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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 machine (Makoto) is composed of electric elements and electromagnets. The use of high-pressure electronic elements makes it possible to make small movements, and the use of precise positioning makes it possible to use small movements. The electromagnetic force of the electromagnet is used to maintain the position, and the mechanism within the case is maintained.これらの合により, インチワームの principle and によって plane go hand in hand and return to the dragon. The principle of インチワームの is used and the action range is limited. The movement range is restricted by the situation, and the movement time is shortened and the movement time is shortened and the problem is solved.さらに, small であるがゆえに, and 軽quantity で Foreign disturbances are affected by けやすい.そこで、The followingにtakeりgroupんだ. Magnetic field coupling resonance is used to test the power of the magnetic field. Feeding side とマイクロロボットに resonance コイルを use い, マイクIt is necessary for the ロロボットの槆 to move and the electric power is supplied to the した. Resonance コイル同士のphase 対 position の変化によって energized electric pressure が変动するため , それらの変动が生じない control method を applicable した. It is necessary to obtain the location information of oneself and carry the information of the external communication.そこで, QRコードを用いたinformation communicationのpossibilityを明らかにした. The large マイクロロボットの大さにふさわしいsmall マイコン and the small ディスプレイを are equipped with した. The small size of the QR code is displayed and the external information is provided. Wiring is done with a いないマイクロロボットの一つとして, and the battery is powered by a のマイクロロボットを実成した. Commercially available dry batteries use a high-voltage electronic element and a retractable voltage-rising circuit. Pressure electrons, electromagnets, and dry batteries are used. The high-speed machining tool and the movement speed of the control cycle are related to the speed of the movement. The electromagnet's magnetic body is a large one.