日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)推進了「新一代人工智慧與機器人核心技術發展專案」,此次與橫濱國立大學共同開發出了小型、高效、高功率的機器人用致動器。
這款致動器在即使設定超高減速比也能逆向驅動的「雙向驅動齒輪」中嵌入了電機和電機驅動器,實施了模組化,並且在齧合齒輪時的齒腹間成功消除了遊隙(無側隙化)。
採用該致動器的機械臂可以精確控制關節,針對外力能靈活動作,而且可以將減速器造成的能源有效能損失降到10%。
圖1:新開發的機器人用致動器
NEDO於2015年度起動了「新一代人工智慧與機器人核心技術發展專案」,該專案並沒有止步於目前的人工智慧(AI)和機器人技術的拓展開發,而是推進了旨在超越人類能力的創新性要素技術開發,其中,橫濱國立大學推進了「具備高效率和高減速齒輪的高功率致動器研發」。
在該專案中,橫濱國立大學2018年度開發了即使在超高減速比下也能逆向驅動的雙向驅動齒輪。當時開發的雙向驅動齒輪,一對齒輪齧合時,齒腹之間存在遊隙(側隙),不適合精確控制位置的用途。因此,此次新開發了齧合齒輪時齒腹之間沒有遊隙(無側隙)的雙向驅動齒輪(2號機),另外,透過在齒輪中嵌入電機和電機驅動器實施模組化,成功開發出了小型、高效、高功率的機器人用致動器。該致動器可以發揮高效率的特徵,根據需要配合任務自由連接多個單元來構築機械臂,能構建靈活的系統。
採用該致動器的機械臂,關節針對外力能靈活行程,另外,由於減速器的驅動效率比較高,還可以大幅削減能源有效能損失,不僅如此,透過把逆向驅動在制動時產生的動能作爲電能有效回收,可以將反復動作時的能量消耗削減80%左右,還能根據電機的感測器資訊推算負載扭矩。
由此能同時實施位置的精確控制、小型輕量化和節能,今後有望廣泛應用於協作機器人、輔助機器人、行程機器人和工業機器人等的關節部件,以及純電動車(EV)和電動腳踏車等。
圖2:致動器模組及連接這些模組的機械臂
圖3:輔助機器人
右腿:有外殼 左腿:無外殼
文:JST客觀日本編輯部翻譯整理