三自由度球面電磁アクチュエータに関する研究

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本研究の目的は，ロボット関節部へ適用可能で高出力な球面電磁アクチュエータを開発し，従来多自由度駆動機構に対する優位性を実証すること，さらに球面アクチュエータの制御法の確立及び可動子絶対回転角度の検出システムの開発を行うことである。採用第三年度目の研究計画は「カラーセンサを用いた可動子絶対位置検出システムの開発」である。球面アクチュエータは位置制御が重要となる用途で用いられることが想定されるため，可動子の位置検出は必要不可欠であるが，三自由度の駆動を行う球面アクチュエータにおいては既存の角度測定手法を適用できない。そこで新しい角度検出手法として，カラーセンサ用いた手法の提案，開発を行ってきた。前年度までに，提案手法のロバスト性向上および測定精度向上のための改良を行ってきたが，本年度はまず，測定装置を用いた実機検証を行った。これまでの新アルゴリズム提案はシミュレーションによって行われており，理想的な着色が可動子に施されているという前提であったため，測定装置の設計・試作を行い，様々な駆動パターンで提案手法による角度測定が可能かどうか検証を行った。その結果，複数の回転軸を同時に駆動させた際にも角度測定が可能であることを確認することができた。しかし，着色の精度や処理速度などに起因する角度測定誤差が大きく，高精度な測定を実現するための課題点が明らかになった。また，これらの課題を解決するための別のアプローチとして，カラーセンサを用いたエンコーダ方式による角度測定手法の提案も行った。これは球面可動子の側面を細かく区切られた格子状に塗り分けることによってロバスト性を改善する手法であり，シミュレーションによりその有効性が確認された。このように本年度の研究によって，提案手法による角度測定が可能であること，今後高精度化を実現するための課題点，エンコーダ方式の有効性などを明らかにすることができた。