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完全脱力モードを有するロボット関節用高出力多次元アクチュエータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 26289023
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関室蘭工業大学

研究代表者

青柳 学  室蘭工業大学, 工学研究科, 教授 (80231786)

研究分担者 梶原 秀一  室蘭工業大学, 工学研究科, 准教授 (00280313)
田村 英樹  東北工業大学, 工学部, 准教授 (90396581)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2014年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード機械要素 / アクチュエータ / トルクフリー / 周期入力 / 多次元 / ヒューマノイド / ロボット / 球状ステータ / 多自由度 / 脱力モード / 球面アクチュエータ / 周期入力制御 / 積層圧電アクチュエータ / サンドウィッチ / サンドイッチ
研究成果の概要

小型ヒューマノイドの肩関節用として,積層圧電アクチュエータにより円環状ステータを強勢に励振し,高トルク・サンドイッチ型球面超音波モータ(SUSM)を考案・試作した。従来型より最大トルクは約25倍(約2N.m),トルク重量比は約20%向上した。また,球状ステータを用いたSUSMを考案し,試作により動作原理を確認した。さらに,摩擦力を制御し,トルクフリー状態を有するSUSMの可能性を検討した。サーボモータでアーム付き球状ロータを回転させ,圧電クラッチと連結された2つのステータで球を挟み込み,肩関節を模擬した。脱力したアームの振りに瞬間的に摩擦駆動力を与えることで,上肢の自然な振りが実現できた。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Examination of High-Torque Sandwich-Type Spherical Ultrasonic Motor Using with High-Power Multimode Annular Vibrating Stator2018

    • 著者名/発表者名
      Mizuno Ai、Oikawa Koki、Aoyagi Manabu、Kajiwara Hidekazu、Tamura Hideki、Takano Takehiro
    • 雑誌名

      Actuators

      巻: 7 号: 1 ページ: 8-8

    • DOI

      10.3390/act7010008

    • NAID

      120006529942

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study on spherical stator for multidegree-of-freedom ultrasonic motor2016

    • 著者名/発表者名
      Shuta Nakajima, Hidekazu Kajiwara, Manabu Aoyagi, Hideki Tamura, and Takehiro Takano
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 7S1 ページ: 07KE18-07KE18

    • DOI

      10.7567/jjap.55.07ke18

    • NAID

      210000146825

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 多自由度超音波モータ用球状ステータの駆動点の検討2017

    • 著者名/発表者名
      水野愛,青柳学,梶原秀一,田村英樹,高野剛浩
    • 学会等名
      日本音響学会2017年春季研究発表会
    • 発表場所
      明治大学(神奈川県川崎市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 球面超音波モータに用いる球状ステータの検討2017

    • 著者名/発表者名
      水野愛,青柳学,梶原秀一,田村英樹,高野剛浩
    • 学会等名
      2017年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      慶応義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多自由度超音波モータ用球状ステータの励振実験と駆動点の検討2017

    • 著者名/発表者名
      水野愛,青柳学, 梶原秀一,田村英樹,高野剛浩
    • 学会等名
      第29回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム講演
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] サンドイッチ型多自由度球面超音波モータ(第3報),-強力励振構成による高トルク化-2017

    • 著者名/発表者名
      水野愛,青柳学,梶原秀一,田村英樹,高野剛浩
    • 学会等名
      2017年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 多自由度超音波モータ用球殻ステータの励振方法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      水野愛,青柳学,梶原秀一,田村英樹,高野剛浩
    • 学会等名
      日本音響学会2017年秋季研究発表会講演論文集
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Consideration of Spherical Stator for Spherical Ultrasonic Motor2015

    • 著者名/発表者名
      Manabu Aoyagi, Shuta Nakajima, Hidekazu Kajiwara, Hideki Tamura, and Takano Takano
    • 学会等名
      The 12th Western Pacific Acoustics Conference 2015, WESPAC2015
    • 発表場所
      Singapore, Repppublic of Singapore
    • 年月日
      2015-12-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多自由度超音波モータ用球状ステータの研究2015

    • 著者名/発表者名
      中島秀太,梶原秀一,青柳学,田村英樹,高野剛浩
    • 学会等名
      第36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
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] サンドウィッチ型円環球面超音波モータの高出力化の検討2015

    • 著者名/発表者名
      及川 航希,梶原 秀一,青柳 学,田村 英樹,高野 剛浩
    • 学会等名
      第36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
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-11-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 多自由度超音波モータ用球状ステータの励振実験2015

    • 著者名/発表者名
      中島秀太,青柳学,梶原秀一,田村英樹,高野剛浩
    • 学会等名
      日本音響学会2015年秋季研究発表会
    • 発表場所
      会津大学(福島県会津市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 積層圧電セラミックスを用いた強力円環振動子の検討―サンドウィッチ型円環球面超音波モータ(第2 報)―2015

    • 著者名/発表者名
      及川 航希,青柳 学,梶原 秀一,田村 英樹,高野 剛浩
    • 学会等名
      日本音響学会2015年秋季研究発表会
    • 発表場所
      会津大学(福島県会津市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 球状ステータを用いた球面超音波モータの検討2015

    • 著者名/発表者名
      青柳学,中島秀太,梶原秀一,田村英樹,高野剛浩
    • 学会等名
      第27回電磁力関連のダイナミクスシンポジウム
    • 発表場所
      ハウステンボス(長崎県佐世保市)
    • 年月日
      2015-05-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 多自由度超音波モータ用球状ステータの励振方法と支持方法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      中島秀太,青柳学,梶原秀一,田村英樹,高野剛浩
    • 学会等名
      日本音響学会2015年春季研究発表会
    • 発表場所
      中央大学後楽園キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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