球面超音波モータを用いた宇宙空間及び高真空用マニピュレータの開発

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一関節で多自由度駆動のできる球面モータとして、3自由度型の球面超音波モータを開発した。ロータリーエンコーダを複数組合せたセンサにより、ロータの姿勢を検出し、±1°の精度でロータの姿勢制御を行った。また昨年から懸案となっている3自由度非接触センサの開発を行い、±1°以内の測定精度でロータ姿勢の検出ができた。以下にその結果について報告する。1.ホール素子を用いた位置検出機構3自由度球面超音波モータの姿勢検出法を開発するために、永久磁石によって発生した空間磁束密度を解析し、ニューラルネットワークを用いた3自由度球面モータの姿勢検出実験を行った。実験により、永久磁石とホール素子を用いた非接触姿勢検出法の開発に成功した。今までのこのシステムの測定した最大誤差は3自由度では±1.8度である。外乱ノイズの影響、対象とする磁界の変化の非線形性を和らげる方法などについて研究を進め、さらに測定精度を挙げていく方針である。2.3自由度球面超音波モータ4つのそれぞれ異なった向きを持つステ-タを用いて、ロータに3自由度での動作をさせ、シミュレーションの結果とほぼ同等の結果となることを確認した。またオイラ角とオイラパラメータを用いた3自由度でのロータの姿勢制御法を考案し、実際に制御を行い±1°以内の精度での動作を確認した。また、動作速度制御など、実際の制御法の改良により、位置決め精度を向上させることができる可能性を示した。