研究者詳細 - 竹村　研治郎

論文 - 竹村　研治郎

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Method for Controlling Multi-DOF Ultrasonic Motor using Neural Network

Kenjiro Takemura and Takashi Maeno

Journal of Robotics and Mechatronics 15 （ 2 ） 114 - 120 2003年04月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

多自由度超音波モータは振動方向が互いに直交する3つの固有振動モードを組み合わせて球状回転子に任意軸回りの回転運動を生成する．すなわち，入力パラメータ7つに対して出力3つとなる冗長非線形性を有している．したがって，所望の駆動状態を実現するための入力の組み合わせは複数存在するため，超音波モータに対する経験的所見とニューラルネットワークによる非線形写像を組み合わせて，所望の駆動状態に対して唯一の入力を決定する逆モデルを提案し，これを用いて多自由度超音波モータの駆動制御を実現した．

パッシブフォースフィードバックを用いた多指エクゾスケルトン型ハプティックデバイスの開発

小山辰也，山野郁男，竹村研治郎，前野隆司

日本バーチャルリアリティー学会論文誌 7 （ 4 ） 565 - 574 2002年12月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

本研究では，物体との接触／非接触によって力／位置のフィードバックが切り替えられるパッシブフォースフィードバック制御法を提案した．また，本制御法を用いて複雑な手指動作のテレオペレーションを実現する多指エクゾスケルトン型ハプティックデバイスを開発した．本デバイスは，操作者の指先端に接続したリンクとリンク根元部に配置されたクラッチから構成される．操作者に反力を提示する際にはクラッチによるリンク全体の固定とデバイス内の弾性要素の変形を利用する．

Multi-Fingered Exoskeleton Haptic Device using Passive Force Feedback for Dexterous Teleoperation

Tatsuya Koyama, Ikuo Yamano, Kenjiro Takemura and Takashi Maeno

Proc. 2002 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robotics and Systems （IEEE） 2905 - 2910 2002年09月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

本研究では，複雑な手指動作のテレオペレーションの実現を目指して，多指エクゾスケルトン型ハプティックデバイスを開発した．本デバイスは，操作者の指先端に接続したリンクとリンク根元部に配置されたクラッチから構成される．操作者に反力を提示する際にはクラッチによるリンク全体の固定とデバイス内の弾性要素の変形を利用する．物体との接触／非接触によって力／位置のフィードバックが切り替えられるためビジュアルフィードバックを前提とした新たなテレペレーションの制御法も併せて提案した．

Control of Multi-DOF Ultrasonic Motor using Neural Network based Inverse Model

Kenjiro Takemura and Takashi Maeno

Proc. 2002 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robotics and Systems （IEEE） 2187 - 2192 2002年09月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

多自由度超音波モータは振動方向が互いに直交する3つの固有振動モードを組み合わせて球状回転子に任意軸回りの回転運動を生成する．すなわち，入力パラメータ7つに対して出力3つとなる冗長非線形性を有している．このため，所望の駆動状態を実現するための入力の組み合わせは複数存在する．このため，超音波モータに対する経験的所見とニューラルネットワークによる非線形写像を組み合わせて，所望の駆動状態に対して唯一の入力を決定する逆モデルを提案し，これを用いて多自由度超音波モータの駆動制御を実現した．

Method for Controlling Master-Slave Robots using Switching and Elastic Elements

Ikuo Yamano, Kenjiro Takemura, Ken Endo and Takashi Maeno

Proc. IEEE International Conference on Robotics and Automation （IEEE） 1717 - 1722 2002年05月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

本研究では，力覚提示と視覚による変位のビジュアルフィードバックを組み合わせた新たなマスタ・スレーブシステムとその制御法を提案した．開発したマスタ／スレーブロボットはともに弾性要素有し，これらの変形によってオブジェクトや操作者に対して力を与える．原理上，マスタ・スレーブ間で力は等しくなるものの変位は異なるが，実験によって視覚フィードバックが存在する場合には，提案した手法によってオブジェクトの固さを操作者に提示できることを明らかにした．

Numerical Analyses on Multi-DOF Ultrasonic Motor - Development of Analysis Method and Results -

Kenjiro Takemura and Takashi Maeno

Proc. IEEE International Conference on Robotics and Automation （IEEE） 2387 - 2392 2002年05月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

多自由度超音波モータは，振動子の互いに直交する固有振動モードを適当な位相差をもって励振し，回転子に多自由度回転運動を実現するものである．しかし，各振動モードの振幅および位相が任意の値となるときの回転子の回転軸は容易に予想できない．このため，本研究では各固有振動モードが任意の振幅および位相で励振された際に回転子におよぼす駆動力を摩擦モデルにより算出し，このときの回転軸，トルクおよび回転速度を推定する手法を提案した．

Development of a Master-Slave System for Active Endoscope Using a Multi-DOF Ultrasonic Motor

Kenjiro Takemura, Dai Harada, Takashi Maeno

Transactions on Control, Automation and Systems Engineering 4 （ 1 ） 17 - 22 2002年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

Design and Control of an Ultrasonic Motor Capable of Generating Multi-DOF Motion

Kenjiro Takemura, Takashi Maeno

IEEE/ASME Trans. Mechatronics （IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC） 6 （ 4 ） 499 - 506 2001年12月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 査読有り, ISSN 1083-4435

円柱状振動子の縦振動と曲げ振動を用いた多自由度超音波モータの設計および駆動制御について述べた．多自由度超音波モータは励振する縦振動および曲げ振動の位相差を-90度から90度まで連続に変化させることによって回転速度をCWからCCWまで連続に変化させることができる．このため，本研究では上記の位相差を操作パラメータとして，シグモイド関数を用いた多自由度超音波モータの速度制御法を提案した．

Access to Document (DOI)

A Master-Slave System using a Multi-DOF Ultrasonic Motor and its Controller designed considering Measured and Simulated Driving Characteristics

Kenjiro Takemura, Dai Harada, and Takashi Maeno

Proc. 2001 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems （IEEE） 1977 - 1982 2001年10月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

円柱状振動子の縦振動1次モードと曲げ振動2次モードを縮退させ，これらを適当な位相差をもって励振することによって球状回転子に多自由度運動を実現した超音波モータを用いてマスタ・スレーブシステムを開発した．また，多自由度超音波モータの駆動推定モデルを構築し，この解析結果と実験結果を考慮した本マスタ・スレーブシステムの制御法を提案した．実験の結果，スレーブアームはマスタアームの動作によく追従することが確認された．

多自由度超音波モータの駆動状態推定法

竹村研治郎，前野隆司

日本音響学会誌（日本音響学会） 57 （ 7 ） 445 - 452 2001年07月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

Development of a Master-Slave System for Active Endoscope using a Multi-DOF Ultrasonic Motor

Kenjiro Takemura, Dai Harada, and Takashi Maeno

Proc. The 32nd International Symposium on Robotics 254 - 259 2001年04月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

多自由度超音波モータは円柱状振動子の縦振動と曲げ振動を適当に組み合わせることによって振動子先端に加圧接触された球状回転子に直交3軸回りの多自由度回転運動を生成するモータである．このため，上記モータを能動内視鏡の駆動に応用することを提案した．本研究では能動内視鏡のプロトタイプを開発するとともに，マスタ・スレーブシステムとして駆動制御を実現した．

Method for Controlling a Multi-DOF Ultrasonic Motor using a Sigmoid Function

Kenjiro Takemura, T. Maeno

Proc. The 5th International Conference on Motion and Vibration Control 427 - 432 2000年12月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

本研究では，円柱状振動子の縦振動と曲げ振動を用いた多自由度超音波モータの設計および駆動制御を行った．多自由度超音波モータは励振する縦振動および曲げ振動の位相差を-90度から90度まで連続に変化させることによって回転速度をCWからCCWまで連続に変化させることができる．このため，上記の位相差を操作パラメータとしてシグモイド関数を用いて-90度から90度まで所望の回転数に応じて変化させる多自由度超音波モータの速度制御法を提案した．

Characteristics of an Ultrasonic motor Capable of Generating a Multi-Degrees of Freedom Motion

Kenjiro Takemura, Takashi Maeno

Proc. IEEE International Coference on Robotics and Automation 3660 - 3665 2000年04月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

円柱状振動子の固有振動モードのうち，縦振動1次モードと曲げ振動2次モードを縮退させ，これらを適当な位相差をもって励振することによって，振動子先端に接触した球場回転子に多自由度運動を生成する多自由度超音波モータを開発した．本研究では，本モータを直交3軸回りに駆動させた際の無負荷回転特性および速度-負荷特性を実験によって明らかにした．

縦振動と横振動の縮退に基づく多自由度超音波モータの開発

前野隆司，竹村研治郎，小島信行

日本ロボット学会誌（日本ロボット学会） 16 （ 8 ） 1115 - 1122 1998年11月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

円柱状振動子の縦振動と横振動を用いた多自由度超音波モータを実現した．すなわち，円柱の固有振動モードのうち振動方向が互いに直交し，縮退する縦振動と2つの横振動を適当な位相差をもって励振し，振動子先端に直交3軸回りの楕円運動を生成すると，振動子先端に接触した球状回転子は上記軸回りに多自由度回転される．本研究では，駆動原理の提案，有限要素法を用いた振動設計およびプロトタイプによる駆動確認を行った．

Development of a Bar-Shaped Ultrasonic Motor for Three-Degrees of Freedom Motion

K. Takemura, N. Kojima, and T. Maeno

Proc. The 4th International Conference on Motion and Vibration Control 195 - 200 1998年08月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 筆頭著者, 査読有り

円柱状振動子の縦振動と曲げ振動を用いた多自由度超音波モータを実現した．すなわち，円柱の固有振動モードのうち振動方向が互いに直交し，縮退する縦振動と2つの曲げ振動を適当な位相差をもって励振し，振動子先端に直交3軸回りの楕円運動を生成すると，振動子先端に接触した球状回転子は上記軸回りに多自由度回転される．本研究では，駆動原理を提案し，プロトタイプによって原理を確認した．

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