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

使用球形超声波电机的空间和高真空机械手的开发

• 批准号: 08650310
• 负责人: 遠山 茂樹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650310/
• 关键词: 球面モータ; 超音波モータ; 低速・高トルク; 宇宙空間用マニピュレータ; 高真空用マニピュレータ

本研究において製作した宇宙空間及び高真空空間用マニピュレータは各関節部に摩擦駆動である超音波モータを使用している。これは従来の電磁モータに比べ構造が簡単で低速・高トルクという特性があるからである。また、超音波モータのロータ形状を球にして2〜4枚のステ-タで挟み込むことによって1関節あたり最大3自由度を持たせる事に成功した。従来型の球面超音波モータでは摩擦駆動で在るにもかかわらず高い押付圧を負荷する事ができないでいた。これはステ-タの櫛歯の付け根の剛性が低いために高い押付圧を負荷すると変形を起こしてしまい駆動力がロータに伝わらない為であった。本研究においては従来のBsBmよりも剛性の高いSUSを使用する事で従来のものより4割増しの駆動トルクを得るに至った。また、ステ-タの形状はロータと密接するように設計されていた従来型では内側の回転が負荷の役割を果たしてしまう事が判明したので内側を削り取った新型を採用した。これにより従来型の4倍の駆動力をロータに与える事が可能となった。宇宙空間・高真空状態において留意しておかなければならない点は、まず重力は存在しないが慣性力は存在するので、急激な運動エネルギ変化を生じさせるような駆動方法は使用できない。そこで速度制御用のパラメータの位相差を起動・停止・方向変換時に変化させるようにプログラムを組んだ。太陽風等の影響は減速器が必要の無いぶん、小型化できるので影響を受け難くできるものと思われる。また、高真空状態での留意点は潤滑が全く効かない事と対流が存在しないために内部の熱が問題となる事である。しかし、超音波モータは摩擦駆動なので潤滑の必要がない。熱問題からは逃げる事ができないが、ステ-タ・ロータの最適材質・最適設計を行う事で実用レベルにまでに達した。故に球面超音波モータを利用した宇宙空間用マニピュレータは極めて有効であると結論付けられる。

This study に お い て making し た space and び high vacuum space with マ ニ ピ ュ レ ー タ は masato each section department に friction 駆 dynamic で あ る ultrasound モ ー タ を use し て い る. こ れ は 従 to の electromagnetic モ ー タ に than べ tectonic が Jane 単 で low speed, high ト ル ク と い う features が あ る か ら で あ る. ま た, ultrasound モ ー タ の ロ ー タ shaped を に し て 2 ~ 4 rounds の ス テ - タ で carry み 込 む こ と に よ っ て section 1 masato あ た り biggest 3 dof を hold た せ る matter に success し た. 従 type to の spherical ultrasound モ ー タ で は friction 駆 dynamic で in る に も か か わ ら ず い detain pay high 圧 を load す る matter が で き な い で い た. こ れ は ス テ - タ の comb 歯 の pay け root の が low rigidity い た め に い detain pay high 圧 を load す る と - shaped を up こ し て し ま い 駆 power が ロ ー タ に 伝 わ ら な い for で あ っ た. This study に お い て は 従 to の BsBm よ り も high rigid の い SUS を use す る matter で 従 to の も の よ り 4 cut raised し の 駆 dynamic ト ル ク を have る に to っ た. ま た, ス テ - タ の shape は ロ ー タ と contact す る よ う に design さ れ て い た 従 type to で は medial の back planning が load の "を cut fruit た し て し ま う matter が.at し た の で inside を cut り take っ た new を し た. <s:1> れによ 従 従 is expected to generate <s:1> four times the 駆 power をロ タに タに タに and える event が possibly となった. Space, high vacuum に お い て advertent し て お か な け れ ば な ら な い は, ま ず gravity は exist し な い が inertial force は exist す る の で, nasty shock な エ ネ ル ギ variations change を raw じ さ せ る よ う な 駆 dynamic approaches は で き な い. Youdaoplaceholder0 そ で で speed control official <s:1> パラメ タ タ <s:1> position difference を start, stop, direction change に change させるようにプログラムを group んだ. Solar wind influences の は reducer が の without necessary い ぶ ん, miniaturization で き る の で を by け difficult く で き る も の と think わ れ る. ま た, high vacuum で の attention point は lubrication が く all unseen か な と い matter flow exist が し seaborne な い た め に の internal heat が と な る matter で あ る. <s:1> な <s:1>, ultrasound モ, タ,, friction 駆, な, で, lubrication <e:1>, necessary がな で. Thermal dissipation か ら は fled げ る matter が で き な い が, ス テ - タ · ロ ー タ の optimum material, the optimum design を doeth う で be used レ ベ ル に ま で に da し た. So the に spherical ultrasound モ ー タ を using し た space with マ ニ ピ ュ レ ー タ は extremely め て have sharper で あ る と conclusion pay け ら れ る.

项目成果

遠山茂樹: "Development of Advanced Multi degree of freedom Spherical Ultrasonic Motor" Proceedings of the 3rd FRANCE-JAPAN CONGRESS & 1st EUROPE-ASIA CONGRESS on MECHATRONICS. 2. 878-882 (1996)

Shigeki Toyama：“先进多自由度球形超声波电机的开发”第三届法国-日本大会和第一届欧洲-亚洲机电一体化大会论文集 2. 878-882 (1996)。

遠山茂樹: "Development of New Generation Sherical Ultrasonic Motor" Proceedings 1996 IEEE International Conference on ROBOTICS AND AUTOMATION. 3. 2871-2876 (1996)

Shigeki Toyama：“新一代 Sherical 超声波电机的开发”1996 年 IEEE 国际机器人与自动化会议论文集。3. 2871-2876 (1996)

遠山茂樹: "Development of a New Type of Multi degree of freedom Spherical Ultrasonic Motor" PROCEEDINGS OF THE JAPAN・USA SYMPOSIUM ON FLEXIBLE AUTOMATION-1996-. 1. 367-370 (1996)

Shigeki Toyama：“新型多自由度球形超声波电机的开发”日本・美国柔性自动化研讨会论文集-1996- 1. 367-370 (1996)。

遠山 茂樹: "DEVELOPMENT OF A NEW SPHERICAL ULTRASONIC MOTOR" 27th International symposium on Industrial Robots ROBOTICS TO WARDS 2000. 453-457 (1996)

富山茂树：“新型球形超声波电机的开发”第 27 届工业机器人国际研讨会 ROBOTICS TO WARDS 2000. 453-457 (1996)