JP2005271145A - Deformation unit, coil spring regulating member, structure and clamper - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル状弾性体の動作を規制することにより、外力に対するコイル状弾性体の変形を制御して変形ユニットの形状を制御し、様々な変形又は移動可能な構造物を提供するコイルばね規制部材、変形ユニット、構造物及び挟持体に関する。 The present invention provides a coil spring that provides various deformable or movable structures by controlling the deformation of the coiled elastic body with respect to external force by controlling the operation of the coiled elastic body to control the shape of the deformation unit. The present invention relates to a regulating member, a deformation unit, a structure, and a sandwiching body.
昨今のロボット開発では、単純な上下方向の移動、左右方向の移動、回転運動等だけでなく、自然界に存在する人間、生物等の動きを模倣して再現する試みが多々なされている。一般にロボットの構成部材は、取り付け位置に応じて固有の形状を有しており、これら構成部材を所望の運動に対応させて可動させるには、それぞれの運動に応じて、駆動部であるモータを適当な位置に配設し、適当な方向で回転させる必要がある。 In recent robot development, many attempts have been made to imitate and reproduce the movements of human beings, living creatures, etc. existing in the natural world as well as simple vertical movement, horizontal movement, and rotational movement. In general, the constituent members of the robot have a unique shape according to the mounting position, and in order to move these constituent members in accordance with a desired motion, a motor that is a drive unit is moved according to each motion. It is necessary to arrange it at an appropriate position and rotate it in an appropriate direction.
例えば人間型(ヒューマノイド型)ロボットのように、人間のような滑らかな動きを再現する必要性が高い場合、可動節を大量に設ける必要がある。したがって、個々の可動節毎に適切な動作制御用のモータを設け、所望の運動に応じてその動作を制御する必要があった。 For example, when it is highly necessary to reproduce a smooth movement like a human like a humanoid (humanoid type) robot, it is necessary to provide a large number of movable nodes. Therefore, it is necessary to provide an appropriate motion control motor for each movable node and control the motion according to the desired motion.
また、例えば青虫、蛇等のように、外形を変化させながら運動、移動等を行う生物の動きを模倣するためには、より多くの可動節を設ける必要があり、可動節の数に対応した多くの動作制御用のモータの動作を、所望の運動に応じて制御する必要があった。 In addition, in order to imitate the movement of organisms that move, move, etc. while changing the outer shape, such as green caterpillars, snakes, etc., it is necessary to provide more movable nodes, corresponding to the number of movable nodes It has been necessary to control the operation of many operation control motors according to a desired motion.
しかし、動作制御用のモータの個数が非常に多くなった場合、設けられた各モータ毎に回転方向、回転数等が相違することから、動作を制御するための制御系の設計が複雑になるとともに、機構自体も複雑になり、製造コストの高騰を招くという問題点があった。 However, when the number of motors for operation control becomes very large, the rotation direction, the number of rotations, etc. are different for each provided motor, so the design of the control system for controlling the operation becomes complicated. At the same time, the mechanism itself becomes complicated, and there is a problem that the manufacturing cost increases.
また、滑らかな運動を行うためには、慣性による動作遅れを低減する必要があり、構成部材の軽量化が必要となる。したがって、機構が簡素であり、しかも動作の制御が簡便なロボット構成部材に対する需要が高まっている。 Further, in order to perform a smooth motion, it is necessary to reduce the operation delay due to inertia, and it is necessary to reduce the weight of the constituent members. Therefore, there is an increasing demand for a robot component having a simple mechanism and simple operation control.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、コイル状弾性体を用いた簡素な構造を有するユニットであって、しかも変形の制御を容易ならしめる変形ユニット、コイルばね規制部材、構造物、及び挟持体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a unit having a simple structure using a coil-shaped elastic body, and further, a deformation unit, a coil spring regulating member, and a structure that can easily control deformation And it aims at providing a clamping body.
上記目的を達成するために第1発明に係る変形ユニットは、コイルばねと、該コイルばねの両端に配設してある一対の連結部と、一の連結部の端部にその一端を取り付けてある一又は複数のワイヤと、他の連結部に配設してあり、前記一又は複数のワイヤの他端を取り付けてあり、巻き取ることが可能な一又は複数のモータとを備え、前記一又は複数のモータの回転に応じて前記他の連結部に対する前記一の連結部の端部の相対位置を変更すべくなしてあることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a deformation unit according to a first invention comprises a coil spring, a pair of connecting portions disposed at both ends of the coil spring, and one end thereof attached to one end of the connecting portion. One or a plurality of wires, and one or a plurality of motors that are disposed on another connecting portion, to which the other ends of the one or a plurality of wires are attached, and that can be wound, Alternatively, the relative position of the end of the one connecting portion with respect to the other connecting portion may be changed according to the rotation of a plurality of motors.
また、第2発明に係る変形ユニットは、第1発明において、前記コイルばねの伸縮を規制するコイルばね規制部材を備え、前記コイルばね規制部材にて前記一対の連結部の端部の相対位置の変更を規制することを特徴とする。 The deformation unit according to a second aspect of the present invention includes a coil spring restricting member for restricting expansion and contraction of the coil spring according to the first aspect of the invention, and the coil spring restricting member has a relative position between the end portions of the pair of connecting portions. It is characterized by regulating changes.
また、第3発明に係るコイルばね規制部材は、圧縮力に対する反力を外部へ付与する弾性体を内部に備え、前記弾性体の圧縮方向の断面が櫛形状であり、圧縮力に応じて櫛歯の間隔を変更すべくなしてあることを特徴とする。 The coil spring restricting member according to the third aspect of the present invention includes an elastic body that imparts a reaction force against the compression force to the outside. The elastic body has a comb-shaped cross section in the compression direction. It is characterized by changing the tooth spacing.
また、第4発明に係るコイルばね規制部材は、第3発明において、一辺部が前記櫛歯を形成するL字状筒型部品を、前記弾性体の圧縮方向にて他辺部が相互に摺動可能に、前記他辺部を前記一辺部側から複数連結してあることを特徴とする。 The coil spring restricting member according to a fourth aspect of the present invention is the coil spring regulating member according to the third aspect, wherein one side portion slides on an L-shaped cylindrical part having the comb teeth, and the other side portion mutually slides in the compression direction of the elastic body. A plurality of other side portions are connected from the one side side so as to be movable.
また、第5発明に係る構造物は、複数の方形状の変形ユニットを直列に連結した移動可能な構造物であって、前記変形ユニットは、連結方向の一端に設けた一の連結部を他端に設けた他の連結部へ引張る引張力、又は前記一の連結部の端部を前記他の連結部の端部へ引張る引張力を前記一の連結部に付与すべくなしてあることを特徴とする。 A structure according to a fifth aspect of the present invention is a movable structure in which a plurality of square-shaped deformation units are connected in series, and the deformation unit has one connection portion provided at one end in the connection direction. A tensile force for pulling to the other connecting portion provided at the end or a tensile force for pulling the end portion of the one connecting portion to the end portion of the other connecting portion should be applied to the one connecting portion. Features.
また、第6発明に係る構造物は、前記変形ユニットは、第1又は第2発明の変形ユニットであることを特徴とする。 The structure according to a sixth aspect is characterized in that the deformation unit is the deformation unit according to the first or second aspect.
また、第7発明に係る挟持体は、第1又は第2発明の変形ユニットを複数直列に連結して構成した一対の挟持部材を所定の間隔で並列してあり、前記変形ユニットの連結部の端部の相対位置を変更することにより前記一対の挟持部材の間隔を変化させて物体を挟持すべくなしてあることを特徴とする。 Further, a sandwiching body according to a seventh aspect of the present invention includes a pair of sandwiching members configured by connecting a plurality of deformation units of the first or second invention in series at a predetermined interval. By changing the relative position of the end portions, the distance between the pair of holding members is changed to hold the object.
第1発明によれば、変形ユニットの他の連結部に、一の連結部へ引張る引張力が作用する場合は、ワイヤの一端が一の連結部に複数取付けてあり、その取付位置が連結部の中心点に対して対称の位置であるときには、一の連結部は他の連結部側へそのまま引っ張られ、変形ユニットの長さが縮小するように変形する。ワイヤの一端の取付位置が連結部の中心点に対し非対称の位置であるときには、一の連結部の端部が他の連結部側へ引っ張られ、変形ユニットの一部の長さが縮小するよう変形する。したがって、複雑な制御機構を有することなく、しかも簡素な構造で変形ユニットを所望の方向へ変形させることが可能となる。 According to the first invention, when a tensile force pulling to one connecting portion acts on the other connecting portion of the deformation unit, a plurality of one ends of the wire are attached to the one connecting portion, and the mounting position thereof is the connecting portion. When the position is symmetric with respect to the center point, the one connecting portion is pulled as it is to the other connecting portion, and is deformed so that the length of the deformation unit is reduced. When the attachment position of one end of the wire is asymmetric with respect to the center point of the connecting portion, the end of one connecting portion is pulled toward the other connecting portion, so that the length of a part of the deformation unit is reduced. Deform. Therefore, the deformation unit can be deformed in a desired direction without having a complicated control mechanism and with a simple structure.
第2発明によれば、コイルばね規制部材によりコイルばねの伸縮を規制しつつ、変形ユニットの他の連結部に一の連結部へ引張る引張力が作用する場合、コイルばね規制部材にコイルばねを嵌挿している側はコイルばねの伸縮が規制され、嵌挿していない側のみ他の連結部が一の連結部へ近づくように変形する。したがって、複雑な制御機構を有することなく、しかも簡素な構造で変形ユニットを所望の方向へ変形させることが可能となる。 According to the second invention, when the coil spring restricting member restricts expansion and contraction of the coil spring and the tensile force pulling to one connecting portion acts on the other connecting portion of the deformation unit, the coil spring restricting member is provided with the coil spring. Expansion and contraction of the coil spring is restricted on the side where it is inserted, and only the side where it is not inserted is deformed so that the other connecting part approaches one connecting part. Therefore, the deformation unit can be deformed in a desired direction without having a complicated control mechanism and with a simple structure.
また、コイルばね規制部材によりコイルばねの伸縮を規制しない場合、コイルばねの両端の連結部に付与される外力に応じてコイルばね規制部材にも圧縮力が作用し、コイルばね規制部材の長さが縮小する。したがって、変形ユニットを単純に縮小させる、すなわち他の連結部を一の連結部の方へそのまま引っ張るよう移動させ、変形ユニットの長さが縮小するよう変形する。 Further, when the expansion and contraction of the coil spring is not restricted by the coil spring restriction member, the compression force acts on the coil spring restriction member in accordance with the external force applied to the connecting portions at both ends of the coil spring, and the length of the coil spring restriction member Shrinks. Therefore, the deformation unit is simply reduced, that is, the other connecting portion is moved to be pulled as it is toward the one connecting portion, and the deformation unit is deformed to reduce the length.
第3発明によれば、櫛歯の間にコイルばねを嵌挿することで、変形ユニットを変形させるコイルばねの伸縮動作を部分的に規制することができ、変形ユニットの変形を制御することが可能となる。 According to the third invention, by inserting and inserting the coil spring between the comb teeth, the expansion and contraction operation of the coil spring that deforms the deformation unit can be partially restricted, and the deformation of the deformation unit can be controlled. It becomes possible.
第4発明によれば、コイルばねを嵌挿する櫛歯を容易に具現化することができ、櫛歯の間にコイルばねを嵌挿することで、変形ユニットを変形させるコイルばねの伸縮動作を部分的に規制することができ、変形ユニットの変形を制御することが可能となる。 According to the 4th invention, the comb tooth which inserts a coil spring can be easily embodied, and the expansion-contraction operation | movement of the coil spring which deform | transforms a deformation | transformation unit by inserting and inserting a coil spring between comb teeth. It can be partially restricted, and the deformation of the deformation unit can be controlled.
第5発明によれば、ユニット全体の長さを縮小する変形、及び/又はワイヤによる引張力が作用する端部のみ長さが縮小し、ユニット全体として引張力の作用する端部の方へ連結部の対向面を向ける変形を行うことができ、例えば青虫、蛇等の動きを模倣した構造物を形成することが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, only the end portion to which the deformation of the entire unit is reduced and / or the tensile force by the wire acts is reduced, and the whole unit is connected to the end portion to which the tensile force acts. For example, it is possible to form a structure imitating movements of green caterpillars, snakes, and the like.
第6発明によれば、複雑な制御機構を有することなく、しかも簡素な構造で変形ユニットを所望の方向へ変形させることが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to deform the deformation unit in a desired direction with a simple structure without having a complicated control mechanism.
第7発明によれば、複雑な制御機構を有することなく、しかも簡素な構造で変形ユニットを所望の方向へ変形させることができ、例えばマジックハンドのような機構を変形ユニットの組み合わせにより具現化することが可能となる。 According to the seventh invention, the deformation unit can be deformed in a desired direction without having a complicated control mechanism and with a simple structure. For example, a mechanism such as a magic hand is realized by a combination of deformation units. It becomes possible.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る変形ユニット1の例を示す側断面図である。図1(a)に示すようにワイヤ11が取り付けてある第1の連結部12と異なる第2の連結部13側に、ワイヤ11の巻き取り用のモータ14を備えている。モータ14は、スプリング15の内側に設けてあり、ワイヤ11を挿通してある誘導孔が第2の連結部13に設けてある。モータ14を駆動する電源(図示せず)は外部に設けてあり、スプリング15の内側を通すように接続ケーブル(図示せず)を配線してある。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a side sectional view showing an example of a
図1(b)は、モータ14によりワイヤ11を巻き取った状態での変形ユニット1の例を示す側断面図である。図1(b)に示すように、スプリング15は、ワイヤ11を取り付けてある側(図1の上側)で、ワイヤ11の引張力により圧縮される。しかし、ワイヤ11を取り付けてある側の反対側(図1の下側)は圧縮されない。したがって、変形ユニット1は、ワイヤ11を取り付けてある側(図1の上側)へ向かって変形する。
FIG. 1B is a side sectional view showing an example of the
図2は、本発明の実施の形態1に係る変形ユニット1のモータ14を2個備えた場合の例を示す側断面図である。図2(a)の例では、モータ14及びワイヤ11を、相互に対称となる位置に2個設けている。図2(a)では、2本のワイヤ11、11が第1の連結部12に取り付けられており、ワイヤ11、11の巻き取り用のモータ14、14を2個、第2の連絡部13に備えている。モータ14、14は、スプリング15の内側に設けてあり、ワイヤ11、11を挿通してある誘導孔が第2の連絡部13に設けてある。モータ14、14を駆動する電源(図示せず)は外部に設けてあり、スプリング15の内側を通すように接続ケーブル(図示せず)を配線してある。
FIG. 2 is a side sectional view showing an example in which two
図2(b)は、モータ14、14によりワイヤ11、11を巻き取った状態での変形ユニット1の例を示す側断面図である。図2(b)に示すように、スプリング15は、ワイヤ11、11を取り付けてある側(図1の上側及び下側)で、ワイヤ11の引張力により圧縮される。したがって、スプリング15は上下均等に圧縮され、変形ユニット1は、上下の長さが略均等に縮小するように変形する。
FIG. 2B is a side cross-sectional view showing an example of the
以上のように本実施の形態1では、複数のモータを用いることにより、変形ユニットを単純な長さの伸縮変形又は一方向への曲げ変形を行うことができ、行うことができ、複雑な制御機構を有することなく、しかも簡素な構造で変形ユニットを所望の方向へ変形させることが可能となる。なお、モータは2個に限定されるものではなく、変形させる方向に応じて複数個備えれば何個でも備えてよい。 As described above, in the first embodiment, by using a plurality of motors, the deformation unit can be subjected to a simple length expansion / contraction deformation or bending deformation in one direction. The deformation unit can be deformed in a desired direction without having a mechanism and with a simple structure. The number of motors is not limited to two, and any number of motors may be provided as long as a plurality of motors are provided according to the direction of deformation.
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2に係る変形ユニット1の例を示す側断面図である。本実施の形態2は、スプリング15の動作を規制するコイルばね規制部材2を用いている点で実施の形態1と相違する。以下、実施の形態2について詳細に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a side sectional view showing an example of the
図4は、本発明の実施の形態2に係る変形ユニット1に用いるコイルばね規制部材2の構成を示す断面図である。図4(a)は、コイルばね規制部材2を構成するL字部3の断面図であり、図4(b)は、コイルばね規制部材2の圧縮時の状態を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the coil
図4(a)に示すように、L字部3は、コイルばねを嵌挿するための櫛部31と、摺動部32とからなる。摺動部32は、図4(b)のように相互に嵌挿してあり、内部に圧縮力に対する反力を付与する内部スプリング33を備えており、図4(c)のように両端から圧縮荷重が加わる場合、L字部3、3、・・・が相互に摺動することにより内部スプリング33が圧縮され、櫛部31、31、・・・の間隔が狭くなる。圧縮荷重が取り除かれた場合、内部スプリング33の反力により、図4(b)の状態へと戻る。
As shown in FIG. 4A, the L-shaped
図3では、変形ユニット1は、コイル状のスプリング15の一端を第1の連結部12に取り付け、他端を第2の連結部13に取り付けている。第2の連結部13にワイヤ11を取り付け、第1の連結部12側からワイヤ11を引張ることにより、スプリング15のワイヤ11取付側(図3上部)が圧縮され、第2の連結部13に対して第1の連結部12のワイヤ取付部が接近する。一方、コイルばね規制部材2の櫛部を、スプリング15に嵌挿してある。これにより、スプリング15のワイヤ取付側の反対側(図3下部)は、コイルばね規制部材2により圧縮動作が規制され、ワイヤ11を第1の連結部12側へ引張った場合であっても圧縮されない。したがって、変形ユニット1は、第2の連結部13の上部へ、第1の連結部12の上部が接近した形状、すなわち断面形状が上部に上底を有する略台形である形状へと変形する。
In FIG. 3, the
図5は、スプリング15の伸縮動作をコイルばね規制部材2で規制しない場合の、変形ユニット1の例を示す側断面図である。図1に示すように、コイルばね規制部材2は、内部に内部スプリング33を設けてあり、両端に加わる荷重に応じて縮小する。したがって、コイルばね規制部材2の櫛部をスプリング15に嵌挿していない場合、ワイヤ11を第1の連結部12の方へ引張ることにより、スプリング15の下部もスプリング15の上部と同様に圧縮され、それに伴いコイルばね規制部材2も圧縮される。したがって、第2の連結部13が第1の連結部12へ略均等に接近することにより、変形ユニット1の長さが縮小するよう変形する。
FIG. 5 is a side sectional view showing an example of the
図6は、コイルばね規制部材2を用いる場合の、変形ユニット1の実装状態を例示する側断面図である。図6(a)に示すように、ワイヤ11の巻き取り用のモータ14は第1の連結部12に設けてある。モータ14は、スプリング15の内側に設けてあり、ワイヤ11を挿通してある誘導孔が第1の連結部12に設けてある。モータ14を駆動する電源(図示せず)は外部に設けてあり、スプリング15の内側を通すように接続ケーブル(図示せず)を配線し、連結される複数の変形ユニット1、1、・・・を介してモータ14と接続されている。
FIG. 6 is a side cross-sectional view illustrating the mounting state of the
ワイヤ11を挿通してある第1の連結部12の誘導孔からワイヤ11を第2の連結部13まで引き回し、第2の連結部13に設けてある挿通孔に通してある。ワイヤ11は、第2の連結部13に設けてある挿通孔から、コイルばね規制部材2に設けたアイレット61の中を通して第1の板32に取り付けてある。なお、アイレット61は、コイルばね規制部材2の一又は複数の櫛部31、31、・・・に設ければよい。
The
図6(b)は、モータ14によりワイヤ11を巻き取った状態を示す変形ユニット1の側断面図である。図6(b)に示すように、スプリング15のワイヤ11による引張力が付与される側、すなわちモータ14を取り付けてある側(図6上部)は、ワイヤ11の引張力により圧縮される。一方、スプリング15のワイヤ11の引張力が付与される側の反対側(図6下側)は、アイレット61によりコイルばね規制部材2がスプリング15側へ付勢され、コイルばね規制部材2の櫛部31、31、・・・がスプリング15に嵌挿される。したがって、スプリング15の圧縮が規制され、変形ユニット1は上向きに変形する。
FIG. 6B is a side sectional view of the
図7は、変形ユニット1を略平行に圧縮する場合を例示する側断面図である。図7(a)に示すように、ワイヤ11の巻き取り用のモータ14は第1の連結部12に設けてある。モータ14は、スプリング15の内側に設けてあり、ワイヤ11を挿通してある誘導孔が第1の連結部12に設けてある。モータ14を駆動する電源(図示せず)は外部に設けてあり、スプリング15の内側を通すように接続ケーブル(図示せず)を配線してある。
FIG. 7 is a side cross-sectional view illustrating a case where the
ワイヤ11を挿通してある第1の連結部12の誘導孔からワイヤ11を第2の連結部13まで引き回し、第2の連結部13に設けてある挿通孔に通してある。ワイヤ11は、第2の連結部13に設けてある挿通孔から、コイルばね規制部材2に設けたアイレット61の中を通して第1の板32に取り付けてある。なお、アイレット61は、コイルばね規制部材2の一又は複数の櫛部31、31、・・・に設ければよい。第1の連結部12及び第2の連結部13には、コイルばね規制部材2がスプリング15側へ移動するのを規制する規制ブロック71、71が設けてある。
The
図7(b)は、モータ14によりワイヤ11を巻き取った状態を示す変形ユニット1の側断面図である。図7(b)に示すように、スプリング15のワイヤ11による引張力により、コイルばね規制部材2はスプリング15側へ移動する。しかし、規制ブロック71が設けてあることにより、スプリング15までコイルばね規制部材2は移動することができず、櫛部31、31、・・・をスプリング15に嵌挿することができない。したがって、スプリング15は均等に圧縮され、それに伴ってコイルばね規制部材2も圧縮され、変形ユニット1は略均等に長さを縮小するよう変形する。
FIG. 7B is a side sectional view of the
以上のように本実施の形態2に係る変形ユニットでは、駆動源であるモータの個数を増大することなく、複数のモータを用いて変形させる場合と同様の変形を単一のモータを用いて行うことができ、簡素な構造で、電力消費量を軽減しつつ効果的な変形を行うことが可能となり、ロボット、マニピュレータ等へ容易に適用可能であるという優れた効果を奏する。 As described above, in the deformation unit according to the second embodiment, a single motor is used for the same deformation as in the case of deformation using a plurality of motors without increasing the number of motors that are drive sources. It is possible to perform an effective deformation while reducing power consumption with a simple structure, and an excellent effect that it can be easily applied to a robot, a manipulator or the like can be obtained.
(実施の形態3)
図8は、本発明の実施の形態3に係る変形ユニットの基本形状の変形の例示図である。実施の形態3に係る変形ユニットは方形状のブロックである。本実施の形態3に係る変形ユニットは、図8(a)に示すように、その断面形状が基本形状Bから長手方向に縮小して縮小形状Sへと変形する。また、図8(b)に示すように、その断面形状が基本形状Bから上下いずれかが短く縮小した台形状U1、U2へと変形する。斯かる2つの変形を行う変形ユニットを組み合わせることで、例えば青虫のような移動ロボットを構築することが可能となる。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is an illustration of deformation of the basic shape of the deformation unit according to
図9は、本発明の実施の形態3に係る変形ユニットを、直列に6個連結した構造物の移動例を示す側面図である。説明の便宜上、図9では左方向に進行するものとし、左から順に第1ユニット、第2ユニット、・・・、第6ユニットとする。また、変形していない変形ユニットを基本ユニット、均等に圧縮されている変形ユニットを圧縮ユニット、上部のみ圧縮されている変形ユニットを上部圧縮ユニット、下部のみ圧縮されている変形ユニットを下部圧縮ユニットという。
FIG. 9 is a side view showing a movement example of a structure in which six deformation units according to
図9(a)では、第1ユニットのみが上部圧縮ユニットに変形しており、他の変形ユニットは基本ユニットのままである。左方向へ進行するために、図9(b)では、第3乃至第5ユニットを圧縮ユニットへ変形している。そして、図9(c)に示すように、第3乃至第5ユニットが基本ユニットへと戻ることによって、構造物全体として左方向へと進行する。 In FIG. 9A, only the first unit is deformed into the upper compression unit, and the other deformation units remain the basic units. In order to advance leftward, in FIG. 9B, the third to fifth units are transformed into compression units. And as shown in FIG.9 (c), when the 3rd thru | or 5th unit returns to a basic unit, it progresses to the left as the whole structure.
一般に、最前部である第1ユニットには、カメラ等の障害物センサが設けられることが多い。したがって、図9(c)のような状態まで構造物が進行した時点で、前方に障害物が存在することを検知できる。 In general, an obstacle sensor such as a camera is often provided in the first unit that is the foremost part. Therefore, when the structure has advanced to the state as shown in FIG. 9C, it can be detected that there is an obstacle ahead.
そこで、図9(d)以後は、障害物を回避するよう変形ユニットの変形を制御する。すなわち、図9(d)では、第1ユニットを下部圧縮ユニットへ、第2ユニットを上部圧縮ユニットへ、それぞれ変形している。これにより、第1ユニットの最高到達点は、図9(c)の場合よりも高くなる。 Therefore, after FIG. 9D, the deformation of the deformation unit is controlled so as to avoid the obstacle. That is, in FIG. 9D, the first unit is transformed into the lower compression unit, and the second unit is transformed into the upper compression unit. Thereby, the highest reaching point of the first unit becomes higher than that in the case of FIG.
次に、このまま左方向へ進行すべく、図9(e)では、第4及び第5ユニットを圧縮ユニットへと変形し、図9(f)では左方向へ移動するために、第4及び第5ユニットを基本ユニットへ戻すとともに、障害物を回避すべく、第1ユニットを基本ユニットへ戻し、第2ユニットを下部圧縮ユニットへ、第3ユニットを上部圧縮ユニットへ、それぞれ変形する。 Next, in order to proceed leftward as it is, the fourth and fifth units are transformed into compression units in FIG. 9 (e), and in order to move leftward in FIG. While returning 5 units to the basic unit, in order to avoid obstacles, the first unit is returned to the basic unit, the second unit is changed to the lower compression unit, and the third unit is changed to the upper compression unit.
以上のように、変形ユニットを4つの形状へと効果的に変形させることによって、青虫のような動きをロボットにて再現することが可能となる。 As described above, by effectively deforming the deformation unit into four shapes, it is possible to reproduce the movement like a green caterpillar with a robot.
また、変形ユニットの大きさを変えることで、より多くの構造物を具現化できる。図10は、上述した変形ユニットを用いて構成したマジックハンドの概略構成を示す図である。図10では、マジックハンドの基幹部101には大きな変形ユニットを、一対の挟持部材102、102には小さな変形ユニットを、それぞれ配置してある。
Further, more structures can be realized by changing the size of the deformation unit. FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of a magic hand configured using the above-described deformation unit. In FIG. 10, a large deformation unit is disposed on the
なお、説明の便宜上、図9と同様、基幹部101は、上から順に第1ユニット、第2ユニット、第3ユニット、第4ユニットとし、・・・、挟持部材102、102は、左側を第5Lユニット、第6Lユニット、第7Lユニットと、右側を第5Rユニット、第6Rユニット、第7Rユニットとする。また、変形していない変形ユニットを基本ユニット、均等に圧縮されている変形ユニットを圧縮ユニット、左側のみ圧縮されている変形ユニットを左圧縮ユニット、右側のみ圧縮されている変形ユニットを右圧縮ユニットという。
For convenience of explanation, as in FIG. 9, the
図10(a)は、物体を把持するために基幹部101を伸長可能とすべく、第2及び第3ユニットを圧縮ユニットへ変形している。また、通常は第7Lユニット及び第7Rユニットには、挟持対象となる物体の存在を検知するセンサが設けられている。物体103の存在が検知されていない場合、把持部102は、第5Lユニット及び第6Rユニットを右圧縮ユニットに変形し、第5Rユニット及び第6Lユニットを左圧縮ユニットに変形してある。
In FIG. 10A, the second and third units are transformed into compression units so that the
センサが物体103の存在を検知した場合、図10(b)に示すように、第5Lユニット及び第6Rユニットを左圧縮ユニットに変形し、第5Rユニット及び第6Lユニットを右圧縮ユニットに変形することで、挟持部材102、102を物体103に合わせて展開する。
When the sensor detects the presence of the
そして、図10(c)に示すように、基幹部101の第2及び第3ユニットを基本ユニットへ変形して、物体103を挟持できる位置までアームを伸長し、第5Lユニット、第5Rユニット、第6Lユニット及び第6Rユニットを基本ユニットに変形することで、物体103を挟持する。
Then, as shown in FIG. 10 (c), the second and third units of the
以上のように、大きさの異なる変形ユニットを適宜組み合わせることにより、複雑な制御機構を有することなく、しかも簡素な構造でマジックハンドを具現化することが可能となる。 As described above, a magic hand can be realized with a simple structure without having a complicated control mechanism by appropriately combining deformation units having different sizes.
また、変形ユニットを大量に組み合わせることで、例えば蛇のような構造物を具現化することも可能である。図11は、上述した変形ユニットを用いて構成した蛇型ロボットの概略構成を示す図である。 Moreover, it is also possible to embody a structure such as a snake by combining a large number of deformation units. FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration of a snake robot configured using the above-described deformation unit.
図11では、様々な大きさの変形ユニットを略直列に連結し、最前部に位置する変形ユニットには、写真又は映像撮影用のカメラ111と、遠隔操縦用の信号を受信するアンテナ112を設けている。
In FIG. 11, deformation units of various sizes are connected in series, and the deformation unit located at the front is provided with a
図11のような蛇型ロボットは、図9に示す方法と同様に、変形を繰り返しながら進行する。したがって、周囲に障害物が存在しようと、それらを回避しながら進行することができ、例えば人間が入ることができない細管のメンテナンス、震災等の都市災害時の救助活動、調査活動等に用いることが可能となる。 The snake-like robot as shown in FIG. 11 advances while it is repeatedly deformed, as in the method shown in FIG. Therefore, even if there are obstacles around you, you can proceed while avoiding them, for example, maintenance of narrow tubes that humans can not enter, rescue activities in urban disasters such as earthquake disaster, investigation activities etc. Is possible.
以上のように本実施の形態3によれば、大きさの異なる変形ユニットを適宜組み合わせることにより、複雑な制御機構を有することなく、しかも簡素な構造で様々な移動構造体を形成することが可能となる。 As described above, according to the third embodiment, various moving structures can be formed with a simple structure without having a complicated control mechanism by appropriately combining deformation units having different sizes. It becomes.
なお、実施の形態3における変形ユニットに、実施の形態1又は実施の形態2に係る変形ユニットを用いてもよいことは言うまでもない。
Needless to say, the deformation unit according to
1 変形ユニット
2 コイルばね規制部材
3 L字部
11 ワイヤ
12 第1の連結部
13 第2の連結部
14 モータ
15 スプリング
31 櫛部
32 摺動部
33 内部スプリング
61 アイレット
71 規制ブロック
102 挟持部材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
A pair of sandwiching members configured by connecting a plurality of deformation units according to claim 1 or 2 in series are arranged in parallel at a predetermined interval, and the relative position of the end of the connection portion of the deformation unit is changed. A sandwiching body characterized in that the object is sandwiched by changing an interval between the pair of sandwiching members.
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---|---|---|---|
JP2004088899A JP2005271145A (en) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | Deformation unit, coil spring regulating member, structure and clamper |
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---|---|---|---|---|
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- 2004-03-25 JP JP2004088899A patent/JP2005271145A/en active Pending
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