センサ一体型柔軟空気圧シリンダの開発とその応用

集成传感器柔性气缸的研制及其应用

基本信息

批准号：
18760203
负责人：
赤木徹也
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Okayama University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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

本研究では、以前より人体に直接アクチュエータを取り付けて使用しても十分安全性が保たれ,かつ,軽量な柔軟アクチュエータの開発をめざし,柔軟チューブをシリンダに用いたロッドレス型の柔軟空気圧シリンダを開発してきた.しかし,この柔軟空気圧シリンダは柔軟性を有するため,変位の測定に既存の剛体のポテンショメータやロータリーエンコーダなどのセンサが使えない.また無理にこれらセンサと組み合せると,シリンダが本来有する柔軟であるメリットを失うことになる.そこで,本研究では,ロッドレス型柔軟空気圧シリンダに,位置のセンシング機能を付加したセンサ一体型柔軟アクチュエータの開発について検討した.具体的には,反射型赤外線センサ(三洋電機製フォトリフレクタ)を2個用いたリニアエンコーダを構成し,シリンダに用いている柔軟チューブ表面に施したスリット(ピッチ2mm,幅1mm)を読み取ることで,位置のセンシングを行うセンサ一体型柔軟空気圧シリンダを提案し,試作した.本年度はシリンダのチューブに設けたスリットの塗料および形状とチューブ素材の最適な組合せについて検討し,ノイズの少ないリニアエンコーダを構成した.また,マイクロコンピュータ内部に構成したUp/Downカウンタを用い,センサからの位置信号のフィードバックによるシリンダの位置決め制御を実現した.さらに,試作シリンダを用いて伸縮・湾曲が可能な柔軟なロボットアームを構成し,その位置決め制御を行った.また昨年度の同様に,試作シリンダの駆動用制御機器としてOn/Off型空気圧制御弁とマイクロコンピュータを用いた小型の圧力制御弁に改良を加え,性能評価のため各種柔軟アクチュエータの位置決め制御を行った.

在这项研究中，我们开发了一种使用柔性管作为气缸的无杆柔性气缸，目的是开发一种即使将执行器直接连接到人体也足够安全的轻型柔性执行器，但由于其灵活性。对于这种柔性气缸，现有的刚性传感器如电位器和旋转编码器不能用于测量位移。当与这些传感器结合时，气缸固有的灵活性将会丧失，因此，在本研究中，我们将考虑开发一种集成传感器的柔性执行器，为无杆柔性气缸添加位置传感功能。使用两个反射型红外传感器（三洋电机制造的光反射器）配置线性编码器，将其安装在气缸中使用的柔性管的表面上。我们提出并制作了一种集成传感器的柔性气缸，该气缸通过读取狭缝（间距 2 毫米，宽度 1 毫米）来感测位置。我们研究了可能的组合并构建了低噪音的线性编码器。此外，我们还使用了上/下传感器。递减计数器配置在微型计算机内部，用于接收来自传感器的位置信号。此外，利用原型气缸，我们构建了一个可以伸展、收缩和弯曲的柔性机器人手臂，并控制其位置。此外，与去年一样，我们能够利用来自传感器的反馈来控制气缸的位置。以微机为控制设备，对开/关式气动控制阀和小型压力控制阀进行了改进，控制各种柔性执行机构的定位，进行性能评价。