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1メートルストローク、1ナノメートル微動を実現するワイヤレス多自由度小型自走機械

实现1米行程、1纳米微动的无线多自由度紧凑型自走机

基本信息

批准号：
21K03972
负责人：
鳥井昭宏
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Aichi Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

小型自走機械（マイクロロボット）は圧電素子と電磁石によって構成される。圧電素子を用いるため微小動作が可能で、精密位置決めに用いられる。電磁石の電磁力によって位置を保持するため、案内機構を持たない。これらの協調により、インチワームの原理によって平面上で並進・回転できる。インチワームの原理を用いるため、動作範囲に制限がない。動作範囲が広い場合には、移動時間の短縮が実装上の課題となる。さらに、小型であるがゆえに、軽量で外乱の影響を受けやすい。そこで、以下に取り組んだ。磁界結合共振を用いたワイヤレス給電を試みた。給電側とマイクロロボットに共振コイルを用い、マイクロロボットの駆動に必要な電力をワイヤレス給電した。共振コイル同士の相対位置の変化によって送電電力や受電電圧が変動するため、それらの変動が生じない制御方法を適用した。マイクロロボットは、自身が獲得する位置情報や搭載したセンサ情報を外部に通信する必要がある。そこで、QRコードを用いた情報通信の可能性を明らかにした。マイクロロボットの大きさにふさわしい小型マイコン、小型ディスプレイを搭載した。小型ディスプレイにQRコードを表示し、外部に自身の情報を提供した。配線を用いないマイクロロボットの一つとして、電池駆動のマイクロロボットを実現した。市販の乾電池を用いて圧電素子の伸縮させるための昇圧回路を実現した。圧電素子と電磁石を乾電池によって駆動した。マイクロロボットの高速化を目指し、制御周波数とマイクロロボットの移動速度の関係を明らかにした。電磁石の磁性体コアの大きさと電磁石の時定数の関係を明らかにし、マイクロロボットの最高速度を実験的に明らかにした。

Small self-propelled machinery is composed of electric elements and electromagnets. The voltage element is used in small movements, and the precise position is determined in small movements. The electromagnetic force of the electromagnet keeps the position of the electromagnet and the mechanism in the case. The principle of coordination and coordination is to move forward and backward on the plane. The principle of motion control is limited by the range of motion. The problem of shortening the time of movement in different situations is discussed. Small, medium, and large amounts of foreign influence.そこで、以下に取り组んだ。magnetic resonance The power supply side is connected to the resonance circuit, and the power supply is connected to the resonance circuit. The method for controlling the change of the phase position of the resonance is applicable to the change of the transmission power and the reception voltage. It is necessary for Macintosh to obtain its own location information and onboard server information and communicate externally. The possibility of information communication is clear. The size of the box is small, and the size of the box is small. The QR code can be displayed on the small kiosk and its own information can be provided externally. The cable is used to connect the battery and the battery is activated. The voltage increasing circuit of the commercial dry battery is realized by the expansion and contraction of the voltage element. The voltage element and the electromagnet dry cell move together. The relationship between the speed of movement and the number of control cycles is clear The relationship between the time and the maximum speed of the electromagnet is clear.