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:
  • 金额:
    $ 2.75万
  • 依托单位:
  • 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.

项目成果

期刊论文数量(72)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Wireless Power Transfer System to a Small Mobile Robot with Load Fluctuation
负载波动的小型移动机器人的无线电力传输系统
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Suguru Mototani;Shuhei Otake;Kae Doki;Akihiro Torii,
  • 通讯作者:
    Akihiro Torii,
インチワーム型マイクロロボットの変位
尺蠖式微型机器人位移
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    K. Takahashi;and K. Takaki;松田裕亮,鳥井昭宏,元谷卓,道木加絵
  • 通讯作者:
    松田裕亮,鳥井昭宏,元谷卓,道木加絵
小型移動ロボットの電磁石のコアの長さと移動速度
小型移动机器人电磁铁芯的长度和运动速度
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Makoto Jinno;Ryosuke Nonoyama;Iulian Iordachita;松田裕亮,高島颯太,鳥井昭宏,元谷 卓,道木加絵
  • 通讯作者:
    松田裕亮,高島颯太,鳥井昭宏,元谷 卓,道木加絵
3 自由度インチワー ムの垂直荷重特性
三自由度尺蠖垂向载荷特性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Makoto Jinno;Iulian Iordachita;高島颯太,松田裕亮,鳥井昭宏,元谷 卓,道木加絵
  • 通讯作者:
    高島颯太,松田裕亮,鳥井昭宏,元谷 卓,道木加絵
圧電素子を用いた浮上機構の電気信号
使用压电元件的悬浮机构的电信号
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    河合亮佑;髙島颯太;鳥井昭宏;元谷 卓;道木加絵
  • 通讯作者:
    道木加絵
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圧電素子のオンオフ制御を用いた3自由度ミニチュアロボットの動作解析
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    15760185
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 2.75万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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    12750389
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 2.75万
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    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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    09750528
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 2.75万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

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    1995
  • 资助金额:
    $ 2.75万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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通用机械与超小型自行式机械共存协作,实现精密作业
  • 批准号:
    06750118
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 2.75万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
精密加工計測用の超小型自走機械とその組織化制御
用于精密加工和测量的超紧凑自走式机床及其组织控制
  • 批准号:
    05750114
  • 财政年份:
    1993
  • 资助金额:
    $ 2.75万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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