超音波モータを用いた超高速・精緻なマスター・スレーブロボットハンド

采用超声波电机的超高速精准主/从机械手

• 批准号: 15656070
• 负责人: 前野 隆司
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15656070/
• 关键词: 超音波モータ; ロボット; ロボットハンド; マスター・スレーブ・システム

これまでに開発した超音波モータを用いた5指ロボットハンドは,弾性ワイヤの取り付けが困難である,更なる小型化が困難である,といった問題点を有していた。このため,今年度は,二つの改良を行った。ひとつめは,弾性ワイヤの取り付け部の改良である。機構を工夫することにより,弾性ワイヤの取り付けは容易になった。また,弾性ワイヤを用いることの根本的な課題を解決するため,直径30mmのリング状超音波モータに代えて,直径12mmの棒状超音波モータを利用したロボットハンドの設計を行った。ここでは新たに超音波モータの支持軸を利用したトルクセンサも開発し,小型化を目指した。こちらのハンドは,モータの出力が小さい分,高速性は望めないが,ヒトの手とさほど変わらない速度は実現できる上,構造が単純であるため,応用展開が容易であると考えられる。また,超音波モータ制御の高度化のために,非線形性を考慮した動力学モデルの構築も行った。すなわち,圧電素子および振動子を2次系で近似し,回転子と振動子の接触部には離散的にばねおよびダッシュポットを配した解析モデルを構築した。数値計算結果を計測結果と比較した結果,計算結果は,モータの定常回転数および停止時間において計測結果とほぼ定量的に一致し,起動時における遅れ時間および行き過ぎ量も計測結果と定性的な一致を示した。今後は,作成したモータのモデルを用いて制御系を構築し,多自由度運動を行うロボットの制御を高度化する必要がある。

The development of ultrasound is difficult, and miniaturization is difficult. This year, the second year of improvement.ひとつめは,弾性ワイヤの取り付け部の改良である。It is easy for organizations to pay for their work. To solve the fundamental problem, the diameter of the 30mm ultrasonic rod is replaced by the diameter of the 12mm ultrasonic rod. This is a new development in the use of ultrasonic support shafts and miniaturization. The output of the engine is small, the speed is high, the speed is high, the structure is pure, and the expansion is easy. In addition, ultrasonic vibration control is highly developed, and nonlinear dynamics are considered. The second order approximation of the voltage element and the vibration element is constructed by the discrete analysis of the contact part of the vibration element. The calculation results of the numerical values are compared with the measurement results, and the calculation results are consistent with the measurement results of the constant return time and the stop time, and the qualitative measurement results of the start time and the stop time are consistent. In the future, it is necessary to construct a control system for multi-degree-of-freedom motion.

项目成果

Ikuo Yamano, Kenjiro Takemura, Takashi Maeno: "Development of a Robot finger For Five-fingered Hand using Ultrasonic Motors"Proc.IEEE/RSJ Intl.Conference on Intelligent Robots and Systems. 2648-2653 (2003)

Ikuo Yamano、Kenjiro Takemura、Takashi Maeno：“使用超声波电机开发五指手的机器人手指”Proc.IEEE/RSJ 国际智能机器人和系统会议。

山野郁男, 前野隆司: "5指型ハンドのための超音波モータ内蔵型ロボットフィンガの開発"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会'03講演論文集. 03-4. IAI-IF-G6 (2003)

Ikuo Yamano、Takashi Maeno：“开发用于五指手的内置超声波电机的机器人手指”日本机械工程师学会机器人和机电一体化会议 03-4 论文集。 (2003)

Five-fingered Robot Hand using Ultrasonic Motors and Elastic Elements

• DOI: 10.1109/robot.2005.1570517
• 发表时间: 2005-04
• 期刊: Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation
• 作者: I. Yamano;T. Maeno

超音波モータと弾性要素を用いた5指型ロボットハンドの開発

使用超声波电机和弹性元件开发五指机械手

• 发表时间: 2004
• 作者: Takashi Maeno;Kayo Otokawa and Masashi Konyo;戸枝誠,前野隆司;田蔵淳史,前野隆司;H. Kanasugi and T. Maeno;Takashi Maeno;Kayo Otokawa and Takashi Maeno;音川佳代,竹村研治郎,前野隆司;山野郁男,前野隆司
• 通讯作者: 山野郁男,前野隆司

超音波ブレーキの開発

超声波制动器的开发

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本機械学会論文集 71巻703号C編
• 作者: 小山辰也;竹村研治郎;前野隆司
• 通讯作者: 前野隆司