囲い込み制御理論の進展と安全接触可能な高応答多リンクシステムの開発と応用

安全壳控制理论进展及高响应安全接触多连杆系统开发与应用

• 批准号: 20K05016
• 负责人: 南山 靖博
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kurume National College 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05016/
• 关键词: 受動制御; MR流体; MRブレーキ; 安全接触; 本質的安全設計方策; 空気圧ゴム人工筋; 安全工学

市販されていたMRブレーキは種類が少なく大型であり，また生産が中止されたため，独自にMRブレーキを設計し，各実験装置に適したMRブレーキの作製を行っている．これまで学生に任せていた設計を自分で見直し，小型軽量化を向上させ，組み立て中にMR流体が漏れないよう内側のカーラーでもネジを締めるようにし，そのネジを締めると全体が密着する構造にする．強磁性体と非磁性体を効率よく配置することで，MR流体に磁束密度を集中させる．非磁性体の部品作製に３Dプリンタを使用し複雑な形状の部品を作製する．そのMRブレーキを使用し，軸を持ち上げ方向に回転させ，本体にアームと錘を取り付けることで，電圧を上げるとアームが持ち上げ方向に回転し，電圧を下げると重力により下げられる実験装置を作成し，連続位置決めと正弦波軌道追従制御の実験を行う．また，2軸に拡張させ円軌道追従と直線軌道追従を行う．またMRブレーキ２つを作製して組み合わせ，軸に２つの異なる回転をそれぞれに与え，各ブレーキの印加電圧を制御することにより，水平方向の回転を制御する拮抗揺動型MRアクチュエータを作製し，制御実験を行った．さらにこのシステムを2リンクに拡張させ，円軌道追従制御を行う．揺動型空気圧アクチュエータに作製したMRブレーキを取り付け，2軸に拡張させブレーキ制御による円軌道追従と直線軌道追従制御を行う．その他，MRブレーキと空気圧ゴム人工筋を使用し，1対（2本）の人工筋で2軸の制御が可能な装置においては，人工筋の強力な張力に耐えられる高い制動力を持つMRブレーキを作製する．通常，1軸に対してそれぞれ1対以上の人工筋が必要なため，2軸を駆動させるためには2対（4本）の人工筋が必要であるが，２つMRブレーキによって駆動させる軸を切り替えることによって1対の人工筋で2軸を駆動させる．ブレーキを掛けていない状態でのトルクが大きいため，現在新たなMRブレーキを設計する．

City dealers さ れ て い た MR ブ レ ー キ は species less が な く large で あ り, ま た が suspend production さ れ た た め, alone に MR ブ レ ー キ を し design, all be 験 device に optimum し た MR ブ レ ー キ の cropping を line っ て い る. こ れ ま で students に ren せ て い た design を you see straight し で, small 軽 quantitative を upward さ せ, group み made て に MR fluid leaking が れ な い よ う medial の カ ー ラ ー で も ネ ジ を associating め る よ う に し, そ の ネ ジ を associating め る と all が indiscrete す る tectonic に す る. Strongly magnetic body と non-magnetic body を efficiency よく configuration する に とで, MR Fluid に magnetic field density を concentration させる. Non-magnetic bulk component fabrication に3Dプリ タを タを する using <s:1> complex 雑な shape bulk component を fabrication する. そ の MR ブ レ ー キ を use し, shaft を hold ち に げ direction back to the planning さ せ, ontology に ア ー ム と hammer を take り pay け る こ と で, electric 圧 を on げ る と ア ー ム が げ direction on hold ち に back planning し, electric 圧 を under げ る と gravity に よ り under げ ら れ る be 験 device を し consummate, even 続 position definitely め と sine wave track after 従 suppression の be 験 う を line. Youdaoplaceholder0, 2-axis に拡 zhang させ yen orbit chasing 従と, linear orbit chasing 従を line う. ま た MR ブ レ ー キ 2 つ を cropping し て group み close わ せ, shaft に 2 つ の different な る back planning を そ れ ぞ れ に and え, each ブ レ ー キ の Inca electric 圧 を suppression す る こ と に よ り, horizontal の back planning を suppression す る antagonism against 揺 moving type MR ア ク チ ュ エ ー タ を as し, suppression be 験 を line っ た. Youdaoplaceholder0 に拡 システムを システムを2リ <e:1> に拡 に拡 zhang させ, yen track 従 system を line う. 揺 moving type empty 気 圧 ア ク チ ュ エ ー タ に cropping し た MR ブ レ ー キ を り pay け, 2 axis に company, zhang さ せ ブ レ ー キ suppression に よ る has drifted back towards &yen; track after 従 と linear orbit after 従 suppression う を line. そ の him, MR ブ レ ー キ と empty 気 圧 ゴ を use し ム artificial muscle, 1 (2) seaborne の artificial muscle で の 2 axis suppression が may な device に お い て は, artificial muscle の powerful に な tension resistance え ら れ る high い braking を hold つ MR ブ レ ー キ を cropping す る. Normally, 1 shaft に し seaborne て そ れ ぞ れ above 1 polices の artificial muscle が necessary な た め, 2 axis を 駆 dynamic さ せ る た め に は 2 (4) seaborne の artificial muscle が necessary で あ る が, 2 つ MR ブ レ ー キ に よ っ て 駆 dynamic さ せ る shaft cut を り for え る こ と に よ っ て 1 の artificial muscle で seaborne 2 axis を 駆 dynamic さ せ る. Hang ブ レ ー キ を け て い な い state で の ト ル ク が big き い た め, now the new た な MR ブ レ ー キ を design す る.

项目成果

人工筋とMRブレーキによる直線軌道追従制御

使用人工肌肉和 MR 制动器的线性轨迹跟踪控制

• 发表时间: 2020
• 作者: 佐川安正;高橋奈津美;弓削哲史;鬼塚優弥，石橋拓巳，南山靖博，清田高徳
• 通讯作者: 鬼塚優弥，石橋拓巳，南山靖博，清田高徳

MR流体による揺動型2リンクマニピュレータの受動制御

使用 MR 流体被动控制摆动二连杆机械手

• 发表时间: 2022
• 作者: HUANG Ti-Sheng;KAWABATA Nobuyoshi;SEIKE Miho;HASEGAWA Masato;TANAKA Futoshi;CHIEN Shen Wen;SHEN Tzu Sheng;髙橋良志，南山靖博，清田高徳，杉本旭
• 通讯作者: 髙橋良志，南山靖博，清田高徳，杉本旭

開発したMRブレーキを用いた受動制御によるアームの持ち上げ操作

使用开发的MR制动器通过被动控制手臂的提升操作

• 发表时间: 2021
• 作者: 堀口翔伍;津田和城;細山亮;渡部大輔;南山靖博
• 通讯作者: 南山靖博

MR流体を用いた持ち上げ操作の受動制御

使用 MR 流体被动控制提升操作

• 发表时间: 2020
• 作者: 南山靖博;村上奨;清田高徳;杉本旭
• 通讯作者: 杉本旭

小型ＭＲブレーキによる倒立振子の振り上げ制御

使用小型 MR 制动器控制倒立摆的摆动

• 发表时间: 2020
• 作者: 大高雅也;佐藤信也;南山靖博，西津裕一郎，清田高徳，杉本旭
• 通讯作者: 南山靖博，西津裕一郎，清田高徳，杉本旭