Development of an Inchworm-type 6-DOF Positioning Device

尺蠖式六自由度定位装置的研制

• 批准号: 23560302
• 负责人: TORII Akihiro
• 金额: $ 3.41万
• 依托单位: Aichi Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23560302/
• 关键词: 精密位置決め; 圧電アクチュエータ; 多自由度アクチュエータ; インチワーム; 多自由度; 圧電素子

An inchworm is a device which has unlimited working area with small displacement. A piezoelectric actuator (piezo) realizes one micron or smaller deformation. In order to manufacture free-form surface, six degree-of-freedom (6-DOF) positioning device is required; 3-DOF for linear motion and 3-DOF for rotational motion. The developed positioning device is an inchworm based hexapod. It consists of six piezos and six electromagnets. The linear slides in the hexapod are replaced by the stacked-type piezos. Six electromagnets are placed between two piezos. Three electromagnets at the bottom touch the base, and the other three support a platform. Tilt motion is obtained by a hemisphere platform. The electromagnets' excitation and the piezos' deformation are determined by the desired motion. The 5 um linear displacement and 1.3 mrad tilt were obtained. The angle reduced to 0.6 mrad when the 40 g load is applied. The load characteristic depended on the electromagnetic force.

尺蠖是一种工作面积无限、位移小的装置。压电驱动器（piezo）实现一微米或更小的变形。为了制造自由曲面，需要六自由度的定位装置；3-DOF为直线运动，3-DOF为旋转运动。所研制的定位装置是一种基于尺蠖的六足机构。它由六个压电片和六个电磁铁组成。六足架上的线性滑动片被叠层式压电片所取代。六个电磁铁放在两个压电片之间。底部的三个电磁铁与底座相连，另外三个支撑着一个平台。倾斜运动由一个半球平台获得。电磁铁的激励和压电片的变形是由期望的运动决定的。得到了5 μ m的线性位移和1.3 μ m的倾斜。当施加40g载荷时，角度减小到0.6 mrad。负载特性取决于电磁力。

项目成果

「摩擦力制御機構を用いたマイクロロボットの浮揚高さと移動速度の関係

《采用摩擦力控制机制的微型机器人的悬浮高度与运动速度的关系》

• 发表时间: 2012
• 作者: 板津佑樹;鳥井昭宏;植田明照
• 通讯作者: 植田明照

An Inchworm-type Multi-DOF Stage

尺蠖型多自由度平台

• DOI: 10.1541/ieejeiss.133.849
• 发表时间: 2013
• 期刊: IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems
• 作者: T. Ohkubo;N. Terada;Y. Yoshida;鳥井昭宏,山田智弘,上谷亮介,植田明照,道木加絵
• 通讯作者: 鳥井昭宏,山田智弘,上谷亮介,植田明照,道木加絵

5自由度インチワームの外乱特性

5自由度尺蠖的扰动特性

• 发表时间: 2014
• 作者: Kenta Seki;Michael Ruderman;and Makoto Iwasaki;Takafumi Matsumaru;Toshifumi Ohkubo;上谷亮介，鳥井昭宏，道木加絵
• 通讯作者: 上谷亮介，鳥井昭宏，道木加絵

圧電素子を用いた浮上機構の浮上量推定

使用压电元件估计悬浮机构的悬浮高度

• 发表时间: 2013
• 作者: 古海陽一;松丸隆文;加藤孝宜，前田佳弘，岩崎誠，平井洋武;曽根勝利,鳥井昭宏,道木加絵,植田明照
• 通讯作者: 曽根勝利,鳥井昭宏,道木加絵,植田明照

圧電素子の鉛直振動を用いた浮上機構の振動エネルギーと浮上量

利用压电元件垂直振动的悬浮机构的振动能量和悬浮高度

• 发表时间: 2014
• 作者: Romy B. Widodo;and Takafumi Matsumaru;曽根勝利，鳥井昭宏，道木加絵
• 通讯作者: 曽根勝利，鳥井昭宏，道木加絵