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講義No.04143

あらゆる方向に自由に動く球面モーター

前後左右に、自由自在に動く台車

 電気モーターでタイヤを動かす台車は、基本的に前進か後退しかできません。通常のモーターは、一本の軸のまわりを回転して力を出すメカニズムになっているため、タイヤは前後どちらかにしか回転しないからです。これに対して、モーターそのものを球面状にして、台車のキャスターとして使えばどうなるでしょうか。
 前後左右、斜めでも自由自在に動かせるようになります。球面モーターで動くキャスターを付ければ、狭いところでも台車を切り返すことなく望むところに動かせます。360度あらゆる方向に動くモーターがあれば、ロボットの関節部分などにも応用可能です。

課題はモーターの動力確保

 実現すればメリットの多い球面モーターの課題は、動力の確保になります。動力を得るためにはいくつかの方法がありますが、まず参考になるのが人間の目でしょう。人の眼球運動はどんなメカニズムになっているのでしょうか。目玉にはいくつかの筋肉が付いていて、その引っぱり加減を調整することで人は目を動かしています。この原理を応用して、球面に何本かのワイヤーを付けて回す方法があります。
 あるいは超音波の振動を使って、球を動かす方法もあります。さらに最低3つの超音波の発生源があれば、音波の方向を調整して球体をあらゆる方向に回すことができます。

電磁石と永久磁石の複数配置型モーター

 もう一つ、通常のモーターのように電磁石と永久磁石を使って動力源とする方法があります。ただし球体を思い通りにコントロールするためには、できるだけ多くの磁石を球対称に配置することが必要です。この方法で作られた電磁石と永久磁石をそれぞれ100個近く配置した球体直径が10cmの球面モーターは、250グラムほどの重さのモノを吊り上げることができます。球面の直径を大きくすると、より大きな力を出せることがわかっています。
 今後の課題は、モーターの起動と停止を自由自在に制御することです。センサーを使った制御ができるようになれば、ロボットへの応用もできるようになります。

仮想現実感技術を応用した鏡療法システム

夢ナビライブ2015 福岡会場

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この学問が向いているかも 電気工学、機械力学、知能制御学

岡山大学
工学部 機械システム系学科 教授
五福 明夫 先生

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メッセージ

 豊かな発想を持って、一生懸命に切磋琢磨してください。大学で学問に真剣に打ち込むのなら、人類の財産を生み出すぐらいの覚悟で、多様な視点から論理的に考え尽くすことが必要です。論理的に考える力と、豊富な知識が、豊かな発想をもたらしてくれます。論理的な思考力は、例えば数学の問題などで、標準的な解にとどまらず、ほかの解き方を探す努力で養われます。どんな分野でも世界一や日本一は難しくても、立派な専門家には努力次第でなれるはずです。自分の進むべき道を見つけて、がんばってください。

先生の学問へのきっかけ

 もともと医学に興味はありましたが、血を見ると卒倒しそうで医者はできないと思っていました。中学時代に真空管ラジオやワイヤレスマイクを製作して遊んだことから、大学では電気工学科に入学したのです。当時、技術進展が著しかったコンピュータ技術に興味を持ち、原子力発電所の計測信号を処理して異常診断を行う研究などを10数年行いました。現在所属する岡山大学では、早くから医学と工学の連携が盛んで、その研究会に誘われことがきっかけで医学系の先生と共に、医療支援システムに関する研究、開発を行うようになりました。

先輩たちはどんな仕事に携わっているの?

電機関連企業開発・設計、機械関連企業開発・設計、自動車関連企業開発・設計、プラントエンジニアリング企業設計、ソフトウェア関連企業開発、運輸関連企業技術者

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五福 明夫 先生がいらっしゃる
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 岡山大学は、これまでの高度な研究活動の成果を基礎として、学生が主体的に“知の創成”に参画し得る能力を涵養するとともに、学生同士や教職員との密接な対話や議論を通じて、個々人が豊かな人間性を醸成できるように支援し、国内外の幅広い分野において中核的に活躍し得る高い総合的能力と人格を備えた人材の育成を目的とした教育を行います。

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