位置フィードバック機構を内蔵した多自由度ERマイクロアクチュエータの試作

内置位置反馈机构的多自由度ER微执行器原型

基本信息

批准号：
18656053
负责人：
吉田和弘
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では,位置フィードバック機構を内蔵した多自由度スマートERマイクロアクチュエータを提案し,1自由度のスマートERマイクロアクチュエータを試作してその特性を実験的に明らかにした.平成19年度に得られた主な成果は以下のとおりである.(1)スマートERマイクロアクチュエータの試作および特性実験提案するアクチュエータは,固定された円板電極とこれとの間隔が弾性変形により変化できる可動円板電極により形成された流路とその上流側に接続した固定絞りから成る構造で,電界印加で粘度が著しく増大するERF(電気粘性流体)を流し,電圧印加で生じる圧力増加による可動電極の変位を出力するとともに,外部のセンサおよび制御器なしで位置フィードバック機構を構成してアクチュエータ剛性を高める機能を有する.直径10mm,厚さ1.1mmのアクチュエータを試作し,その特性を実験的に検討し,出力変位52μm,発生力1.5N,および位置フィードバック機構なしの場合の7倍の剛性を実現した.(2)スマートERマイクロアクチュエータの数学モデルの構築2枚の円板間の放射状流れの理論解析式に基づき円板周囲から中心に向かう流れの流路抵抗を導出し,補正係数を導入して集中定数系の簡易数学モデルを構築した。さらに実験との比較によりパラメータを同定し,構築した数学モデルの妥当性を確認した.(3)変位拡大機構の提案,試作および特性実験汎用性の高いアクチュエータとするため,提案するアクチュエータの可動電極の上にベローズを設置し,そこに円板電極対で生じる圧力を導入する構造で変位を拡大する機構を提案,試作し,変位200μm,発生力1.8N,および位置フィードバック機構なしの場合の13倍の剛性を実現した.

在本研究项目中，我们提出了一种内置位置反馈机构的多自由度智能ER微执行器，制作了一个单自由度智能ER微执行器原型，并通过实验阐明了其特性，主要结果如下。如下： (1) Smart ER microa执行器的原型制作和特性实验所提出的执行器的结构包括由固定盘电极和可移动盘电极形成的流道，其距离可通过弹性变形改变，以及固定节流阀连接到流的上游侧当施加电场时，电流变液体 (ERF) 的粘度会显着增加。具有输出可动电极因压力增加而产生的位移的功能，通过配置位置反馈机构来增加执行器的刚度，无需外部传感器或控制器，对其特性进行了实验研究，输出位移为52μm，产生的力为1.5N， (2)智能ER微执行器数学模型的构建基于两个圆盘之间径向流动的理论分析公式，流动从圆盘的外围向中心运动，构建了简单的集总常数系统的数学模型。通过推导流路阻力并引入校正系数。此外，我们通过与实验比较确定了参数，并验证了所构建数学模型的有效性。 (3)位移放大机构的提出、原型制作和特性实验为了使执行器具有高度的通用性，所提出的可移动电极。执行器我们提出并原型设计了一种通过在顶部安装波纹管并引入一对圆盘电极产生的压力来增加位移的机构，实现了两倍的刚性。