| 研究課題/領域番号 |
15206017
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
遠山 茂樹 国立大学法人東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (20143381)
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| 研究分担者 |
梅田 倫弘 国立大学法人東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (60111803)
桑原 利彦 国立大学法人東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 助教授 (60195609)
永井 正夫 国立大学法人東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究部, 教授 (10111634)
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| キーワード | 手術支援ロボット / 球面モータ / 高出力化 / 小型化 / MRI対応牲 / 光ファイバセンシング |
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| 研究概要 |
本年度はΦ20球面モータの高性能化、小型化、そしてセンシング・ドライバを含めたロボットシステムの開発に取り組んだ。
1.Φ20球面モータ
まずステータ性能評価を行うため、高精度(分解能:0.01mNmまで測定できる)トルク回転数評価装置を開発した。高出力を得るためのステータの開発を行った。動解析を行い共振時振幅が大きくなるような形状に設計した。かつロータとの接触面積が大きくなるよう設計を行った。実験を行った結果、ステータ出力は従来の約2倍となった。
またサイズについては、球面超音波モータの小型化改良の結果、直径26mm(従来の約60%)まで下げることに成功した。前回の報告までに、MRIのような強磁場環境での影響を考慮されていなかったが、今回の設計ではMRI環境下でも問題なく動作できるよう非磁性材料を用いて設計を行った。
2.センシング
プラスチック光ファイバを用いたセンシングシステムを考案した。それにより、安価・省スペースであることはもちろん、MRIのような強磁場環境でも影響を受けず安定した動作ができるようになった。またこれらがMRI診断画像に影響することもない。光ファイバによって捕らえた位置情報をフォトダイオードを用いた信号処理回路でコンピュータに取り込んでおり、極めて早い応答を得ることができる。
センシング性能は、現在までに1°先端で0.2mm)以下でセンシングできることを実験で確認している。
3.ドライバ
ステータは熱・振動・衝撃などの外乱によって共振周波数に変化し、球面モータの性能に影響を与える恐れがある。そこで共振周波数を追従できるドライバの開発を行った。これによって球面モータは安定した駆動ができるようになり、安全性を向上できた。
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