Development of Six DOF Tubular Linear Motor for Three Dimensional Motion Control

用于三维运动控制的六自由度管状直线电机的开发

• 批准号: 21H01306
• 负责人: 下野 誠通
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01306/
• 关键词: 電気機器工学; モーションコントロール; 制御工学; モータドライブ; パワーエレクトロニクス

令和４年度では、まず「研究項目Ａ：６自由度リニアモータの三次元構造に関する数理学研究」において、前年度の成果を基に、試作開発を行う６自由度リニアモータの実機構造を反映させた三次元モデルを新たに改良作成し、シミュレータソフトを用いた有限要素法による電磁界解析を行った。６軸それぞれにおける出力特性を得られた数値結果から検証することで、考案モータの実現可能性を改めて確認することができた。この解析結果を受けて、「研究項目Ｂ：６自由度リニアモータの設計試作と駆動実験」では、昨年度のモータ設計結果を基にして、試作モータおよび試験装置の試作を完了した。そして、簡易的な動作試験を実施し、６軸に対して出力が可能であること、また、６つの出力軸の内、直動方向の推力と可動子軸周りの回転トルクの２つを独立に発生させることが可能であることまで実験結果から確認することができた。さらに、これらの２軸の推力特性およびトルク特性を計測することで、試作モータの基本特性を部分的に明らかにした。「研究項目Ｃ：運動制御の実装による有用性実証」では、６自由度リニアモータのためのモード駆動制御理論の研究に継続して取り組み、最終年度となる令和５年度に実施する制御実験に向けた準備として、運動制御アルゴリズムを実装するためのＦＰＧＡコントローラの基礎検討を行った。令和４年度においては、本研究に関連する多自由度リニアモータの開発研究成果を２件の招待講演の中で紹介し、国際的な成果還元に努めた。

2020年度，我们将首先反映6自由度直线电机的实际结构，并根据前一年“研究项目A：三维结构的数学研究”的成果进行原型开发。 6 自由度直线电机。”创建了新的改进的三维模型，并使用模拟器软件使用有限元方法进行电磁场分析。通过使用获得的数值结果验证六个轴中每个轴的输出特性，我们能够重新确认本发明电机的可行性。基于这一分析结果，在《研究项目B：六自由度直线电机原型设计与驱动实验》中，我们在去年电机的基础上完成了原型电机和测试设备的制作设计结果。我们进行了简单的操作测试，并确认可以输出到6个轴，并且在6个输出轴中，6个输出轴中的两个是独立的：直线运动方向的推力和绕动子轴的旋转扭矩。从实验结果可以证实，有可能产生这种现象。此外，通过测量这两个轴的推力和扭矩特性，我们部分阐明了原型电机的基本特性。在“研究项目C：通过实现运动控制来证明有用性”中，我们将继续研究6自由度线性电机的模式驱动控制理论，并将在最后一年2020财年进行控制实验，为此我们做准备。对用于实现运动控制算法的 FPGA 控制器进行了基础研究。 2020财年，我们在两场特邀讲座中介绍了与该研究相关的多自由度直线电机的开发研究成果，并致力于在国际上分享成果。

项目成果

Real Haptics and Its Applications to Medical System

真实触觉及其在医疗系统中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoyuki Shimono