| 研究課題/領域番号 |
18K04176
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| 研究機関 | 東北学院大学 |
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研究代表者 |
矢口 博之 東北学院大学, 工学部, 教授 (70192383)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | アクチュエータシステム |
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| 研究実績の概要 |
最初に形状記憶合金ばねと振動コンポーネントが組み合わされた往復移動が可能な磁気アクチュエータを設計した．実機試験において，アクチュエータの移動方向についての検討が行われ、高効率な往復型アクチュエータが作製された．測定結果より，磁気アクチュエータの最大効率は28.1 %で，最大牽引力は1.5 Nであることが示された．更に，柔軟なシリコンゴム材上に2個の磁気アクチュエータが配置され，ゴム材の両端に磁気車輪が結合されたアクチュエータシステムが試作された．実験では，磁気車輪の外径と吸引力，振動体部の吸引力，シリコンゴム材の剛性をパラメータとして，段差走行特性および推進特性についての検討が行われ，両特性を満足する磁気車輪とゴム材の寸法および諸元が確立された．本アクチュエータシステムにおいて，振動体部および磁気車輪部の吸引力を3.7 Nおよび0.5 Nとした場合，200 gの負荷質量を搭載しても24 mm/sの速度で牽引可能である．本システムは，段差高さ25 mmの段差高さを有する鉄製構造物内を18 mm/sの速度で垂直上昇移動が可能であることが確かめられた．更に，水平面内では，48 mmの段差高さまで20 mm/s以上の速度で走行可能である．前述の振動コンポーネントに対して，複数の振動コンポーネントを直交配置した場合における移動方向の制御についての検討を行った．これを踏まえ，直交配置された1個の振動コンポーネントがシリコンゴム内に取付け，アクチュエータ本体の回転位置制御についての検討が行われた．振動コンポーネントの動作により，本システムは水平面内において，かなり低速ではあるがアクチュエータシステム本体を回転できることが確かめられた．これより，本システムは360度の角度にわたり鉄製構造物内を自在に移動ができる．得られた成果は，海外における国際会議講演3編としてまとめた.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
CCDカメラを搭載した電磁アクチュエータシステムで，約 225 m の主塔最上部を検査するには，最低限高さ25 mmの段差部を垂直上昇しながらの走行が要求される．試作されたアクチュエータシステムは，上記のスペックを満足したうえで，鉄製構造物内において往復移動と回転移動をほぼ達成しており，360度にわたり全方向にアクチュエータを自在に移動できることが確認された．軽量のCCDカメラをアクチュエータシステムに搭載することで，外観計測ができることが示された．ただし，前年度に比べ小型モデルで試作を行ったことから牽引特性は低下したが，今年度の目標は十分にクリアできたと考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後，CCDカメラと自動打音装置の質量 260 g ( 約 2.6 N )をアクチュエータシステム内に搭載する方法を検討し，数種類の計測システムを試作予定である．約 225 m の主塔最上部を検査するには，自動打音装置の質量 260 g ( 約 2.6 N )に加え，全ケーブルの牽引力と各種の摩擦力などを含めると，約 16 N の牽引力が要求される．前年度に行ったアクチュエータの相似則を用いた推進特性の検討と，アクチュエータ数の増加により上述の問題を解決する予定である．また，複数個の振動コンポーネントの直交配置によるアクチュエータシステムの回転動作については，かなり低速のため高速化させるために再設計が必要である．本年度において解決済みの課題をドッキングさせた計測システムを完成させる予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
講演予定の国際会議講演2件が，中止となったことが主な理由である．
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