電動補助車いすの無段階トルク制御に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555094
• 研究機関: 仙台電波工業高等専門学校
• 研究代表者: 熊谷 和志 仙台電波工業高等専門学校, 助教授 (40270201)
• 研究分担者: 大泉 哲哉 仙台電波工業高等専門学校, 教授 (70152048)
• キーワード: 車いす / 電動補助 / トルク制御 / ソフトウェアサーボ / サーボモータ / トルクセンサ / 回転トランス

研究概要

平成12年度は、試作1号機の制御プログラムの開発・データ収集と並行して、軽量化を重視した試作2号機の制御システムの構築を行った。また、試作2号機用回転トランスを開発し、高精度小型トルク検出システムを開発した。さらに、コストダウンについても検討を加えた。
1.試作1号機によるデータ収集 走行データ等の収集を開始した。試走しながら最適制御条件を探っているため、最適制御アルゴリズムの検討に十分なデータ収集までさらに時間をかける予定である。
2.試作2号機の制御システムの構築 回路系の詳細設計を終え、必要な回路をすべて製作した。トルク検出器の信号・電力伝達のための回転トランスについて効率等の検討を加え、回転トランスおよび周辺回路の最適化を図った。制御プログラムについては制作中である。
3.試作2号機によるデータ収集 回転トランスおよび周辺回路の最適化を図ったことで、手動駆動力を、精度よく検出できることを確認した。次年度は走行データの収集までを行いたい。
4.最適形状等の検討 試作2号機においては軽量化を達成できたが、コスト的には市販品同様高額となっている。そこで、最適形状の検討とともにコストダウンについても検討を加えた。その結果、減速機についてはおよそ1/10まで低コスト化が実現できた。モータについても検討を加え、廉価なモータでは騒音が問題であること、スキュー構造とすることで騒音を低減できることが分かった。形状については、試作2号機に細かい改良を加える程度で十分実用になると思われる。
5.最適な制御アルゴリズムの検討 これまでのデータより、これまで採用していた時定数可変制御よりも、加速と減速で時定数を変える、異時定数制御の方が、制御アルゴリズムが簡単になるとともに、自繰式車いすの感覚に近くなると予想され、制御プログラムの再構築を図っている。

研究成果

• [文献書誌] 小松,熊谷,杉山,大泉: "電動補助車いす試作1号機の制御システムの開発(第2報)"日本設計工学会東北支部講演論文集. 38-41 (2000)
• [文献書誌] 鈴木,熊谷,杉山,布宮,大泉: "電動補助車いす試作2号機の開発(第1報)"日本設計工学会東北支部講演論文集. 42-45 (2000)
• [文献書誌] 鈴木,熊谷,會田,小松,大泉: "無段階トルク制御電動補助車いすの開発(試作2号機の制御部の開発)"日本機械学会東北支部総会講演論文集. 011-1. 110-111 (2001)
• [文献書誌] 武田,熊谷,鈴木,小松,大泉: "電動補助車いすの低コスト化の試み(試作3号機の駆動部の開発)"日本機械学会東北支部総会講演論文集. 011-1. 112-113 (2001)