可逆性を有するスパイラルモータを人工筋肉として用いた柔軟で高出力な人間型ロボット

2009 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 19676003
• 研究種目: 若手研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 制御工学
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 藤本 康孝 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (60313475)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• キーワード: 制御システム / 環境適応ロボット / アクチュエータ

研究概要

一般に、大きな負荷のかかるロボットやサーボシステムでは、高減速比のギアが用いられる。ギアを含む位置/力の運動制御系では、位置制御の精度を高めるために機構の剛性を高めると、高い帯域での力制御が困難になり、逆に、力制御の精度を高めるために柔軟機構を導入すると、高い帯域での位置制御が困難になるという問題がある。これに対してギアを用いずに直接、電磁力により負荷を支えるダイレクトドライブ(DD)ロボットでは、電流制御系の応答がそのまま力制御系の応答となるため、広帯域でダイナミックレンジの広い力制御が実現できる。しかし、従来のDDロボットで大きな力を出すためには装置が大型化するという欠点があった。
本研究では、ギアが不要で推力が大きいダイレクトドライブ式スパイラルモータを動力とした高出力・柔軟ヒューマノイドロボットを開発する。バックラッシやロストモーション、摩擦などが少ないため、高精度・広帯域・高ダイナミックレンジの力制御・位置制御が期待できる。これにより広帯域かつ高出力の全身運動制御システムを実現することを目的とする。

研究成果

• [雑誌論文] Development and Analysis of a High Thrust Force Direct-Drive Linear Actuator (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujimoto, T. Kominami, H. Hamada
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Industrial Electronics vol. 56, no. 5 ページ: 1383-1392
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高推力スパイラルモータの推力特性の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小南, 藤本
  • 雑誌名: 電気学会論文誌D vol. 129-D, no. 2 ページ: 130-135
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2つの負荷に対し振幅・周波数を独立制御可能な9スイッチインバータの提案 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小南, 藤本
  • 雑誌名: 電気学会論文誌D vol. 128-D, no. 5 ページ: 561-568
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control System with High-Speed and Real-Time Communication Links (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Li, Y. Fujimoto
  • 雑誌名: IEEE Trans on Industrial Electronics vol. 55, no. 4 ページ: 1548-1557
  • 査読あり
• [学会発表] On a High-Backdrivable Direct-drive Actuator for Musculoskeletal Bipedal Robots (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujimoto, Y. Wakayama, H. Omori, I. A. Smadi
  • 学会等名: Proc. IEEE Int. Workshop on Advanced Motion Control, NF-003891
  • 発表場所: 長岡
  • 年月日: 2010-03-23
• [備考]
  • URL: http://www.fujilab.dnj.ynu.ac.jp/spiral/spiral.html
• [産業財産権] 磁気異方性磁石の製造方法 (2009)
  • 発明者名: 藤本康孝, 外2名
  • 権利者名: 国立大学法人横浜国立大学、外1社
  • 産業財産権番号: 特許・特願2009-265069
  • 出願年月日: 2009-11-20
• [産業財産権] 螺旋型直線電動機 (2009)
  • 発明者名: 藤本康孝
  • 権利者名: よこはまティーエルオー株式会社
  • 産業財産権番号: 特許・ZL2003 8 0102689.9
  • 出願年月日: 2009-03-04