新しい液圧アクチュエータを応用した極限環境用マニピュレータの開発

使用新型液压执行器开发适用于极端环境的机械手

• 批准号: 05650158
• 负责人: 横田 眞一
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650158/
• 关键词: アクチュエータ; 液圧駆動; 極限環境; マニピュレータ; FHA; 外乱推定オブザーバ; ロバスト制御; 高速弁

ここで用いている著者らの開発したフレキシブルハイドロウリックアクチュエータ(FHA)は液圧の大きな弱点となりうる漏れがなく,また摺動部がないため潤滑の必要がないという優れた特長をもち、ほかのアクチュエータと比較して出力/自重比の点でもはるかに優れている.この利点を生かして、試作した2本のFHAを用いた1自由度回転関節形マニピュレータの概略図を示す.この場合内圧の立ち上がりがシステムの動特性を大きく支配するので内圧制御が重要になる.FHAを応用したマニピュレータシステムの回転角度制御に際し,FHAの体積変化による流量補償を加えた内圧制御を付加することによる制御系の安定化を行ない、変位フィードバックのみの制御に比べ内圧および変位の応答性が十分に改善されることを確かめている(文献1参照).またマニピュレータの姿勢変化およびハンドリング負荷の有無による関節周りの慣性モーメントの変化などによるシステムの大きな特性変動に対して影響を受けない制御系を実現するために,外乱オブザーバを用いた外乱推定補償形ロバスト制御系を本マニピュレータシステムに適用し,実験とシミュレーションを通じて、サーボ弁の中立点ずれ、ループゲインの大幅な変化(100%)、また関節周りの慣性負荷の3倍の変化などにこの制御手法が有効に働くことを確かめている(文献1参照).さらに、真空のような極限環境で使用可能な液圧マニピュレータ用アクチュエータの駆動には漏れのない高速弁が必要となるため、ここでは両側をベローズで封印したスプール弁を,申請者らが高速弁の駆動に用いている積層ピエゾ素子で駆動する新たな高速3方弁の試作を行った.スプール駆動用のピエゾ素子に起因するヒステリシスなどの非線形特性の影響を低減するため外乱オブザーバを用いたロバスト制御と推定速度フィードバックをマイナーな部分にも応用して、300Hzの高応答性を実現している(文献2参照).

The hydraulic pressure of the hydraulic fluid is large and weak, and the hydraulic fluid of the hydraulic fluid. This is the first time I've ever seen an FHA with a degree of freedom. In this case, the internal pressure control is important for the dynamic characteristics of the internal pressure control system. The FHA is used for the adjustment of the internal pressure control system. Compared with the internal pressure, the responsiveness of the variable position is greatly improved (ref. 1). The change of attitude of the joint and the change of inertia of the joint are affected by the change of the control system. The change of attitude of the joint and the change of inertia of the joint are affected by the change of inertia of the joint and the change of inertia of the joint. The change of inertia of the joint and the change of inertia of the joint are affected by the change of inertia of the joint and the change of inertia of the joint. The neutral point of the joint function, the large change of the joint function (100%), the three-fold change of the inertia load of the joint cycle, and the control method are both effective and accurate (ref. 1). In addition, in the extreme environment of vacuum, the use of liquid pressure is necessary for high speed operation, and the application of high speed operation is necessary for high speed operation. The influence of non-linear characteristics on the cause of the motion of the element is reduced, and the high response of 300Hz is realized (see Document 2).

项目成果

1)横田眞一,不破昭彦: "宇宙環境用FHAアクチュエータに関する研究 第5報外部漏れのない高速弁のオブザーバを用いた高精度制御" 平成5年秋季油空圧講演会講演論文集. 57-60 (1993)

1）Shinichi Yokota，Akihiko Fuwa：“空间环境FHA执行器的研究第5部分：使用无外部泄漏的高速阀的观测器进行高精度控制”1993年秋季液压和气动会议论文集57-60（1993年）。 ）

1)横田眞一,小松健浩: "FHAを用いたマニピュレータアームの制御" 日本機械学会論文集. 59. 3390-3396 (1993)

1) Shinichi Yokota、Takehiro Komatsu：“使用 FHA 控制机械臂”，日本机械工程师学会汇刊 59. 3390-3396 (1993)。