可動電極形ERアクチュエータを用いた高機能な力制御システム

使用可动电极型ER执行器的高性能力控制系统

基本信息

批准号：
12750111
负责人：
近藤豊
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

ER流体を用いることにより,可動部なしで電気信号で直接流体パワーを制御することが可能となる.本研究課題はER流体を作動流体としER流体の粘性変化を利用した,粘性駆動による新しい動作原理のアクチュエータ(Movable Electrode Type ER Actuator : METERA)を用いて,高機能な力制御システムを実現すること目的としている.本年度は,すでに昨年度に試作されている直動形METERA(L-METERA)を用いたサーボ系を構築し,より実用的なアクチュエータとしての可能性を検討している.L-METERAは,粒子分散系ER流体の特徴であるビンガム流体的特性を生かすことで,アクチュエータの発生力を容易に制御可能となり,高機能な力制御システムを実現できる.試作したL-METERAの大きさは外形100×350×50mmである.ストロークは140mmである.設計上,最高速度は100m/s,最大発生力は60Nである.実施結果の具体的内容は以下のとおりである.まずMETERAの印加電界強度・発生力間の静特性について実験的に検討している.実験の結果,印加電界強度2.7kV/mmにおいて発生力16Nが得られた.ただし,摩擦力により比較的大きなヒステリシスが生じており,今後の検討を要する.ついで,P制御による位置決めサーボ系を構築し,ステップ応答および正弦波入力応答について検討し,十分な位置決め精度が得られることを示している.最高速度として88mm/s,精度として0.4mm,バンド幅として0.8Hzが得られた.また,PI制御による力サーボ系を構築し,発生力のステップ応答および正弦波入力応答について検討し,簡易な制御方法で十分な力制御ができることを示している.精度として0.1N,バンド幅として8Hzが得られた.

通过使用电流变流体，可以直接用电信号控制流体动力，而无需任何运动部件。本研究的目的是使用电流变流体作为工作流体，并开发基于利用粘度变化的粘性驱动的新运动可移动电极型 ER 执行器：目标是使用L-METERA实现高性能的力控制系统。今年，我们将使用去年试制的直动式METERA（L-METERA）构建伺服系统，以使其更加实用我们正在考虑 L-METERA 作为执行器的可能性。这使得可以轻松控制执行器产生的力，实现功能强大的力控制系统。原型L-METERA的尺寸为100 x 350 x 50 mm。行程为140 mm。在设计中，最大速度为100 m/s，最大产生力为60 N。结果具体细节如下。一、METERA的外加电场强度实验结果表明，在施加2.7 kV/mm的电场强度时，产生了16 N的力，但是由于摩擦力而出现了相对较大的磁滞现象，需要进一步研究。采用P控制的定位伺服系统，研究了阶跃响应和正弦波输入响应，并确认达到了足够的定位精度。最大速度为88 mm/s，精度为0.4 mm，带宽为0.8 Hz。此外，构建了采用PI控制的力伺服系统，获得了产生力的阶跃响应和正弦波。我们研究了输入响应，结果表明可以通过简单的控制方法实现足够的力控制。获得了 0.1N 的精度和 8Hz 的带宽。