【技術】減速比100:1でも逆駆動可能なギヤ開発 動力伝達効率が飛躍的に向上 横浜国立大学など

1 :次郎丸 ★:2019/02/04(月) 19:01:25.05 ID:NKEScN+/9.net
2019年2月4日
減速比100:1でも逆駆動可能なギヤ、横浜国立大学などが開発
大学ジャーナルオンライン
https://univ-journal.jp/24648/

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と横浜国立大学は、減速機の構成要素を最適化することで動力伝達効率を飛躍的に高め、従来不可能であった100:1を超える高い減速比の減速機でも、逆駆動が可能となるギヤを世界で初めて開発した。

 近年、人とロボットが共存する社会が期待されているが、両者の意図しない接触で危険が生じるおそれがある。それはロボットの関節に使用する減速機が外力に対して柔軟に動く逆駆動性がなく、接触の衝撃を吸収できないため人の安全を十分に確保できないことだ。
しかもロボットの中核部品である減速機の研究は数多く、大きな改善の余地はないと考えられていた。

 今回、横浜国立大学は減速機の一つである「複合遊星歯車機構」の動力伝達効率を最大化するために歯車の歯数や転移係数などの構成要素を最適化し、動力伝達効率を飛躍的に高めることに成功。
従来不可能であった100:1を超える高い減速比の減速機でも、柔軟に逆駆動できるギヤ(バイラテラル・ドライブ・ギヤ)を開発した。
試作したギヤは、従来の減速機よりも逆駆動動力伝達効率は約30%向上し、増速起動トルク(逆駆動トルク)は約1/300に低減した。

この機構は逆駆動に特徴があり、ロボットの関節が外力に対して柔軟に動ける。また、逆駆動による制動時の熱を電気エネルギーとして回収すること(エネルギー回生)を効率化し、モーター情報による負荷トルクの推定を可能とした。
小型軽量化・低コスト化・省エネ化を同時に実現できるため、今後、協働ロボット、アシストロボット、移動ロボットなどの関節部材や、電気自動車(EV)、電動自転車の変速機などへの展開が期待できるとしている。

参考:【国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構】世界初、100:1の減速比でも逆駆動可能なギヤを開発
https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_101064.html

61 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:23:00.88 ID:FBevPIxF0.net

しょっぼーw(え?マジどうなってんの汗

104 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 07:27:35.21 ID:kK0EU8KR0.net

バックギアとかデファレンシャルギア
オートマチックトランスミッション
このあたりはシロウトが見てもなんだかわけのわからん歯車の集合体

38 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:49:38.13 ID:660oJwCD0.net

これは特許とったら天下とれる発明なのか?

82 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 21:20:36.29 ID:sRi2okxY0.net

>>19
おい、デュエルしろよ

58 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:12:14.80 ID:ftMCUuOd0.net

>>36
だから二段目の詳細はCG図解でも見せてくれないでしょ。
両方が常に直結してたら効率以前の問題。
なの遊びは、どちらも大きいはず。
ただ遊星だから応力は分散出来る(もしかしたら星は三つじゃないのかも)

万一、出力がロックするような異常時だけ二段目が噛み合う。
良くみると同軸なのに内歯車は初段・二段ともわずかにズレてるよね。
そしてプラネタリーが二段歯車になってるので、双方は全く逆性の減速比。(のはず)

これ考えた人は本格的に頭がおかしいw

19 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:23:48.71 ID:ZjZgb7ZY0.net

なんか凄そうだけどわからん

51 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:05:06.99 ID:qdzDagtH0.net

よくわかんないけどこれってどのぐらいすごいことなん?

26 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:32:34.94 ID:/5KzHfPR0.net

一漕ぎ三百メートル?

93 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 23:27:57.15 ID:2wLd20R30.net

油圧はなくなるん?

94 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 23:48:09.68 ID:IjHV0cNQ0.net

任天堂の決算説明であった
回らない3つのギア思い出した

102 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 07:18:56.31 ID:GjRcaIiB0.net

まあそもそもこういうのを使うロボットが庶民向けではろくに実用化されてないから気にするほどではない

116 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 12:27:00.19 ID:Q9O7FpAl0.net

>>99
内燃機関と違って小型のモーターは逆に回されても容易には壊れない

44 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:58:04.43 ID:4/dp5tNX0.net

人跳ねた後ゆっくりバックできるのか

50 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:04:15.48 ID:fzhzXnQA0.net

これほどわかりにくい開発もないなあ
実物見ないとさっぱりわからん

43 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:54:35.31 ID:96rRxKFo0.net

簡単にいうと、外力が生じた際に、正方向に対して1/100以上の減速に耐えうる逆駆動ギヤを開発したということ?

59 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:17:06.93 ID:ftMCUuOd0.net

>>50
心配ないよw
差動のデフだったり、ATでトルコン以下の変速機構が理解できるんなら、中国で破れかぶれにダイレクトドライブで恐ろしく低効率なEVとかやってないから。

59 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:17:06.93 ID:ftMCUuOd0.net

>>50
心配ないよw
差動のデフだったり、ATでトルコン以下の変速機構が理解できるんなら、中国で破れかぶれにダイレクトドライブで恐ろしく低効率なEVとかやってないから。

20 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:24:40.44 ID:7NV0RMVL0.net

遊星ギアで、ギアの間をカツカツにしても
スムーズに回るよ!って事かね?
どこらにポイントがあるんだろ

14 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:17:37.99 ID:eFxK2kld0.net

駆動軸の歯車にかなりの負荷がかかりそうな構造だな、素材選びが大変じゃないか

67 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:43:21.13 ID:YzW3L4PV0.net

アシモが進化するということか

77 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 21:09:25.88 ID:RFz1d59u0.net

入力側モーターの慣性が小さくならないと
あまり意味はないなあ

64 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:31:45.06 ID:omDe6ddG0.net

>>5
エンブレを1/300にできたってことじゃね?

18 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:22:45.16 ID:nmazxznY0.net

ツールドフランスで勝てるかも

36 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:47:49.00 ID:7NV0RMVL0.net

>>32
え、入力の方向によって、動力を伝道させる時に利用する遊星ギアが違うってこと?
凄いな!しかもギア比も変わるんか!あり得ない!!

こういうのは良いなぁ

95 : :2019/02/05(火) 00:11:28.26 ID:7V9GkqHB0.net

>>10
Gか

84 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 21:24:33.49 ID:7LKLSjYa0.net

>>69
ほう

中々面白いね

機械工学系出身じゃないんで
この手の機械要素とか全く分からんのだが
電気回路みたいな図は何なの?

97 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 01:40:56.89 ID:I973JWj10.net

んーなかなかおもろいなコレ
センサー回路はどんな感じなるんじゃろ

119 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 12:38:19.86 ID:Q9O7FpAl0.net

>>101
鉄道車両から自動車から産業ロボットまでこの手の発明だらけなんだがw

54 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:09:46.80 ID:gsw6Dhbl0.net

あー完全に理解したわ

34 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:44:54.18 ID:V42Ivxdz0.net

ミニ四駆でこんなホイールあったよな

9 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:11:53.30 ID:a3VG1fZO0.net

逆に回したらぶっ壊れそうだな

120 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 13:00:03.52 ID:UlfcDAtG0.net

>>104
LSDは至高

107 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 07:32:06.89 ID:O6j/hiKg0.net

あーあれね
ハイパーヨーヨー

70 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:51:12.46 ID:ntbNm9QN0.net

>>58
>>65
なる程、ギア比変更は内歯車と遊星ギアが動力の伝達方向によって変わるなら出来る気がするなーありがとう。
イメージレベルで何となく掴めたわ。

いやぁ、ギアでコレだけ興奮したのはデフ以来だ。
発想は前からあったけど、「計算でこのレベルまで実現できるようになりましたよ!」ってのもロマンあるなぁ

105 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 07:30:15.25 ID:wF3H1i6Q0.net

人間の身体と寸分違いも無い器の開発は案外早く完成するかもな。
魂に相当する部分は多分あと100年では完成するかどうか。

21 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:25:18.79 ID:CtGULIjO0.net

>>15
ギヤを100回したら,その100倍の10000万回わるってこと
普通ならモーター焼けちゃう

89 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 22:01:55.67 ID:xBrpxvmm0.net

前に進みながらバックしてる

33 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:41:08.90 ID:9b1ykJdv0.net

高減速比だと高トルクになるけど、外力で逆転するって事?
スリッパークラッチとかじゃ代用できないのか?

110 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 07:37:48.69 ID:64HGp+M20.net

>>22
多分だけど、遊星(内歯も)が2段になってるのがミソなのかもしれない

69 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:47:13.73 ID:JNfkQiF10.net

もうちょっと詳しいPDF資料
https://shingi.jst.go.jp/var/rev0/0000/5693/2018_ynu_1.pdf

これ見ても理解出来なければ諦めよう

68 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:46:45.25 ID:ftMCUuOd0.net

>>57
吹き飛ばされるじゃなくて、重すぎて戻らないんだよね。
センサー類で検知して止めても棒を殴るようなもの。
誤ってぶつかったら、大ケガだっのがあいた!で済む。

もちろん万能ではなく、自動車のエンジンみたく大出力なら勝ち目はない。
この場合は、過回転でクラッチで切り離してるのを常用の回転数で回せるから回生吸収の効率が凄いことになるという効能が得られる。

72 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:55:25.63 ID:AeOzkuA90.net

>>66
どっちかというとチョロQ的なものにつけた方が
特性がわかりやすいと思う

2 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:03:57.72 ID:WHRw7aWm0.net

動画で説明してくれめんす

100 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 06:15:31.62 ID:H8f0jkbz0.net

ロボットアームとかだと強い負荷がかかったら
適度に戻って力を吸収しなければ壊れちゃうけど
ギヤ比が高いとモーターが逆回転しにくいので
戻らずに壊れちゃう。

それをどうにかしたんだろうけどね。

66 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 20:38:13.07 ID:pxFZMJ5N0.net

これミニ四駆に付けたらどうなるの?(´・ω・`)

78 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 21:10:30.61 ID:AeOzkuA90.net

>>47
そういえばゲーセンの腕相撲で骨折者が続出して回収くらったという話が昔あったな

24 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:28:01.44 ID:t4aeVnLY0.net

>>2
ソース元に概要が書いてあります

今後予想されるロボットと人間の共存社会では
人とロボットの意図しない接触により危険が生じるおそれがあります。
ロボットの関節に使用されている減速機が外力に対して柔軟に動く逆
駆動性がないため、接触の衝撃を吸収できず、結果として人の安全を
十分に確保することができませんでした。さらにロボットの中核部品
である減速機は、高効率と高い減速比を要求されるのですが、古くか
ら数多く研究されてきているため、大きな改善の余地はないと考えら
れていました。

上記の条件を満たすべく横浜国立大学が研究開発を進めた結果、まず
減速機の一つである複合遊星歯車機構の動力伝達効率の最大化を図る
ために歯車の歯数や転移係数などの構成要素を最適化することで、動
力伝達効率を飛躍的に高めることに成功しました。これにより、従来
不可能であった100:1を超えるような高い減速比の減速機でも、柔
軟な逆駆動が可能となるギヤ(バイラテラル・ドライブ・ギヤ)を開
発できました。

これは、ロボットの関節が外力に対して柔軟に動くことを可能とする
だけでなく、エネルギー回生の効率化を図るとともに、モーター情報
による負荷トルク推定を可能とし、小型軽量化・低コスト化・省エネ
化を同時に実現できるため、今後、協働ロボット、アシストロボット
移動ロボットなどの関節部材や、電気自動車(EV)の変速機などへの
展開が期待できます。

111 :名無しさん@1周年:2019/02/05(火) 07:43:33.05 ID:QpfvKz5r0.net

>>110
手前側遊星と奥側遊星の直径が違うな

これ、2段階の連続分割比率変化とかでショック吸収している感じ?

11 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:13:13.75 ID:/1xaRnhb0.net

歯車の図を見ても何がしたいのかわからんわw

40 :名無しさん@1周年:2019/02/04(月) 19:51:10.82 ID:vb+Z7iyi0.net

さすが横浜や、サムスンやフッサンの研究所があるだけに海外の優秀な技術をパクれる

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