JP2002192493A - 人工関節機構及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、ロボット、機械等の人工の関節部
分において、関節の屈伸の動力源として、磁石を利用
し、もって、磁石の磁極の変換及び磁力の強弱により、
関節の微妙な力加減の作動制御を容易に行わしめるとと
もに、磁力の作用による柔らかい接触ができる丁寧な扱
いを必要とする人工関節機構を提供しようとするもので
ある。 【構成】図１に示すように、人工関節の屈伸部分に永久
磁石、あるいは電磁石を装着し、必要に応じて電磁石の
Ｎ極とＳ極の変換、又は電磁石の電流変更による磁力の
強弱の変換を行い、若しくは電磁石のＮ極とＳ極の変換
と電磁石の電流変更による磁力の強弱の変換とを併用す
る。以上のように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロボット、機械等の
人工関節機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のロボット、機械等の人工関節部分
は、その作動の動力源として主にモーターが用いられて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
モーターを動力源とする人工関節部分の作動は、微妙な
力加減の作動制御が難点であった。例えば、卵等の柔ら
かい物体を従来の人工関節に握らせた場合、作動制御が
難しくて卵を割ってしまうようなことが多かった。そこ
で、この発明は、ロボット、機械等の人工関節部分にお
いて、関節の屈伸の動力源として、磁石を利用し、もっ
て、磁石の磁極の変換及び磁力の強弱により、関節の微
妙な力加減の作動制御を容易に行わしめるとともに、磁
力の作用による柔らかい接触ができる丁寧な扱いを必要
とする人工関節機構を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、図１に示す
ように、人工関節の屈伸部分に永久磁石、あるいは電磁
石を装着し、必要に応じて電磁石のＮ極とＳ極の変換、
又は電磁石の電流変更による磁力の強弱の変換を行い、
若しくは電磁石のＮ極とＳ極の変換と電磁石の電圧変更
による磁力の強弱の変換とを併用する。以上のように構
成する。

【０００５】

【作用】この発明の作用を図１によって説明する。図１
に示すように、ロボット、機械等の屈伸自在の屈曲部
（１）を挟んで片面部に永久磁石（２Ａ）及び電磁石
（３Ａ）を装着し、その反対側の片面部に永久磁石（２
Ｂ）及び電磁石（３Ｂ）を装着する。これらの永久磁石
及び電磁石は、それぞれが対応する腕部（４）及び基部
（９）に接続させる。永久磁石（２Ａ）及び電磁石（３
Ａ）のそれぞれが対応する磁極を、例えばＮ極とＮ極、
Ｓ極とＳ極のように同様の磁極にした場合、これらが相
互に反発する。その一方で、反対側に装着した永久磁石
（２Ｂ）及び電磁石（３Ｂ）のそれぞれ対応する磁極を
Ｎ極とＳ極の反対の磁極にした場合、これらが相互に引
き合うこととなる。すなわち、Ａ列側とＢ列側が相反す
る作用を行うことにより、片側は伸び、その反対側は縮
むこととなり、結果として関節が屈伸する。磁極の変換
は、直流の電磁石を使用すれば、たやすく行うことがで
きる。また、電流を変化させることにより、磁力の強弱
もたやすく調整することができる。

【０００６】

【実施例】この発明の実施方法の一例を図２によって説
明する。図２のとおり、基部（９）に対応する腕部を永
久磁石の腕部（５）とする。基部（９）には、電磁石
（３Ａ）及び電磁石（３Ｂ）を接続させる。仮に、永久
磁石の腕部（５）の基部（９）に対応する側の磁極をＮ
極とした場合、電磁石（３Ａ）の永久磁石の腕部（５）
に対応する側をＮ極、電磁石（３Ｂ）の永久磁石の腕部
（５）に対応する側をＳ極とすれば、電磁石（３Ａ）は
永久磁石の腕部（５）と反発し、電磁石（３Ｂ）側は永
久磁石の腕部（５）と引き合う。よって、図２では、永
久磁石の腕部（５）は、屈曲部（１）を軸として右に曲
がる。この電磁石（３Ａ）及び電磁石（３Ｂ）の磁極を
反対に変換すれば、図２では、永久磁石の腕部（５）
は、屈曲部（１）を軸として左に曲がる。

【０００７】この発明の実施方法の一例を図３によって
説明する。電磁石（３Ａ）に対応する側の電磁石（２
Ｄ）の磁極をＮ極とした場合、電磁石（３Ａ）の電磁石
（２Ｄ）に対応する側の電極をＳ極とすれば、電磁石
（３Ａ）と電磁石（２Ｄ）は、互いに引き合う。一方、
電磁石（３Ｂ）に対応する側の電磁石（２Ｃ）の磁極を
Ｓ極とした場合、電磁石（３Ｂ）の電磁石（２Ｃ）に対
応する側の電極をＳ極とすれば、電磁石（３Ｂ）と電磁
石（２Ｃ）は、互いに反発する。よってこの場合、図３
では、腕部（４）は、屈曲部（１）を軸として左に曲が
る。同様に、電磁石（３Ａ）と電磁石（３Ｂ）の磁極を
反対に変換すれば、腕部（４）は、屈曲部（１）を軸と
して右に曲がる。

【０００８】この発明の実施方法の一例を図４によって
説明する。図４のとおり、基部（９）に対応する腕部を
電磁石の腕部（６）とする。基部（９）には、電磁石
（３Ａ）及び電磁石（３Ｂ）を接続させる。仮に、電磁
石の腕部（６）の基部（９）に対応する側の磁極をＮ極
とした場合、電磁石（３Ａ）の電磁石の腕部（６）に対
応する側をＮ極、電磁石（３Ｂ）の電磁石の腕部（６）
に対応する側をＳ極とすれば、電磁石（３Ａ）は電磁石
の腕部（６）と反発し、電磁石（３Ｂ）側は電磁石の腕
部（６）と引き合う。よって、図４では、電磁石の腕部
（６）は、屈曲部（１）を軸として右に曲がる。この電
磁石の腕部（６）の磁極をＳ極に変換した場合、電磁石
（３Ａ）及び電磁石（３Ｂ）の磁極がそのままであれ
ば、図４では、電磁石の腕部（６）は、屈曲部（１）を
軸として左に曲がる。電磁石の腕部（６）の磁極をその
ままにして、電磁石（３Ａ）及び電磁石（３Ｂ）の磁極
だけを変換させることもある。

【０００９】この発明の実施方法の一例を図５によって
説明する。図５のように、永久磁石（２Ａ）を基部
（９）に電磁石の腕部（６）に対して直角状に接続す
る。仮に電磁石の腕部（６）の基部（９）に対応する側
の磁極がＮ極とした場合、図５の永久磁石（２Ａ）の左
側をＮ極、右側をＳ極とすれば、永久磁石（２Ａ）の左
側のＮ極側は反発し、永久磁石（２Ａ）右側のＳ極側は
引き合うこととなる。よって、電磁石の腕部（６）は、
屈曲部（１）を軸として右に曲がる。また、永久磁石
（２Ａ）の磁極を変換すれば、電磁石の腕部（６）は、
屈曲部（１）を軸として左に曲がる。なお、電磁石の腕
部（６）の代わりに、永久磁石の腕部（５）を用いても
よい。

【００１０】この発明の実施方法の一例を図６によって
説明する。腕部（４）と基部（９）を輪状の接続具
（７）で接続して、屈曲部（１）に替える方法もある。
作動方法については、前に述べたいずれの方法も応用で
きるので省略する。

【００１１】この発明の実施方法の一例を図７によって
説明する。腕部（４）と基部（９）を包装状の接続具
（７）で接続して、屈曲部（１）に替える方法もある。
作動方法については、前に述べたいずれの方法も対応で
きるので省略する。

【００１２】この発明の作用を図８によって説明する。
図８に示すように、屈曲部（１）を腕部（４）及び、基
部（９）に接続し、永久磁石（２Ａ）を腕部（４）に接
続、電磁石（３Ａ）を基部（９）に接続する。永久磁石
（２Ａ）及び電磁石（３Ａ）のそれぞれが対応する磁極
を、例えばＮ極とＮ極、Ｓ極とＳ極のように同様の磁極
にした場合、これらが相互に反発し屈曲部（１）を軸と
して左に曲がる。その一方で、反対側に装着した永久磁
石（２Ｂ）及び電磁石（３Ｂ）のそれぞれ対応する磁極
をＮ極とＳ極の反対の磁極にした場合、これらが相互に
引き合うこととなり、屈曲部（１）を軸として右に曲が
る。

【００１３】この発明の作用を図９によって説明する。
図９に示すように、屈曲部（１）を電磁石の腕部（６）
及び、基部（９）に接続し、電磁石（３Ａ）を基部
（９）に接続する。電磁石の腕部（６）及び電磁石（３
Ａ）のそれぞれが対応する磁極を、例えばＮ極とＮ極、
Ｓ極とＳ極のように同様の磁極にした場合、これらが相
互に反発し屈曲部（１）を軸として左に曲がる。その一
方で、電磁石の腕部（６）及び電磁石（３Ｂ）のそれぞ
れ対応する磁極をＮ極とＳ極の反対の磁極にした場合、
これらが相互に引き合うこととなり、屈曲部（１）を軸
として右に曲がる。なお、電磁石の腕部（６）の代わり
に、永久磁石の腕部（５）を用いてもよい。

【００１４】この発明の作用を図１０によって説明す
る。図１０に示すように、屈曲部（１）を電磁石の腕部
（６）及び、電磁石の基部（１１）に接続する。電磁石
の腕部（６）及び電磁石の基部（１１）のそれぞれが対
応する磁極を、例えばＮ極とＮ極、Ｓ極とＳ極のように
同様の磁極にした場合、これらが相互に反発し屈曲部
（１）を軸として左に曲がる。その一方で、電磁石の腕
部（６）及び電磁石の基部（１１）のそれぞれ対応する
磁極をＮ極とＳ極の反対の磁極にした場合、これらが相
互に引き合うこととなり、屈曲部（１）を軸として右に
曲がる。なお、電磁石の腕部（６）の代わりに、永久磁
石の腕部（５）を用いてもよい。また、電磁石の基部
（１１）の代わりに、永久磁右の基部（１０）を用いて
もよい。

【００１５】

【発明の効果】この発明により、従来困難とされていた
ロボットや機械などが卵などを握る場合の力加減の制御
作動が容易となる。すなわち、関節の微妙な力加減の作
動制御を容易に行わしめるとともに、磁力の作用による
柔らかい接触ができる丁寧な扱いを必要とする人工関節
機構が提供できることとなる。

【００１６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施方法の一例を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施方法の一例を示す斜視図である。

【図４】本発明の実施方法の一例を示す斜視図である。

【図５】本発明の実施方法の一例を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施方法の一例を示す斜視図である。

【図７】本発明の実施方法の一例を示す斜視図である。

【図８】本発明の実施方法の一例を示す斜視図である。

【図９】本発明の実施方法の一例を示す斜視図である。

【図１０】本発明の実施方法の一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 屈曲部 ２Ａ 永久磁石 ２Ｂ 永久磁石 ２Ｃ 電磁石 ２Ｄ 電磁石 ３Ａ 電磁石 ３Ｂ 電磁石 ３Ｃ 永久磁石 ３Ｄ 永久磁石 ４ 腕部 ５ 永久磁石の腕部 ６ 電磁石の腕部 ７ 輪状の接続具 ８ 包装状の接続具 ９ 基部 １０ 永久磁石の基部 １１ 電磁石の基部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボット、機械等の人工の関節部分におい
   て、磁石の磁極の変換及び磁力の強弱により、関節の屈
   伸を行うことを特徴とする人工関節機構。
2. 【請求項２】請求項１の、人工関節の屈伸を磁石の磁極
   の変換及び磁力の強弱により行うことを特徴とする作動
   方法。