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本研究は多関節ロボットがクリーンルーム内で作業を行う際に問題となる関節部の機械的接触部から発生する油飛沫や塵埃ををなくすことを目的とする。このために、関節部の軸受およびアクチュエータを磁気軸受の原理に基づいて非接触支持することを提案し、その基礎研究を行った。昭和62年度から63年度にかけて行った研究の成果を以下に述べる。
1.ロボットの関節要素として磁気軸受を用いるときの磁気軸受関節の構造を検討し、機構学と制御方式の観点から評価した。
2.現在提案されているロボットアームの構造を調査し、力学的考察より、磁気軸受関節を用いることに適したロボットを選定した。
3.2の結果と電磁気学の考察から、磁気軸受関節の構造、材質、コイルの形状、巻数、およびロボットアーム全体の寸法、材質、モータの性能などを決定し、ロボットの設計、試作を行った。
4.3で試作した装置を制御するための方法を検討し、その結果に基づいてフィードバック回路、駆動用アンプなどの制御装置を製作した。
5.モータの基本性能や磁気軸受の吸引力の特性などの解析、ロボット各部の重量や慣性モーメントなどの諸元の測定を行い制御パラメータを決定した。
6.5の結果にしたがってロボットの浮上実験を行った結果、磁気軸受を用いたロボットが実現可能であることがわかった。また磁気軸受関節の能動的な制御により試作したロボットは、精密位置決め、力制御、力計測、振動防止などの機能を有することを確認した。
今後は、(1)磁気軸受関節の持つ性能や機能を定量的に評価する。(2)ロボットのダイナミクスを考慮し、高速化や振動の防止をめざす。(3)全ての関節の支持および駆動機構が非接触になるような完全非接触ロボットを開発する。などの点について研究を行う予定である。
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