| 研究課題/領域番号 |
23656200
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
平田 勝弘 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00403139)
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| キーワード | アクチュエータ / ロボット / アウターロータ / 多自由度 / 電磁力 |
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| 研究概要 |
人間型ロボットのような多関節を有するロボットの駆動系として，１つのアクチュエータで関節部の三自由度の動きを実現できる球面アクチュエータへの期待が高い。本研究では，今まで開発してきた構造・制御がシンプルでトルク/体格比の大きい球面アクチュエータの駆動原理を元に，現状の課題である広角駆動を解消できる，世界に類を見ない三自由度アクチュエータの理論的考察と基本性能を確認するとともに，試作機の作製と評価を行う。また，本アクチュエータの位置センシング法及びフィードバック制御法を確立する。更に，ロボットへの実装・実験によりその有効性を確認する。
平成24年度では，平成23年度に検討した“アウターロータ型三自由度アクチュエータ”モデルをもとに最適化構造の再検討による性能改善を実施した。また，位置センシングの高精度化のためにカラーセンサを用いた位置センシングの適用可能性を検討し，その有効性を見出した。更に，MATLABモデルを用いてPIDフィードバックモデルの開発と最適ゲインの抽出，ベクトル制御の球面アクチュエータへの適用について検討しその有効性を見出した。アクチュエータ改善モデルでの試作評価については未実施となった。今後，可動部の支持方法を含めた設計・試作評価を行っていく予定。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
１．“アウターロータ型三自由度アクチュエータ”モデルをもとに最適化構造の再検討による性能改善を実施し，高トルク（２Nm）かつ低いトルクリプル（10％以下）で他軸への干渉が小さいアクチュエータを実現した。但し，アクチュエータ改善モデルでの試作評価については未実施となった。また複数コイル励磁の協調制御については動作解析により実現可能であることが判明した。以上により，当初の計画に対して70％達成した。
2．位置センシングの高精度化のために，当初予定していたイメージセンサ＋ホール素子利用の他，カラーセンサを用いた位置センシングの適用可能性について追加検討し，その有効性（検出分解能：1度程度）を見出した。以上により，当初の計画に対して100％達成した。
3．MATLABモデルを用いてPIDフィードバックモデルの開発と最適ゲインを抽出，更にベクトル制御の球面アクチュエータへの適用について検討しその有効性を見出した。以上により，当初の計画に対して90％達成した。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画通り，平成25年度の推進計画は，平成24年度に検討したアウターロータ型三自由度アクチュエータ改善モデルをもとに，支持構造やカラーセンサ，制御モデルの実装などアクチュエータ全体設計を行い，試作機による性能評価を行っていく。関節アクチュエータとしてロボット上肢部（肩・手首）への実装設計を行い，試作・評価を実施していく予定。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
１．アウターロータ型三自由度アクチュエータ改善モデルの試作機および実験治具の作成
２．アクチュエータ実装ロボットアーム試作費用
３．テーマ打ち合わせ、研究成果報告のための学会出張旅費
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