微小機械システムの機械要素および機構に関する基礎的研究

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本研究は,パンタグラフ機構を含むマイクロマニピュレ-タのための力計測用センサ(これを多数分布させた場合には分布形力覚センサとなり,1つのハンドに組み込む場合にはそのハンドに作用する力が計測可能な機械要素)の形状寸法の微小化に伴う変位特性,力特性を理論的ならびに実験的に明らかにし,センサを含む機構の使用方法に応じて,センサの最大寸法,感度を入力変数として,センサの詳細な形状寸法を決定できるシステムを開発したものである.まず,1センサ直角3方向の力を計測可能な機械要素(力覚センサ)を提案し,エンジニアリングワ-クステ-ションを用いて,センサの形状寸法の微小化に伴い,センサ部の長さ,厚さ,幅,力の作用点までの距離等がセンサの変化および力特性に及ぼす影響を理論的に明らかにし,感度を最大にするセンサ測定部の設置箇所を明らかにしている.ついで,ワイヤ放電加工機を用いて,センサ(12×12×3mm)を試作し,実験解析を行い,理論結果が実験結果とほぼ一致することを明らかにしている.さらに,センサの形状寸法の設計指針を得るために,理論を用いて,種々な寸法を与えて,センサの変位および力の関係を表す係数を無次元化して求め,これを整理して,グラフ表示を行い,このグラフを用いた各種入力変数(センサの最大寸法および感度)に対する設計変数(センサの詳細な形状寸法)を容易に決定できるシステムを構築し,理論の適用範囲を明らかにするとともに,微小機械システムの機械要素および機構に関する設計指針を得ている.