圧電素子を利用したセルフセンシング・マイクログリッパの開発に関する研究

利用压电元件的自传感微夹持器的研制研究

• 批准号: 09750306
• 负责人: 大嶋 和彦
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Daido Institute of Technology
• 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-09750306/
• 关键词: セルフセンシング・アウチュエータ; 圧電素子; マイクログリッパ; ソフトハンドリンググリッパ; 力制御; セルフセンシング・アクチュエータ; 力(ちから)制御

圧電素子の圧電効果と逆圧電効果を一片の素子で同時に利用することにより,センシングとアクチュエーションを同時に行おうとするセルフセンシング・アクチュエータ(SSA)をより実用的なものにするために,2年間の研究の後半である本年度では,バイモルフ型の圧電素子をSSAとして機能させることによって,小型軽量で柔らかな把握が可能であるソフトハンドリング・グリッパの把握力制御に応用することを試み,以下の成果・知見を得た.(1) グリッパに物体を把持させ,物体の有無によるセルフセンシング電圧の違いから接触力を推定するアルゴリズムを構成することにより,独立な力センサを必要としない接触力検出法を提案した.(2) 提案した接触力検出法は,制御電圧とセルフセンシング電圧の2種類の信号を用いて接触力を検出するが,この検出過程は把握対象物の剛性に依存しないという特長をもつ.(3) 目標把握力をステップ関数および正弦波関数の2種類に設定して,剛性の異なる3種類の把握対象物に対して把握力制御を実施したところ,いずれの物体に対しても良好な力制御を実現することができ,独立な力センサおよび把握対象物の剛性情報を必要としない本手法の有効性を確認することができた.(4) 把握対象物やグリッパのモデル化の際に無視したダイナミクスやモデル化誤差の影響から,把握力にはわずかではあるが定常偏差が残った.さらに高精度な把握力追従を目指すには,これらを考慮した制御系設計を行い,提案した力検出法を改善することが今後の課題として確認された.

The voltage effect and reverse voltage effect of the voltage element are simultaneously utilized by a single element. The following results were obtained from the experiment on the control of force in small and medium size vehicles. (1)A contact force estimation method is proposed for estimating the contact force of an object when the object is held. (2)The contact force detection method proposed in this paper is to control the voltage and the signal of two kinds of voltage. The contact force detection process depends on the rigidity of the object. (3)The objective is to control the force of the object and to control the force of the object according to two kinds of parameters, i.e., the stiffness of the object and the stiffness of the object. (4)To grasp the object's structure, to ignore the influence of the structure error, to grasp the stability deviation. To improve the accuracy of force tracking, we should consider the design of control system and confirm the future problems.

项目成果

T.Takigami(指導学生): "Application of Self-Sensing Actuator to Control of Cantilever Beam" Proceedings of 1997 American Contrl Conference. Vol.3. 1867-1872 (1997)

T.Takigami（导师）：“自感知执行器在悬臂梁控制中的应用”，1997 年美国控制会议论文集，第 3 卷（1997 年）。

T.Takigami: "Application of Self-Sensing Actuator to Control of a Soft-Handling Gripper" Proceedings of IEEE Intr.Conterence on Control Appl.902-906 (1998)

T.Takigami：“自感应执行器在软处理夹具控制中的应用”IEEE Intr.Conterence on Control Appl.902-906 (1998)

河合正(指導学生): "ソフトウェア電荷制御による圧電素子のヒスレリシス補償" 電気学会第9回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文集. 275-278 (1997)

Tadashi Kawai（指导学生）：“通过软件充电控制对压电元件进行Hisleresis补偿”日本电气工程师学会第九届电磁力相关动力学研讨会论文集275-278（1997）。

河合,正(指導学生): "ソフトウェア電荷制御による圧電素子のヒステリシス補償" 電気学会第9回電磁力関係のダイナミックスシンポジウム講演論文集. 275-278 (1997)

Tadashi Kawai（指导学生）：“使用软件充电控制的压电元件的磁滞补偿”日本电气工程师学会电磁力第九届动态研讨会论文集275-278（1997）。

T.Takigami(指導学生): "Application of Self-Sensing Actuator to control of Cantilever Beam" Proceedings of 1997 American Control Conterence. Vol.3. 1867-1872 (1997)

T.Takigami（导师）：“自感知执行器在悬臂梁控制中的应用”1997 年美国控制会议论文集，第 3 卷（1997 年）。