ロボット用超音波モータの開発

• 研究課題/領域番号: 60550203
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電力工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 大熊 繁 名大, 工学部, 助教授 (40111827)
• 研究分担者: 岩田 幸二 豊田工業高等専門学校, 校長 (80126838)
• 研究期間 (年度): 1985 – 1986
• 研究課題ステータス: 完了 (1986年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1986年度: 400千円 (直接経費: 400千円); 1985年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: ロボット / 超音波モータ / 速度制御 / 二次元モータ

研究概要

ロボット用超音波モータとして表面波形超音波モータと振動片形超音波モータを用いるため、60年度は表面波形モータを検討し、61年度は振動片形モータを検討した。その結果、以下の結論をえた。
1.表面波形超音波モータ
(1)表面波形モータの速度・トルク特性は垂下特性をもつことがわかった。(2)振動子に印加する正弦波電圧の振幅を変化しトルク制御を行った。速度をフィードバックしてモータの速度制御を試みた結果、20rpm程度の定速運転が可能となった。(3)大出力化、高効率化については十分な検討ができなかった。今後の問題と考える。2.振動片形超音波モータ
(1)振動片形超音波モータの駆動原理を利用した、平面上を自由に移動することのできる一次元と二次元モータを考案した。(2)それらのモータにおいて、超音波振動の発生と伝達の機構を明らかにし、振動系の等価回路を用いた考察から、振動子の最適固定位置を検討し、安定な運動をするモータを試作した。(3)振動子下面部が床から受ける抗力を求め、摩擦力を計算し、振動子下端部の水平方向の運動を明らかにした。(4)振動子下端部が描く楕円軌道によりモータの運動が特徴づけられることを示し、モータの定常時の速度を求め、実験により検証した。(5)振動子片に切り欠きを加えることにより、速度が増加することを示し、最高速度40cm/secを実現した。(6)二次元モータとしたときの指向性が今後の問題となる。