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2015 年度 実績報告書

高出力球面誘導モータの性能評価手法の開発と実用性向上のための制御性向上

研究課題

研究課題/領域番号 25420221
研究機関東北学院大学

研究代表者

熊谷 正朗  東北学院大学, 工学部, 教授 (70323045)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード球面モータ / 球面誘導モータ / トルク計測 / 動力計測 / 玉乗りロボット / 6軸力覚センサ
研究実績の概要

本研究は、球面モータの評価手法を開発することと、球面誘導モータの性能向上を目的としていた。本研究の前段階で球面誘導モータの原型は実現していたが、その特性は十分に評価できておらず、改良の指標も明確ではなかった。これは、そもそも球面モータの評価手法が無かったことによる。従来の1軸のモータは、モータから回転角速度とトルク(リニアモータの場合は、直動の速度と推力)を出力させ、これを適宜負荷に吸収させながら、トルク計などで測定すれば良い。この角速度×トルクによって動力が算出でき、入力電力との比が効率となる。一方、球面モータは大きく異なる。角速度は3自由度、すなわち三つの直交軸周りの角速度を合成したものとなり、トルクも同様に3自由度ある。角速度とトルクの回転軸が一致した場合は従来のモータと同様であるが、異なる場合(現在の回転と異なる方向へのトルク出力)があり、たとえば、両者が直交する場合には動力は0となる。よって、球面モータを評価するためには、3軸の回転と3軸のトルクを独立して取得する必要がある。
このために本研究で実証できた方法は、(1)トルクの測定は6軸力覚センサを用いる (2)角速度を外部から与えつつ、球面モータ側でトルクを出力する、ことの組み合わせである。前者については、単軸のモータと異なり回転中心にセンサを置くことができないための提案である。後者については、動力測定の方法として二つ、指定速度に制御したモータを外部から制動することで速度とトルクを生じさせる手法と、一定速度を外的に強要した上でトルクを出す方法があり、両者を試み後者で成果を得た。
当初計画から遅れがあり、モータの改善までは至らなかったが、3年目の成果としてこの手法によりモータの回転中の特性評価を実現したこと、および現実的な民生技術によるモータの少量試作が可能であることを確認し、後続の研究で性能改善を図ることとした。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2016 その他

すべて 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Torque Evaluation Method of Spherical Motors using Six-Axis Force/Torque Sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Kumagai
    • 学会等名
      Int. Conf. Robotics and Automation (ICRA2016)
    • 発表場所
      ストックホルム(スウェーデン)
    • 年月日
      2016-05-18
    • 国際学会
  • [備考] ロボット開発工学研究室

    • URL

      http://www.mech.tohoku-gakuin.ac.jp/rde/

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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