新世代アクチュエータの性能評価と それを活かす多自由度構成の提案

摘要

多様な駆動原理の新世代アクチュエータが研究されている中で，要求される多自由度系の駆動性能の実現にどれが適しているのか，横断的に評価している。まず，アクチュエータとして要求される評価項目（約80個） を抽出した上で，横断的に比較すべき重要な項目（16個）を選定した。評価範囲は，研究事例の数と将来 性を考えた上で，電磁，静電，圧電，磁歪，機能性流体，空気圧，光，ワイヤー牽引の駆動原理を対象にし た。その範囲で1自由度系のアクチュエータ文献（166個）と，市販製品のカタログ（451個）を用い て，各項目の評価値を算定し，グラフにまとめた。その結果を基に，各原理が有する特徴と位置付けを明ら かにした。そして，考えられ得る多自由度構成と各原理に対する適合性を整理した上で，各原理の特徴を活 かす多自由度構成を提言している。最後に，その多自由度系の実現に向けてのボトルネックとブレイクス ルーをまとめている。%A wide variety of new-generation actuators have been studied, and this report describes interdisciplinary evaluation from the viewpoint of which of them is most appropriate to required multi-degree-of-freedom drive performance. First, about 80 evaluation aspects were considered for actuator performance, and 16 important aspects were extracted useful for the interdisciplinary comparison. In consideration of number of prior studies and their capability, this evaluation dealt with electromagnetic, electrostatic, piezoelectric, magnetostrictive, functional fluid, optical, and wire-haulage actuators. The evaluation results were plotted and summarized for 166 studies and 451 products of the one-degree-of-freedom actuators, clarifying features and position of each actuator. Next, multi-degree-of-freedom structures were classified, and their adequacy to each drive principle was investigated. Based on this investigation, multi-degree-of-freedom structures were suggested exploiting the drive characteristics. Finally, bottlenecks and breakthroughs were summarized toward practical design of the desirable multi-degree-of-freedom structures.