マイクロ圧電アクチュエータ群を搭載したカプセル型治療ロボットの開発

• 研究課題/領域番号: 25709017
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 真下 智昭 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 准教授 (20600654)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2013年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: マイクロモータ / 超音波モータ / 圧電アクチュエータ / マイクロロボット

研究成果の概要

カプセルサイズの機器への実装を目指して開発した1mm角のマイクロ超音波モータでは，10マイクロNmというトルクを達成したが，これは同様のサイズの先行研究が発表した結果と比べると，数百倍大きいものである．モータの性能を評価するための力学モデルを作り，実験結果を理論的に評価した．ステータ，ロータ，予圧機構を含めたモータ機構の小型化設計を行い，直径約0.8mmのマイクロコイルを用いた予圧機構を開発し，モータを全体で約2mmまで小型化することに成功した．さらに小さい0.5mm角の世界最小超音波モータの駆動に成功し，複数個のモータの同期制御を実現するためのモータドライバ回路の開発を行った．

研究成果

• [雑誌論文] Micro Ultrasonic Motor using a Cube with a Side Length of 0.5 mm (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo
  • 雑誌名: IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 巻: 22 号: 2 ページ: 1189-1192
  • DOI: 10.1109/tmech.2015.2511782
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Performance Evaluation of a Micro Ultrasonic Motor using One Cubic Millimeter Stator (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 巻: 62 号: 10 ページ: 1819-1826
  • DOI: 10.1109/tuffc.2014.006834
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] マイクロ超音波モータの高出力化に関する研究開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 雑誌名: 超音波テクノ 巻: 27 ページ: 1-5
• [雑誌論文] 医療ロボットのためのマイクロ超音波モータ (2015)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 雑誌名: 日本ロボット学会誌 巻: 33 号: 9 ページ: 668-672
  • DOI: 10.7210/jrsj.33.668
  • NAID: 130005114146
  • ISSN: 0289-1824, 1884-7145
• [雑誌論文] 世界最小の超音波モータの開発を目指して (2015)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 雑誌名: 超音波テクノ 巻: 27 ページ: 67-71
• [雑誌論文] Micro Ultrasonic Motor using a One Cubic Millimeter Stator (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A: Physical 巻: 213 ページ: 102-107
  • DOI: 10.1016/j.sna.2014.03.018
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Micro Ultrasonic Motor Using One Cubic Millimeter Stator (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo
  • 学会等名: International Conference on New Actuators
  • 発表場所: Bremen, germany
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会
• [学会発表] Master-Slave Eye Robot System Driven by Ultrasonic Motors for Camera Operation (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Kanada, T. Mashimo, T. Minami, K. Terashima
  • 学会等名: International Conference on Advanced Mechatronics
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] Study on Micro Ultrasonic Motor using a Preload Mechanism (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo
  • 学会等名: IEEE International Ultrasonics Symposium
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] 1立方ミリメートルのステータを用いた小型超音波モータの開発（第3報） (2015)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 学会等名: 精密工学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東洋大学（東京）
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-19
• [学会発表] 1立方ミリメートルのステータを用いた小型超音波モータの予圧特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 学会等名: 第 35 回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 明治大学（東京）
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] 1立方ミリメートルのステータを用いた小型超音波モータの評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 学会等名: 精密工学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 鳥取大学
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-18
• [学会発表] Performance of Micro Ultrasonic Motor using One Cubic Millimeter Stator, (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Mashimo
  • 学会等名: IEEE International Ultrasonics Symposium
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-06
• [学会発表] 1ミリ立方メートルのステータを用いた小型超音波モータの試作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 学会等名: 精密工学会学術講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 1ミリ立方メートルのステータを用いた小型超音波モータの試作 (2013)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 学会等名: 第 34 回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • 発表場所: 京都
• [図書] 次世代医療・ヘルスケア機器のデバイス技術と最新開発事例集（8章4節） (2014)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 総ページ数: 684
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 次世代医療・ヘルスケア機器のデバイス技術と最新開発事例集 (2014)
  • 著者名/発表者名: 真下智昭
  • 出版者: 医療分野への応用を目指したマイクロ超音波モータの開発
• [備考] 豊橋技術科学大学
  • URL: http://www.eiiris.tut.ac.jp/mashimo/index.html
• [備考] Eurekalertによる研究成果発表
  • URL: http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-05/tuot-uot050115.php
• [備考] http://www.eiiris.tut.ac.jp/mashimo/
• [産業財産権] 超音波アクチュエータ (2015)
  • 発明者名: 真下智昭
  • 権利者名: 豊橋技術科学大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-076300
  • 出願年月日: 2015-04-30