加工組立用磁気浮上形マイクロハンドに関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450067
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 中村 達也 東京都立大学, 工学研究科, 教授 (10242926)
• 研究分担者: 森 善一 東京都立大学, 工学研究科, 助手 (70305415)
• キーワード: 2本指ハンド / マイクロ操作 / 微小機械 / 平行運動機構 / 微細組立加工 / 磁気駆動 / 協調制御 / 電磁アクチュエータ

研究概要

微小機械システムの製作には、組立だけでなく特殊部品の製作、部品取り付け用の穴あけなど、加工を行う必要がある。このため機械加工および組立のための力制御が可能な磁気浮上形2本指マイクロハンドの開発を目的とする。ハンドは機構に拘束された2本の指からなる構造で、磁気を用いた直接駆動、センサによるエンドエフェクタの直接測定を行い、精度の向上とマイクロ操作の自動化を実現することを特徴とする。平成12年度は下記の研究を行った。
1.機構
昨年度試作した3自由度平行運動機構に指、電磁アクチュエータ、センサを取り付け、2本指ハンドを構成した。また実験用ジグとして送り装置、力制御の評価用にNANOセンサを購入し、実験環境を構築した。
2.制御
位置制御に摩擦補償用外乱オブザーバ付きPID制御、力制御にPDインピーダンス制御を設計し、マスタ・スレーブ方式の協調制御系を構成した。またレーザ変位計の精度向上のために平均化操作を行いながら制御する方式を採用し、所定の位置制御性能2μmおよび力制御性能0.1gfを得ることができた。
3.作業実験
上記の準備のもと作業実験として、物体把持による軌道追従、1本指による接触製図作業、アルミ板を把持した状態で環境に固定したドリルによる穴あけ、またワイヤ把持によるワイヤの穴への挿入作業を行い成功し、前例のない結果が得られた。
以上により最終研究目標を達成した。実用化のためには、ハンドの小型化と駆動力の増強等が必要であるが、そのための指針も得られている。

研究成果

• [文献書誌] 中村達也,島村浩一郎,安藤貴之,大野茂思: "2本指を有する平行運動マイクロ操作用ハンドによる力操作"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集. (2001)
• [文献書誌] T.Nakamura,K.Shimamura and T.Andou: "A Magnetic Parallel Motion Hand for Micro Grasping and Processes"Proc.IEEE Int.Conf.on Robotics and Automation. (2001)
• [文献書誌] T.Nakamura,K.Shimamura and T.Andou: "A Magnetic Suspension Parallel Motion Hand and its Application to Micro Proceses"Proc.Int.Symp.on Micromechatronics and Human Science. 157-162 (2000)
• [文献書誌] 島村浩一郎,中村達也,小暮良行: "磁気浮上型マイクロ操作用平行運動リンクハンドの試作とその特性解析"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集. 2A1-62-085 (2000)
• [文献書誌] T.Nakamura,Y.Kogure and K.Shimamura: "A Micro Operation Hand and its Application to Microdrawing"Proc.IEEE Int.Conf.on Robotics and Automation. vol.2. 1095-1100 (2000)