複数の固有振動の縮退に基づく多自由度超音波モータの開発

基于多重固有振动简并性的多自由度超声波电机研制

• 批准号: 09750271
• 负责人: 前野 隆司
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750271/
• 关键词: 超音波モータ; アクチュエータ; 多自由度; 振動; 固有振動数; 固有モード; 有限要素法; モータ

ロボットアームやマニピュレー夕の高度化を実現するためには,多自由度運動を行いうる小型高精度アクチュエー夕の開発が不可欠である.超音波モータは,単位体積あたりの出力パワーが大きいこと,高保持トルク特性を有すること,高トルク特性を有すること,単純構造,静粛性,高制御性などの特徴を有することから,多自由度運動を行うロボットアームやマニビュレータの駆動用に適している.このため,本研究の1年目(平成9年度)には,単一の振動子によって球状の回転子を任意の軸周りに回転させることのできる3自由度超音波モータの構造を提案し,その基本特性を計測した.ただし,出力トルクが小さい,振動子の振動と回転子の回転の関係が不明である,制御法が確立されていないなどの問題があった.このため,本研究の2年目では,まず,回転子と振動子の間の接触状態を解析する手法を開発した.本手法によれば,まず,回転子・振動子間の固着・滑り状態を計算することができる.また,振動子の振動方向と回転子の回転軸方向の関係,回転速度と負荷トルクの関係,接触部における摺動損失,モータの効率などを求めることができる.これらのモータ基本特性のモータ設計変数変化に対する感度を計算することによって,モータの性能向上のための指針を得ることができた.なお,モータの速度負荷特性の計測も行い,解析結果と比較検討することによって,本解析の妥当性を確認した.今後は,本解析を用いて,接触部の弾性摩擦材構造の最適設計を行い,モータの出力パワーおよび効率の向上をめざす.

ロ ボ ッ ト ア ー ム や マ ニ ピ ュ レ ー skarn の を empirically be presently す る た め に は, multi degree of freedom movement line を い う る small precision ア ク チ ュ エ ー skarn の open 発 が not owe で あ る. Ultrasound モ ー タ は, 単 volume あ た り の output パ ワ ー が big き い こ と, high maintain ト ル ク features を have す る こ と, high ト ル ク features を have す る こ と, 単 pure structure, static 粛 sex, high system royal sex な ど の, 徴 を have す る こ と か ら, multi degree of freedom movement line を う ロ ボ ッ ト ア ー ム や マ ニ ビ ュ レ ー タ の 駆 use に optimum し て い る. こ の た め, this study の under 1 year (9 year pp.47-53) に は, 単 a の vibrator に よ っ て globular の planning sub を back any の shaft weeks り に back planning さ せ る こ と の で き る 3 dof ultrasound モ ー タ の tectonic を proposal し そ の basic characteristics を measuring し た. た だ し, output ト ル ク が small さ い, vibration son の と returning the planning sub の planning の masato is unknown が で あ る, suppression method が establish さ れ て い な い な ど の problem が あ っ た. こ の た め, this study の 2 years で は, ま ず, son back to planning と vibrator の の contact state between を parsing す る gimmick を open 発 し た. This technique に よ れ ば, ま ず, back to the planning, vibration son between の fixation, slippery り state を computing す る こ と が で き る. ま た, direction of vibration son の と planning の son back to back the planning axis の masato, back to the planning speed と load ト ル ク の masato, contact part に お け る dynamic loss, モ ー タ の sharper rate な ど を o め る こ と が で き る. こ れ ら の モ ー タ basic characteristics の モ ー タ design - for - に す seaborne を る sensitivity calculation す る こ と に よ っ て, モ ー タ の performance up の た め を の Pointers to る こ と が で き た. な お, モ ー タ の speed load characteristic の measuring も い, analytical results と beg す 検 る こ と に よ っ て, this resolution の justice を confirm し た. Future は. This analytic を い て, contact part の 弾 sex の friction material structure optimal design を い, モ ー タ の output パ ワ ー お よ び sharper rate の upward を め ざ す.

项目成果

前野隆司 他: "単一の振動子を用いた多自由度超音波モータの駆動特性" 第16回日本ロボット学会学術講演会講演論文集. 3G2-2. 3G2-2 (1998)

Takashi Maeno 等人：“使用单个传感器的多自由度超声波电机的驱动特性”第 16 届日本机器人学会年会记录 3G2-2 (1998)。

前野隆司、竹村研治郎: "縦振動と曲げ振動を用いた多自由度超音波モータの設計" 日本機械学会第75期通常総会講演会講演論文集. No.98-1(未定). (1998)

Takashi Maeno、Kenjiro Takemura：“利用纵向振动和弯曲振动的多自由度超声波电机的设计”日本机械工程学会第 75 届普通大会论文集第 98-1 号（TBD）。 1998）

前野隆司 他: "縦振動と横振動の縮退に基づく多自由度超音波モータの開発" 日本ロボット学会誌. 16・8. 1115-1122 (1998)

Takashi Maeno 等：“基于纵向和横向振动简并性的多自由度超声波电机的开发”日本机器人学会杂志 16・8（1998 年）。

竹村研治郎、前野隆司: "複数の固有振動を用いた多自由度超音波モータの開発" ロボティクス・メカトロニクス講演会'98講演論文集. No.98-4(未定). (1998)

Kenjiro Takemura、Takashi Maeno：“利用多种自然振动开发多自由度超声波电机”，机器人和机电一体化会议 98 号会议记录（TBA）。