JP2011072186A - ロータリ直列型弾性アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】人間型ロボットのための上腕アセンブリは、それぞれが軸を画定する複数の腕サポートフレームを備える。複数のロータリアクチュエータアセンブリがそれぞれ、各軸を中心として複数の腕サポートフレームの中の1つに設置される。各ロータリアクチュエータアセンブリは、各軸を中心として設置されたモータと、モータに回転可能に連結されたギアドライブと、ねじりばねとを備える。ねじりばねは、ギアドライブの出力部に回転可能に連結されたばね入力部と、関節のための出力部に連結されたばね出力部とを有する。
【選択図】図5
Description
[0001] 本発明は、NASA宇宙活動協定(NASA Space Act Agreement)第SAA−AT−07−003号の下において政府支援によりなされた。政府は、本発明において一定の権利を有し得る。
12 頭部
13 電源部
14 胴部
15 腰部
16 腕
18 手
19 指
20 物体
21 親指
22 上腕
24 下腕
A 肩関節アセンブリ
B 肘関節アセンブリ
C 手首関節アセンブリ
D 首関節アセンブリ
E 腰部関節アセンブリ
F 指関節アセンブリ
A1 第1の肩軸
A2 第2の肩軸
A3 第3の肩軸
S1 第1の肩関節
S2 第2の肩関節
S3 第3の肩関節
B1 第1の肘軸
B2 第2の肘軸
L1 第1の肘関節
L2 第2の肘関節
26 ロータリ直列型弾性アクチュエータアセンブリ
28 モータ
30 ギアドライブ
32 ばね
33 ハードストップ
34 第1の絶対位置センサ
36 第2の絶対位置センサ
38 入力部側
40 第1の腕サポートフレーム
42 出力部側
44 第2の腕サポートフレーム
46 入力部
48 出力部
50 空洞部
51 空洞部
52 内部ワイヤチャネル
53 チューブ
54 ブレーキ
56 ステータ
58 ロータ
60 固定式ロータサポート
62 ロータサポート
64 モータ出力部
66 ギアドライブ入力部
68 モータ軸受
70 ギアドライブ出力部
72 固定スプライン
74 ギアドライブ出力シャフト
76 ばね入力部
78 ばね出力部
80 関節出力部
82 出力部軸受
84 軸受保持具
86 第1の固定部分
88 第1の回転部分
90 サポート
92 第2の固定部分
94 第2の回転部分
96 ブレーキコイル
98 ブレーキパッド
100 第1の温度センサ
102 第2の温度センサ
104 回転位置センサ
106 第1の固定部分
108 第2の回転部分
Claims (19)
- 軸を画定する概して円形のサポートフレームと、
前記サポートフレーム内において前記軸を中心として設置されるモータと、
前記モータに回転可能に連結され、前記軸を中心として前記サポートフレーム内に設置される、ギアドライブと、
ばね入力部およびばね出力部を有するねじりばねであって、前記ばね入力部は、前記ギアドライブの出力部に回転可能に連結され、前記ねじりばねは、前記サポートフレーム内に設置される、ねじりばねと、
前記ばね出力部に連結される関節出力部と
を備える、ロータリアクチュエータアセンブリ。 - 第1の固定部分および第1の回転部分を有する第1の絶対位置センサと、
第2の固定部分および第2の回転部分を有する第2の絶対位置センサと
をさらに備え、
前記第1の固定部分および前記第2の固定部分は、前記サポートフレームに固定され、
前記第1の回転部分は、前記サポートフレームに対する前記ギアドライブ出力部の回転位置を感知するように、前記ギアドライブの前記出力部に固定され、
前記第2の回転部分は、前記サポートフレームに対する前記関節出力部の回転位置を感知するように、前記ばね出力部に固定され、
前記第1の回転部分と前記第2の回転部分との位置における差が、前記ねじりばねの反りの量である、請求項1に記載のロータリアクチュエータアセンブリ。 - 前記サポートフレーム内において前記軸を中心として設置されるブレーキ
をさらに備え、
前記モータは、概して環状形状を有し、
前記ブレーキの少なくとも一部分が、前記モータと前記軸との間の環状開口部内に位置決めされる、請求項1に記載のロータリアクチュエータアセンブリ。 - チューブが、前記軸に沿って前記サポートフレーム内に設置され、前記チューブは、前記サポートフレーム内に中央に配置されたワイヤチャネルを画成する、請求項1に記載のロータリアクチュエータアセンブリ。
- 前記モータ内に配置される第1の温度センサと、
前記ブレーキ内に配置される第2の温度センサと、
前記モータ出力部の回転位置を測定するために前記フレームサポートに設置された回転センサと
をさらに備える、請求項1に記載のロータリアクチュエータアセンブリ。 - 前記ねじりばねは、前記回転アクチュエータアセンブリの回転反りを制限する少なくとも1つのハードストップを備える、請求項1に記載のロータリアクチュエータアセンブリ。
- 人間型ロボットのためのロータリジョイントアセンブリであって、
軸を画定する概して円形の腕サポートフレームと、
前記軸を中心として前記サポートフレーム内に設置されるロータリアクチュエータアセンブリとを備え、前記ロータリアクチュエータアセンブリは、
前記軸を中心として設置されたモータと、
前記モータに回転可能に連結されたギアドライブと、
ばね入力部およびばね出力部を有するねじりばねであって、前記ばね入力部は、前記ギアドライブの出力部に回転可能に連結される、ねじりばねと
を備える、ロータリジョイントアセンブリ。 - 第1の固定部分および第1の回転部分を有する第1の絶対位置センサと、
第2の固定部分および第2の回転部分を有する第2の絶対位置センサと
をさらに備え、
前記第1の固定部分および前記第2の固定部分は、前記腕サポートフレームに固定され、
前記第1の回転部分は、前記腕サポートフレームに対する前記ギアドライブ出力部の回転位置を感知するように、前記ギアドライブの前記出力部に固定され、
前記第2の回転部分は、前記腕サポートフレームに対する前記関節出力部の回転位置を感知するように、前記ばね出力部に固定され、
前記第1の回転部分と前記第2の回転部分との位置における差が、前記ねじりばねの反りの量である、請求項7に記載のロータリジョイントアセンブリ。 - 前記サポートフレーム内において前記軸を中心として設置されるブレーキ
をさらに備え、
前記モータは、概して環状形状を有し、
前記ブレーキの少なくとも一部分が、前記モータと前記軸との間の環状開口部内に位置決めされる、請求項7に記載のロータリジョイントアセンブリ。 - チューブが、前記軸に沿って前記サポートフレーム内に設置され、前記チューブは、前記サポートフレーム内に中央に配置されたワイヤチャネルを画成する、請求項7に記載のロータリジョイントアセンブリ。
- 前記モータ内に配置される第1の温度センサと、
前記ブレーキ内に配置される第2の温度センサと、
前記モータ出力の回転位置を測定するために前記フレームサポートに設置される回転センサと
をさらに備える、請求項7に記載のロータリジョイントアセンブリ。 - 前記ねじりばねは、前記ロータリアクチュエータアセンブリの回転反りを制限するための少なくとも1つのハードストップを備える、請求項7に記載のロータリジョイントアセンブリ。
- 人間型ロボットのための上腕アセンブリであって、
それぞれが軸を画定する複数の円形腕サポートフレームと、
それぞれが前記各軸を中心として前記複数の腕サポートフレームの中の1つに設置される、複数のロータリアクチュエータアセンブリと
を備え、各ロータリアクチュエータアセンブリは、
前記各軸を中心として設置されるモータと、
前記モータに回転可能に連結されるギアドライブと、
ばね入力部およびばね出力部を有するねじりばねと
を備え、前記ばね入力部は、前記ギアドライブの出力部に回転可能に連結され、前記ばね出力部は、前記関節の出力部に連結される、上腕アセンブリ。 - 前記複数のロータリアクチュエータアセンブリはそれぞれ、前記ロータアクチュエータアセンブリのモータ側のアクチュエータ入力部と、前記ロータアクチュエータアセンブリのばね側のアクチュエータ出力部とを画成し、前記複数のロータリアクチュエータアセンブリはそれぞれ、前記アクチュエータ入力部から前記アクチュエータ出力部に、および前記アクチュエータ出力部から前記アクチュエータ入力部に、トルクを伝達することが可能である、請求項13に記載の上腕アセンブリ。
- 前記複数のロータリアクチュエータアセンブリは、
第1の入力部および第1の出力部を有する第1のロータリアクチュエータアセンブリと、
第2の入力部および第2の出力部を有する第2のロータリアクチュエータアセンブリであって、前記第1の入力部は、前記第2の入力部に連結される、第2のロータリアクチュエータアセンブリと、
第3の入力部および第3の出力部を有する第3のロータリアクチュエータアセンブリであって、前記第3の出力部は、前記第2の出力部に連結される、第3のロータリアクチュエータアセンブリと、
第4の入力部および第4の出力部を有する第4のロータリアクチュエータアセンブリであって、前記第4の入力部は、前記第3の入力部に連結される、第4のロータリアクチュエータアセンブリと、
第5の入力部および第5の出力部を有する第5のロータリアクチュエータアセンブリであって、第5の入力部は、第4の出力部に連結される、第5のロータリアクチュエータアセンブリと
をさらに備える、請求項14に記載の上腕アセンブリ。 - 前記第1のロータリアクチュエータアセンブリおよび前記第2のロータリアクチュエータアセンブリを支持するための、第1の腕サポートフレームと、
前記第3のロータリアクチュエータアセンブリおよび前記第4のロータリアクチュエータアセンブリを支持するための、第2の腕サポートフレームと、
前記第4のロータリアクチュエータアセンブリを支持するための、第3の腕サポートフレームと
をさらに備える、請求項15に記載の上腕アセンブリ。 - 前記第1の腕フレームサポートは、第1の空洞部を画成し、前記第1のロータリアクチュエータアセンブリのための少なくとも1つの配線構成要素と、前記第2のロータリアクチュエータアセンブリのための少なくとも1つの配線構成要素とが、前記第1の空洞部内に配置され、前記第2の腕フレームサポートは、第2の空洞部を画成し、前記第3のロータリアクチュエータアセンブリのための少なくとも1つの配線構成要素と、前記第4のロータリアクチュエータアセンブリのための少なくとも1つの配線構成要素とが、前記第2の空洞部内に配置される、請求項15に記載の上腕アセンブリ。
- 複数のロータリアクチュエータアセンブリのそれぞれが、
第1の固定部分および第1の回転部分を有する第1の絶対位置センサと、
第2の固定部分および第2の回転部分を有する第2の絶対位置センサと
をさらに備え、
前記第1の固定部分および前記第2の固定部分は、前記腕サポートフレームに固定され、
前記代1の回転部分は、前記腕サポートフレームに対する前記ギアドライブ出力部の回転位置を感知するように、前記ギアドライブの出力部に固定され、
前記第2の回転部分は、前記腕サポートフレームに対する前記関節出力部の回転位置を感知するように、前記ばね出力部に固定され、
前記第1の回転部分と前記第2の回転部分との位置における差が、前記ねじりばねの反りの量である、請求項13に記載の上腕アセンブリ。 - 前記上腕アセンブリの重量は、前記上腕アセンブリが対応し得る重量未満である、請求項13に記載の上腕アセンブリ。
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