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脳外科手術のためのマイクロ多指ハンドの開発

开发用于脑外科手术的微型多指手

基本信息

批准号：
19J21092
负责人：
出原俊介
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はマイクロ多指ハンドのアクチュエータとして，二種類のマイクロリニア超音波モータを開発し，その基本的な性能評価を行った．一つ目のリニアモータは，ステータが高さと幅が2.6mm，長さが2.2mmの直方体型リニア超音波モータである．ステータは，駆動原理である振動モードの振動振幅が大きくなるように電流値やQ値，k値を基に設計を行った．モータの性能はスライダ速度の過渡応答で評価し，印加電圧100Vppで推力約15mN，速度約70mm/sであることを確認した．また，このモータは優れた分解能を有しており，スライダを約1μmの微小変位で動かすことが可能である．二つ目のリニアモータは，ステータが高さと幅が4.5mm，厚さが0.9mmの薄型リニア超音波モータである．このモータは駆動原理に平板の固有振動モードを使用しており，従来のリニア超音波モータより駆動方向に薄く（短く）設計することができる．このモータの性能は電圧100Vppで約13mNの推力と約90mm/sの速度でスライダを動かすことができる．さらに，このモータに小型のレンズユニットを取り付けて，イメージセンサの前に設置し，オートフォーカスをさせるデモンストレーションも実施している．マイクロリニア超音波モータを制御するために，ハイスピードカメラを用いたビジュアルフィードバックシステムを構築した．超音波モータは印加する交流電圧の周波数，電圧振幅，位相差によって制御することができ，スライダを数マイクロメータ単位で任意の位置に移動させることができる．開発したマイクロリニア超音波モータは，マイクロ多指ロボットハンドのアクチュエータとして十分な性能を示しており，試作した全長約10mmのロボットフィンガを駆動させることに成功している．

In this study, two kinds of ultrasonic waves were developed, and the basic performance evaluation was carried out. The height and amplitude of the ultrasonic wave are 2.6mm and 2.2mm respectively. The vibration amplitude of the vibration is large, the current value is Q, and the k value is based on the design. The performance of the engine is evaluated in terms of speed transition, with an applied voltage of 100Vpp, thrust of about 15mN, and speed of about 70mm/s. The resolution of this problem can be achieved by a small movement of about 1μm. The two eyes are very thin, the height is 4.5mm, the thickness is 0.9mm, and the ultrasound is very thin. The natural vibration of a flat plate is based on the principle of vibration. The ultrasonic wave is transmitted from the plate. The performance of the motor is 100Vpp, about 13mN thrust, and about 90mm/s speed. In addition, the small size of the mobile phone can be selected from the mobile phone, the mobile phone can be selected from the mobile phone, the mobile phone can be selected from the mobile phone, and the mobile phone can be selected from the mobile phone. The structure of the ultrasonic wave is as follows: Ultrasonic wave frequency, voltage amplitude, phase difference, phase difference The development of ultrasonic wave is very successful. It is about 10mm in length.