高速顕微鏡を用いた超音波モータのトルク生成メカニズムの解明

摘要

将来普及が予想されるロボットや動力義肢などにおいて，軽量高トルクなアクチュエータの需要が高まっている．超音波モータは，駆動原理が摩擦接触であるため，体積あたりのトルクが大きく，減速器なしでトルクを取り出すことができ，軽量で高トルクが得られるアクチュエータとして注目されている．超音波モータは，その特徴を利用しカメラのオートフォーカス機能などに使われているが，それのトルク生成メカニズムが未だ充分にに解明されていない．また非線形な動特性を示すため，モデル化が困難となり，トルクに関する有用なモデルが報告されていない．そのため位置制御や速度制御に比べて，トルク制御がほとhど行われていない[2]．超音波モータのモデルについては，摩擦に着目したものや振動に着目したものがこれまでに報告されているが，駆動力を生成する楕円運動との関係は明らかにされていない．そこで本研究では、超音波モータの高トルク化やトルク制御を目的とし，これを実現するために，そのトルク生成メカニズムを明らかにする．そこで，トルク生成の基本原理である楕円運動に注目し，その挙動を高速顕微鏡を用いて観察する．この楕円振動とトルク，回転数の関係を調べることでトルク特性解明を目指す．