球面超音波モータを用いた宇宙空間及び高真空用マニピュレータの開発

使用球形超声波电机的空间和高真空机械手的开发

基本信息

批准号：
07650301
负责人：
遠山茂樹
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650301/
关键词：
球面超音波モータアクチュエータホール素子

项目摘要

一関節で多自由度駆動のできる球面モータとして、3自由度型の球面超音波モータを開発した。ロータリーエンコーダを複数組合せたセンサにより、ロータの姿勢を検出し、±1°の精度でロータの姿勢制御を行った。また昨年から懸案となっている3自由度非接触センサの開発を行い、±1°以内の測定精度でロータ姿勢の検出ができた。以下にその結果について報告する。1.ホール素子を用いた位置検出機構3自由度球面超音波モータの姿勢検出法を開発するために、永久磁石によって発生した空間磁束密度を解析し、ニューラルネットワークを用いた3自由度球面モータの姿勢検出実験を行った。実験により、永久磁石とホール素子を用いた非接触姿勢検出法の開発に成功した。今までのこのシステムの測定した最大誤差は3自由度では±1.8度である。外乱ノイズの影響、対象とする磁界の変化の非線形性を和らげる方法などについて研究を進め、さらに測定精度を挙げていく方針である。2.3自由度球面超音波モータ4つのそれぞれ異なった向きを持つステ-タを用いて、ロータに3自由度での動作をさせ、シミュレーションの結果とほぼ同等の結果となることを確認した。またオイラ角とオイラパラメータを用いた3自由度でのロータの姿勢制御法を考案し、実際に制御を行い±1°以内の精度での動作を確認した。また、動作速度制御など、実際の制御法の改良により、位置決め精度を向上させることができる可能性を示した。

我们开发了3自由度球形超声波电机作为可以用单个关节驱动多个自由度的球形电机。使用由多个旋转编码器组成的传感器检测转子姿态，并以±1°的精度控制转子姿态。我们还开发了去年以来一直悬而未决的三自由度非接触传感器，能够检测转子姿态，测量精度在±1°以内。结果报告如下。 1. 使用霍尔元件的位置检测机构为了开发3自由度球形超声波电机的姿态检测方法，我们分析了永磁体产生的空间磁通密度，并开发了一种检测姿态的方法我们使用神经网络进行了 3 自由度球形超声波电机的姿态检测实验。通过实验，我们成功开发了一种利用永磁体和霍尔元件的非接触式姿势检测方法。目前该系统在三个自由度上测得的最大误差为±1.8度。该公司计划通过研究干扰噪声的影响以及软化目标磁场变化的非线性的方法，进一步提高测量精度。采用具有四个不同方向定子的2.3自由度球形超声电机，使转子在三个自由度上运行，并证实结果与仿真结果几乎相同。我们还设计了利用欧拉角和欧拉参数的三自由度转子姿态控制方法，并进行了实际控制以确认运行精度在±1°以内。此外，结果表明，可以通过改进运行速度控制等实际控制方法来提高定位精度。