三自由度ロボット関節アクチュエータの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656200
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 大阪大学
• 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)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 三自由度アクチュエータ / フィードバック制御 / ロボット / 電磁場解析 / 有限要素法

研究概要

本研究では，有限要素法による数値解析を用いて提案したアウターロータ型三自由度球面アクチュエータの動作メカニズムを明らかにし，本アクチュエータの有用性を示した。更にイメージセンサセンサを用いた可動子の位置検知法と新しいフィードバック制御法を開発した。解析により磁気回路パラメータ及び制御ゲインを最適化し，優れた性能を実現した。更に，得られた解析結果をもとに試作機を製作した。今後、本機を用いた実験検証を行っていく予定。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of 2-Degree of Freedom Outer Rotor Spherical Actuator Employing 3-D Finite Element Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahito Tsukano, Yo Sakaidani, Katsuhiro Hirata, Noboru Niguchi, Shuhei Maeda, and Ariff Zaini
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS 巻: VOL.49, NO.5 ページ: 2233-2236
• [雑誌論文] Dynamic Analysis of an Independently Controllable Electromagnetic Spherical Actuator (2013)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Maeda, Katsuhiro Hirata, and Noboru Niguchi
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS 巻: VOL.49, NO.5 ページ: 2263-2266
• [雑誌論文] アウターロータ型球面アクチュエータに関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 塚野聖仁, 平田勝弘, 前田修平, 佟明宇, 新口昇
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: Vol.133, No.1 ページ: 639-644
• [雑誌論文] 広角駆動可能な二自由度球面電磁アクチュエータ (2013)
  • 著者名/発表者名: 堺谷洋, 平田勝弘, 新口昇, 佟明宇, 前田修平
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: Vol.133, No.1 ページ: 64-68
• [雑誌論文] Dynamic Analysis of 3 DOF Actuator Employing 3 D Finite Element Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Mingyu Tong, Katsuhiro Hirata, Shuhei Maeda
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: VOL.131, No.10 ページ: 1240-1245
• [学会発表] 三次元有限要素法を用いたアウターロータ型三自由度球面電磁アクチュエータの特性解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大矢桂資, 平田勝弘, 新口昇, 前田修平, 堺谷洋
  • 学会等名: 電気学会回転機・リニアドライブ・家電・民生合同研究会
  • 年月日: 20130800
• [学会発表] カラーセンサを用いた球面アクチュエータの回転角度センシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 前田修平, 平田勝弘
  • 学会等名: 電気学会回転機・リニアドライブ・家電・民生合同研究会
  • 年月日: 20130800
• [学会発表] アウターロータ型球面アクチュエータのフィードバック制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塚野聖仁, 平田勝弘, 新口昇, 堺谷洋, 前田修平
  • 学会等名: 電気学会静止器・回転機合同研究会
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] Independently Controllable Electromagnetic Spherical Actuator (2012)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Maeda, Katsuhiro Hirata, Noboru Niguchi
  • 学会等名: Proceedings of the International Conference on Electorical Machines (ICEM2012)
  • 発表場所: France
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] Characteristics Analysis of a New Spherical Actuator Employing 3-D FEM (2011)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Maeda, Katsuhiro Hirata
  • 学会等名: Proceedings of IEEE COMPUMAG 2011
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 20110700