| 研究概要 |
本研究で提案するシリコン外殻型発泡ゴムアクチュエータは,発泡ゴムの外側をシリコンゴムでコーティングした構造であり,発泡ゴムの密度により無加圧時の固有剛性を調整することが可能なアクチュエータである.また,アクチュエータが破損し空気漏れが生じた際も,内部の発泡ゴムがクッションとなり,被介護者に対する安全性を確保することができる.さらに,印加する圧力によりアクチュエータの剛性及び形状が可変であると考えられ,発泡ゴムの密度,積層数及び形状により特性が異なる.
本研究では,アクチュエータの構造の違いによる動特性の比較を行った.すなわち,発泡ゴムが二層型の場合,内圧に対し形状変化することから,発泡ゴムの構造として,平板型,くり抜き型について検討を行った.そして,材質の異なる構造の発泡ゴムに対して,位置制御性能,軌道制御性能を明らかにした.制御則には,第一ステップとして位置の目標値に対する偏差のPID制御から目標圧力を導出し,第二ステップとして目標圧力に対する偏差からアクチュエータを駆動する弁への電圧を導出する階層フィードバック制御則を適用した.発泡ゴムの材質としてECZ及びEMMを使用した場合におけるステップ応答及び周波数応答実験を行った結果,平板型発泡ゴムを使用する場合は,発泡ゴムの材質により周波数特性に差が生じる結果となった.それに対し,くり抜き型の場合は,異なる発泡ゴムの材質にして,ほぼ同じ特性を示すことが明らかとなった.さらに,本アクチュエータを鬱血防止マットに応用するために,制御性能に関して検討を行った.その結果,外殻部が一層で内殻部が二層構造を有する外殻一層型を適用することにより良好な結果が得られることが明らかとなった.
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