そのために，剛性および減衰行列を独立に調整可能な，空気ばねを用いた多自由度防振構造を明らかにする．次に空気ばねをアクチュエータとして用いた，積載物特性の推定法を明らかにする．さらに空気ばねをセンサとして用いた，外乱振動特性の推定法を明らかにする．そして以上の成果を統合し，状況に応じ特性を最適調整する防振システムを実現し，その汎用的設計手法・設計指針を明確にする．
|
| 研究実績の概要 |
(1)2022年度までに設計製作しその基本的な特性を明らかにしている，円弧溝を有する円板と，それに対向する回転可能な減衰調整円板の組み合わせにより形成されるスリットの長さを調整することにより実現される減衰係数調整機構と，支持高さに応じて空気室に設けた給排気弁を開閉することにより空気室内の空気体積を変化させて支持高さを調整する高さ調整機構を有する空気ばねにおいて，単一周波数成分の外乱が基礎に加わった場合の外乱推定精度を高めるとともに，調整過程での過渡振動の発生を防止するべく連続的に特性を変化させることができる制御システムを構築し，実験によりその妥当性を明らかにした．
(2)この空気ばねの基礎にステップ状外乱が加わった場合についてその応答を理論的および実験的に明らかにするとともに，応答を最小化する観点での最適減衰係数を導出し，各設計パラメータが及ぼす応答に及ぼす影響を明らかにしたとともに，実験によりその妥当性を明らかにした．
(3)高さ調整用給排気弁の開度と高さ調整時間の関係を明らかにするとともに，高さ調整時間を短くするという観点での最適減衰係数を導出し，各設計パラメータが及ぼす応答に及ぼす影響を明らかにしたとともに，実験によりその妥当性を明らかにした．
(4)減衰係数調整機構を元にして，二つの空気室の間の流路を遮断することによりばね定数を切り替えることが可能な機構を提案し，複数の空気ばねの空気室圧力から得られる積載物の質量および重心位置の推定精度とともに，自由振動から得られる慣性モーメントの推定精度の向上を実現した．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
(1)研究の根幹をなす積載物の特性変動に対応する減衰係数機構および高さ調整機構を有する空気ばね単体と特性の自動調整のための制御系を統合したシステムの構築および周期的な外乱のみならず過渡的な外乱に対して応答を最小化することが実現できている．ただ多自由度支持系への展開が十分では無いことから，完璧に計画通りに進展しているとは言い難い状況である．
(2)積載物特性の推定については並進と回転の自由度を有する簡単な２自由度系については概ね実現できている．ただ多自由度系への展開が十分では無いことから，完璧に計画通りに進展しているとは言い難い状況である．
(3)積載物の高さと姿勢を一定に調整するシステムを構築することはできているが，多自由度系への展開が十分ではないことから，完璧に計画通りに進展しているとは言い難い状況である．
|
| 今後の研究の推進方策 |
制御系を含む減衰係数調整機構および高さ調整機構を有する空気ばねおよびそれらを制御する制御系からなるシステムは実現できたので，様々な成分から構成されていると考えるべき外乱の推定精度をより高めてさらなる応答低減化を図り，防振機構としての設計手法・設計指針の確立を目指す．
それとともに，積載物特性の推定については多自由度系に展開し，より多くの特性の推定を目指す．
また積載物の重心位置が連続的に変化する場合にも適用可能な高さ調整および減衰係数調整システムの実現を目指す．
そして状態に応じて特性を自動的に調整可能な空気ばねと積載物特性および外乱を推定するシステムにより，積載物および走行路面の状況に自動的に対応する防振システムを実現する．
|
