研究課題
基盤研究(C)
本研究では、多自由度マニピュレーションのための人工筋肉の形状加工、成型技術の確立、及び制御アルゴリズムによる動的応答の制御と新たな制御回路手法の開発を目指した。(1)従来よりも自由な人工筋肉の形状と屈曲を実現し、発生力と強度の向上、形状の安定化を目指す。また、(2)動的応答のモデリングを行って制御アルゴリズムを適用、新たな制御駆動方式を導入し、屈曲の応答性能向上を図る。これにより、既に確立した視覚フィードバック技術と組み合わせて高精度な位置決め制御が可能になる。当該研究期間中に、実際のマニピュレータ製作の前段階にあたる、制御回路の設計、制御方法の検討、さらに制御電圧等を考慮した分布定数系の屈曲形状のシミュレーションまでを実現した。制御回路については小型化、システムモジュール化のための3位相の位相ずらし回路による制御を提案した。またIPMCの電気インピーダンスについて、分布常数系を用いたモデル化と、測定結果に基づく評価を行った。さらに異なるイオンを用いた時の電気インピーダンスの変化についてもモデル化を行った。屈曲形状については、レーザ加工による電極パターンを有する2次元マニピュレータに対して、2次元空間内での位置、姿勢制御のため、7関節を持つ人工筋肉によるヘビ型の遊泳ロボットを例として、屈曲形状の動的な応答を、材料力学における梁の曲げ運動の解析手法を用いてモデル化し、その運動方程式の解法として固有空間法を用いたモード展開法を提案した。さらに実際の屈曲形状を測定し、パラメータ同定を行った結果と比較して有効性を確認した。今後、マニピュレータとして自由に屈曲をコントロールするためには、今回のモデルに基づく制御方法についての研究が新たに必要と考えられる。また派生して、IPMCが備える適度な電気インピーダンスと屈曲アクチュエータとしての性質の両方を利用した新しいアンテナシステムを提案し特許化した。
すべて 2007 2006 2005 その他
すべて 雑誌論文 (15件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)
14th SPIE Annual Int. Symp. on Smart Structures and Materials, Electroactive Polymer Actuators and Devices 6524
ページ: 12
(Springer-Verlag)
ページ: 165-198
計測自動制御学会論文集 42・1
ページ: 80-89
システム制御情報学会論文誌 19・8
ページ: 319-326
13th SPIE Annual Int. Symp. on Smart Structures and Materials, Electroactive Polymer Actuators and Devices 6168
IEEE Int. Conf. on Robotics and Biomimetics (Robio 2006) Proceedings
ページ: 1215-1220
Transaction of the Society of Instrument and Control Engineers Vol.42, No.1
Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers Vo1.19, No.8
IEEE Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA 2005)Proceedings
ページ: 4326-4331
IEEE Int. Conf. on Robotics and Biomimetics (Robio 2005) Proceedings
ページ: 42-47
SPIE 14th Int. Symp. on Smart Structures and Materials, conference 6524-41 : EAP Actuators and Devices (EAPAD) (San Diego, 2007.3.18-3.23) / Proceedings of SPIE Vol. 6524
IEEE Int. Conf. on Robotisc and Biomimetics (ROBIO 2006) (Kunming, 2006.12.17-20)/ Proceedings
SPIE 13th Annual Int. Symp. on Smart Structures and Materials, conference 6168-38 : Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD) (San Diego, 2006.2.26-3.2) / Proceedings of SPIE Vol. 6168
ページ: 616814_1-616814_12
IEEE Int. Conf. on Robotics and Biomimetics (Robio 2005) (Hong Kong and Macau, 2005.6.29-7.3) / Proceedings
IEEE Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA 2005) (Barcelona, 2005.4.18-22) / Proceedings
