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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。

A small self-propelled mechanical device (ロロボットロロボット) is composed of と piezoelectric particles と and によって electromagnetic stones される. The voltage element を is determined by をるため. Minor movements が may で, and precise positions are determined by めにられるられる. The electromagnetic force によって position of the electromagnetic stone is を maintained at するため, and the internal institution を holds たなたな. The principle of <s:1> れられら coordinating による, and the principle of <s:1> チワチワチワムム <s:1> principle on the によって plane で advancing and returning 転でるる. The principle of を is based on をるため, and the action norm is 囲に to limit がながな. The action scope 囲が broad に occasions にに and the reduction of movement time <s:1> が are actually set as the topic となる. Youdaoplaceholder0, small であるがゆえに, 軽 quantity で external chaos <s:1> influence を is affected by けやすで. Youdaoplaceholder0 でで, take the に group んだ. Magnetic field bonding resonance を power を test みた with をたワヤレスヤレスヤレス. To electricity side とマイクロロボットに resonance コイルをい, マイクロロボットの駆 dynamic にな necessary power をワイヤレス to electricity した. Resonance コイル with James のの dominated position - the によって sending power や by electricity 圧が - move するため, それらの - move が raw じないを suppression method applicable した. マイクロロボットは, own がする location intelligence や carry したセンサ intelligence を external に communication する necessary がある. そこで, QR コードを with いた intelligence communication の possibility を Ming らかにした. The large さにふさわさにふさわロロボットロロボット, the small コココ, and the small ディスプレを are equipped with <s:1> た. Small ディスプレににQRコドをドをドを indicates that <s:1>, external に and its own <s:1> intelligence を provide たた. The wiring を uses をな <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> ロロボットてててててて, and the battery 駆 is driven by <s:1> ロロボットをロロボットをロロボットをロロボットを and currently shows たた. The <s:1> て voltage element <s:1> stretchable させるため <s:1> boost circuit for commercially sold <s:1> dry batteries を is を and the actual situation is <s:1> た. Piezoelectric element と electromagnetic stone を dry battery によって駆た. The high-speed を eye pointing <s:1>, the frequency of the control ととロロボットロロボットロロボット the speed of movement <e:1> is related to を and ららにたたたたたたた the speed of movement <e:1>. Electromagnet の magnetic body コアの big きさと electrical magnet の destiny の masato を and Ming らかにし, マイクロロボットの top speed を be 験に Ming らかにした.