| 研究課題/領域番号 |
21K03972
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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 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
鳥井 昭宏 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70267889)
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| 研究分担者 |
道木 加絵 愛知工業大学, 工学部, 教授 (00350942)
元谷 卓 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (80733443)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021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 | インチワーム / 圧電素子 / 電磁石 / 計測 / 制御 / 推定 / 自律移動 / 小型自走機械 / 位置決め / 位置計測 / エネルギーマネジメント / 通信システム / マイクロロボット / 画像処理 / 通信 / ワイヤレス給電 / 多自由度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、多自由度アクチュエータを大型機械の一部に組み込んで使用するのではなく、大型機械から解放して単独の小型移動機械として運転する。本研究の目的は、1mストロークの小型自走機械を自律的に制御し、1ミクロンの分解能で位置決めすることである。それによって1ナノメートルの微小動作を可能にする。本課題では、(1)移動範囲全体を見渡すグローバル位置計測システムと自走機械に搭載したローカル位置計測システムの連携と(2)ワイヤレス給電と情報通信技術を応用する。さらに、小型であるがゆえに必要となる電力効率を最大化する多自由度アクチュエータのエネルギーマネジメントを導入した新しい制御技術を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、これまでに開発された圧電素子の伸縮と電磁石の吸着を利用したインチワーム型多自由度小型自走機械を基に、自律移動を可能にする技術的拡張を行った。具体的には、外部に設置されたグローバルカメラと小型自走機械に搭載されたローカルカメラの連携、鉛直方向の振動を利用して浮上を推定するための電気信号の取得と浮上量の相関の測定、小型自走機械が検出した情報を外部に伝達する方法、配線を用いない電力供給およびその実現のために移動機構に搭載する電力変換回路、に関する各項目を明らかにした。これらの技術により自走機械の移動が可能となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この研究によって得られた成果は、小型自走機械の実現に資する。小型自走機械は省エネルギー・省資源・省スペースなどに貢献する。小型自走機械の構成要素は、小型ロボット・精密作業ロボット・多機能ロボットなどに応用でき、学術的・社会的に意義が高い。この研究の成果は、電気機械変換技術・電力変換技術・情報伝達技術の融合であり、限られた体積に高度に集積化された機能を有するデバイスの開発に役立つ。小型自走機械の自律動作は、AIや機械学習と融合することによって、ロボットなどの自動機械の知能化に役立ち、作業のDX化や省人化を実現する。
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