Basic Study for Realization of 2D Haptic Display

二维触觉显示实现的基础研究

• 批准号: 18J15488
• 负责人: 永井 栄寿
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J15488/
• 关键词: デュアルソレノイドアクチュエータ; センサレス制御; 小型化; 力制御; 並列演算

本研究は、二次元平面の触覚情報を伝達することができる触覚ディスプレイの実現である。実現には小型・軽量かつ位置および力の情報が取得可能なアクチュエータが必要であり、昨年は、小型のデュアルソレノイドアクチュエータ（DSA）をセンサレス駆動に取り組み、センサレス位置制御の実装に成功した。今年度は初めに、上記の小型DSAのセンサレス力制御の実装に取り組んだ。センサレス力推定には反力推定オブザーバを使用し、実験により20Hz以下の正弦波指令に-2.6dB以上のゲイン特性で追従可能であることを確認した。研究成果は国際会議IECON2019に論文投稿し発表した。次に、更なる制御性能向上のために小型回転モータと円筒カムを組み合わせた小型アクチュエータを開発した。回転モータの回転角の取得にはロータリエンコーダが必要であるが、アクチュエータの水平投影面積を大きくすることなく取り付けが可能である。そのため、小型DSAと同等の水平投影面積のアクチュエータを作成でき、触覚ディスプレイを集積密度を低下させることなく実現できる。小型DSAはセンサレス位置・力推定周波数が1kHzであったが、新たに作成したアクチュエータは駆動インバータのスイッチング周波数20kHzで位置検出が可能であるため、位置制御周波数応答を改善できる。実験により20Hzまでの正弦波位置指令に追従可能であることを確認した。また、反力推定オブザーバを使用した力制御の実装にも成功し、ステップ応答により制御性能を確認し指令値に追従可能であることを確認した。研究成果は国際会議AMC2020に論文投稿し採択され発表予定である。今年度は製作した小型アクチュエータを2次元平面に配列し平面アクチュエータを構築し制御することを目標としていたが、2019年6月に就職し特別研究員を辞退したため、目標達成までに至らなかった。

In this paper, the contact information of the two-dimensional plane is obtained. In fact, it is necessary to obtain information about the position and power of small and medium size vehicles. Last year, it was successfully installed in the position control system of small and medium size vehicles. At the beginning of this year, the small DSA system was selected and installed. For example, if a sine wave command of 20Hz or less is used, a trace characteristic of-2.6 dB or more may be confirmed. The research results were submitted to IECON2019. Next, the control performance is upward, and the small circuit board is open. It is necessary to obtain the return angle of the return plane, and the horizontal projection area of the return plane is large. Small DSA, small DSA Small DSA: 1kHz for position and force estimation cycle, 20kHz for position detection, 1 kHz for position control cycle, 1 kHz for position control cycle. A sine wave position command at 20Hz may be followed and confirmed. For example, if the force is estimated to be sufficient, the control performance is confirmed. The research results will be submitted to the AMC2020 International Conference. This year's production of small-scale, two-dimensional, flat-panel, construction and control purposes was completed in June 2019. Special researcher was dismissed.

项目成果

Position Sensorless Position Control for Dual Solenoid Actuator

用于双电磁阀执行器的无位置传感器位置控制

• 发表时间: 2018
• 作者: 佐倉亮，森山仁志，山口隆司;S. Nagai and A. Kawamura;S. Nagai and A. Kawamura;S. Nagai and A. Kawmaura;S. Nagai and A. Kawmaura
• 通讯作者: S. Nagai and A. Kawmaura

Development of Compact Linear Actuator Combining DC motor and Cylindrical Cam for Tactile Display

开发结合直流电机和圆柱凸轮的紧凑型线性致动器，用于触觉显示

• 发表时间: 2020
• 作者: 佐倉亮，森山仁志，山口隆司;S. Nagai and A. Kawamura
• 通讯作者: S. Nagai and A. Kawamura

2次元触覚ディスプレイ実現に向けたアクチュエータの同時制御のための計算時間に関する基礎検討

实现二维触觉显示的执行器同步控制计算时间的基础研究

• 发表时间: 2018
• 作者: A. Shimazu;S. Nagai;H. Obara;and A. Kawamura;島津晃大，永井栄寿，河村篤男
• 通讯作者: 島津晃大，永井栄寿，河村篤男

Position/Force Sensorless Force Control Using Reaction Force Observer for Compact Dual Solenoid Actuator

• DOI: 10.1109/iecon.2019.8926848
• 发表时间: 2019-10
• 期刊: IECON 2019 - 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society
• 作者: Sakahisa Nagai;A. Kawamura

Sensorless Position Control for Compact Dual Solenoid Actuator Using Disturbance Observer

使用干扰观测器对紧凑型双螺线管执行器进行无传感器位置控制

• 发表时间: 2019
• 作者: 佐倉亮，森山仁志，山口隆司;S. Nagai and A. Kawamura;S. Nagai and A. Kawamura;S. Nagai and A. Kawmaura
• 通讯作者: S. Nagai and A. Kawmaura