JP2012154412A - Actuator and link mechanism - Google Patents

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JP2012154412A JP2011013777A JP2011013777A JP2012154412A JP 2012154412 A JP2012154412 A JP 2012154412A JP 2011013777 A JP2011013777 A JP 2011013777A JP 2011013777 A JP2011013777 A JP 2011013777A JP 2012154412 A JP2012154412 A JP 2012154412A
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Kazunori Ishii
和慶 石井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator and a link mechanism having an apparently nonlinear elastic modulus.SOLUTION: A first pulley 22a and a second pulley 22b are integrally rotatably supported by a linearly movably supported base 20. A first wire 17a is wound on the first pulley 22a, and the output end To of the first wire 17a is connected to a load. A second wire 17b is wound in the inverse direction of the first wire 17a on the second pulley 22b. An installation member 12 is connected to a base 14. A driving source 3 integrally linearly moves the base 14 and the installation member 12. One end of a spring 4 is connected to the installation member 12, and the other end of the spring 4 is connected to the second wire 17b.

Description

本発明は、各種ロボットのアーム、マニピュレータ、または作業者や要介護者の動作支援機器等に使用されるアクチュエータおよびアクチュエータを備えたリンク機構に関する。   The present invention relates to an actuator used for various robot arms, manipulators, or operation support devices for workers and care recipients, and a link mechanism including the actuator.

近年、各種ロボットのアームや、マニピュレータ等の開発において、生体の構造に類似した筋骨格構造を採用することにより、柔軟かつ俊敏な動作を実現し、それをさまざまな作業に適用することが検討されている。ここで、一般には生物の持つ筋肉が発生する筋力Fは次式(1)で表されることが知られている(非特許文献1参照)。
F=U−k・U・X−b・U・(dX/dt) (1)
In recent years, in the development of various robot arms and manipulators, it has been considered to realize flexible and agile movement by adopting a musculoskeletal structure similar to the structure of a living body and to apply it to various work. ing. Here, it is generally known that the muscle strength F generated by the muscles of living organisms is expressed by the following equation (1) (see Non-Patent Document 1).
F = U−K · U · X−b · U · (dX / dt) (1)

式(1)において、Uは筋肉の収縮力、Xはその変位(収縮)量、dX/dtは変位速度、kおよびbは定数である。ここで右辺第2項は弾性力に相当する力であり、その弾性係数は−k・U、また第3項は粘性力に相当する力であり、その粘性係数は−b・Uである。このように弾性係数および粘性係数が収縮力Uに比例する点が筋肉の特徴である。また非特許文献1,2では、式(1)で表された特性を駆動源、弾性要素および粘性要素を並列に接続し、その一端を出力端としたアクチュエータのモデルによって表現している。   In equation (1), U is the muscle contraction force, X is the amount of displacement (contraction), dX / dt is the displacement speed, and k and b are constants. Here, the second term on the right side is a force corresponding to an elastic force, the elastic coefficient is -k · U, the third term is a force corresponding to a viscous force, and the viscosity coefficient is -b · U. Thus, the point that the elastic coefficient and the viscosity coefficient are proportional to the contraction force U is a characteristic of the muscle. In Non-Patent Documents 1 and 2, the characteristic represented by the equation (1) is expressed by an actuator model in which a drive source, an elastic element, and a viscous element are connected in parallel and one end thereof is an output end.

ここで式(1)から第3項(粘性力)を省略した次式(2)で表される出力特性を持ったアクチュエータを仮定する。
F=U−k・U・X (2)
Here, an actuator having an output characteristic represented by the following equation (2) in which the third term (viscous force) is omitted from the equation (1) is assumed.
F = Uk ・ U ・ X (2)

ロボットアームのリンク機構は、このような出力特性を持つアクチュエータ2つを、ロボットアーム等の関節により旋回可能に支持されたリンクの両側に拮抗するように配置して構成されている。関節の回りの駆動トルクは両アクチュエータの収縮力(引っ張り力)Uの差によって定まり、また剛性は両アクチュエータの収縮力Uの和によって定まる。即ち両アクチュエータの収縮力Uを別々に調整することによって、関節の回りのトルクと剛性とを独立に変えることが可能となり、生物的で柔軟かつ俊敏な動作への応用が期待できる。   The link mechanism of the robot arm is configured by arranging two actuators having such output characteristics so as to antagonize on both sides of a link rotatably supported by a joint such as a robot arm. The driving torque around the joint is determined by the difference between the contraction forces (tensile forces) U of both actuators, and the rigidity is determined by the sum of the contraction forces U of both actuators. That is, by adjusting the contraction force U of both actuators separately, it is possible to independently change the torque and rigidity around the joint, and application to biological, flexible and agile operations can be expected.

このような特徴を備えたアクチュエータの実現手段として、駆動源であるモータとギヤを、弾性要素であるバネに直列に接続し、バネの一端を駆動源により駆動し、他端を出力端として出力を得るアクチュエータが開示されている(特許文献1参照)。この例では駆動源でバネを駆動することが収縮力Uの発生に相当する。   As a means for realizing an actuator having such characteristics, a motor and a gear as a drive source are connected in series to a spring as an elastic element, one end of the spring is driven by the drive source, and the other end is output as an output end. Has been disclosed (see Patent Document 1). In this example, driving the spring with the driving source corresponds to generation of the contraction force U.

さらに上記特許文献1には、変位(収縮)量Xの増加とともに弾性力の変化率、即ち弾性係数(バネ定数)が減少する、不等ピッチコイルバネやテーパコイルバネ等の非線形な特性を有するバネを弾性要素として使用する例が開示されている。このような特性を有するバネの一端を駆動すると、出力特性を表す曲線がX軸方向に平行移動する。変位量Xを一定とした場合には、バネの駆動に従って出力Fは増大し、また同時にバネ定数も増大する。即ち上記の式(2)で表される特性に近い特性を有するアクチュエータが実現できるとしている。   Further, in Patent Document 1, a spring having non-linear characteristics, such as an unequal pitch coil spring or a taper coil spring, in which the rate of change in elastic force, that is, the elastic coefficient (spring constant), decreases as the displacement (shrinkage) amount X increases. An example for use as an elastic element is disclosed. When one end of the spring having such characteristics is driven, a curve representing the output characteristics translates in the X-axis direction. When the displacement amount X is constant, the output F increases as the spring is driven, and at the same time, the spring constant increases. That is, an actuator having characteristics close to the characteristics expressed by the above formula (2) can be realized.

特開2005−96020号公報JP-A-2005-96020

熊本水頼編著:ヒューマノイド工学,東京電機大学出版局Written by Kumamoto Mizuyori: Humanoid Engineering, Tokyo Denki University Press

ここで一般的なバネの弾性係数(バネ定数)は変位によらず一定であるが、特許文献1にも開示されているように、不等ピッチコイルバネやテーパコイルバネ等の特殊な形状とすることによって、弾性係数の特性を非線形にできることが知られている。しかし単一の部材から構成した単純なバネにおいて、その形状や寸法を部位によって変化させたとしても、得られる弾性係数の可変比(最大値/最小値)には限界がある。   Here, the elastic coefficient (spring constant) of a general spring is constant regardless of displacement, but as disclosed in Patent Document 1, a special shape such as an unequal pitch coil spring or a taper coil spring is used. It is known that the characteristic of elastic modulus can be made non-linear. However, even if the shape and size of a simple spring composed of a single member is changed depending on the part, the variable ratio (maximum value / minimum value) of the obtained elastic coefficient is limited.

また変位に対する弾性力の変化を過度に急峻にするのは実用上望ましくないので、弾性力の変化は変位に対してはある程度緩やかにとどめるべきである。しかしその場合、弾性係数の可変比を大きくするには、必然的にバネの変位量も大きくする必要があり、その結果アクチュエータとして必要なストロークに比べてバネ自体が長く、さらにはアクチュエータの全長が長くなるという問題がある。   Moreover, since it is not practically desirable to make the change in the elastic force with respect to the displacement excessively steep, the change in the elastic force should be moderately moderate with respect to the displacement. In that case, however, in order to increase the variable ratio of the elastic modulus, it is necessary to increase the amount of displacement of the spring. As a result, the spring itself is longer than the stroke required for the actuator, and further the total length of the actuator is increased. There is a problem of becoming longer.

さらに弾性係数は弾性力の変位に対する微分係数であるから、上記の式(2)で示されるように弾性係数(−k・U)が収縮力Uに比例する特性を実現するには、弾性力が変位の指数関数に近い特性であるようなバネが必要となる。即ちそのようなバネの弾性力Fsと変位Xの関係は次の式(3)で表され、またその弾性係数dFs/dXは式(4)で表される。ここでBおよびCは定数である。
Fs=C・eB・X (3)
dFs/dX=B・C・eB・X (4)
Further, since the elastic coefficient is a differential coefficient with respect to the displacement of the elastic force, in order to realize a characteristic in which the elastic coefficient (−k · U) is proportional to the contraction force U as shown in the above equation (2) A spring having a characteristic close to an exponential function of displacement is required. That is, the relationship between the elastic force Fs of the spring and the displacement X is expressed by the following equation (3), and the elastic coefficient dFs / dX is expressed by the equation (4). Here, B and C are constants.
Fs = C · e B · X (3)
dFs / dX = B · C · e B · X (4)

しかしながら単一の部材から成るバネで、しかもこのような特殊な関数形で表現される特性を有するものを設計し製造することは非常に困難である。   However, it is very difficult to design and manufacture a spring composed of a single member and having characteristics expressed in such a special function form.

そこで本発明は、見かけ上非線形な弾性係数を有するアクチュエータおよびリンク機構を提供することを目的とするものである。   Therefore, an object of the present invention is to provide an actuator and a link mechanism having an apparently nonlinear elastic coefficient.

本発明は、負荷に引っ張り力を作用させるアクチュエータにおいて、直動可能に支持された基台と、前記基台に回転可能に支持された第1のプーリと、前記第1のプーリと一体に回転するように前記基台に回転可能に支持された第2のプーリと、前記負荷に接続され、前記第1のプーリが第1の回転方向に回転するときには前記第1のプーリに巻き取られ、前記第1のプーリが前記第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するときには前記第1のプーリから繰り出されるように、前記第1のプーリの外周に巻き付けられた第1の接続部材と、前記第1のプーリが前記第1の接続部材を巻き取るときには前記第2のプーリから繰り出され、前記第1のプーリが前記第1の接続部材を繰り出すときには前記第2のプーリに巻き取られるように、前記第2のプーリの外周に巻き付けられた第2の接続部材と、前記基台に対して前記負荷と反対側に配置され、前記基台に連結された取付部材と、前記基台および前記取付部材を一体に直動させる駆動源と、一端が前記取付部材に接続され、他端が前記第2の接続部材に接続され、前記第2のプーリから前記第2の接続部材を繰り出すように前記第2の接続部材に引っ張り力を付勢する伸縮可能な弾性部材と、を備え、前記第1のプーリおよび前記第2のプーリは、前記第1のプーリおよび前記第2のプーリの回転中心から前記第1の接続部材の巻き取られている部分の終端までの距離R1と、前記回転中心から前記第2の接続部材の巻き取られている部分の終端までの距離R2との比R1/R2が、前記第1のプーリおよび前記第2のプーリの回転に応じて変化する形状に形成されていることを特徴とする。   The present invention provides an actuator that applies a tensile force to a load, a base that is supported so as to be linearly movable, a first pulley that is rotatably supported by the base, and a rotation that is integrated with the first pulley. A second pulley rotatably supported by the base, and the load is connected to the load, and the first pulley is wound around the first pulley when rotating in the first rotation direction, A first connection wound around the outer circumference of the first pulley so that the first pulley is drawn out from the first pulley when the first pulley rotates in a second rotation direction opposite to the first rotation direction. When the member and the first pulley wind up the first connecting member, the member is fed out from the second pulley, and when the first pulley feeds out the first connecting member, the member is wound around the second pulley. To be taken The second connecting member wound around the outer periphery of the second pulley, the mounting member disposed on the opposite side of the load with respect to the base and connected to the base, the base and the base A drive source for linearly moving the mounting member, one end connected to the mounting member, the other end connected to the second connecting member, and the second connecting member being fed out from the second pulley An elastic member capable of expanding and contracting to apply a tensile force to the second connecting member, wherein the first pulley and the second pulley are rotation centers of the first pulley and the second pulley. A ratio R1 / of a distance R1 from the center of rotation of the first connecting member to a terminal end of the portion where the second connecting member is wound R1 R2 is the first pulley and the second pulley Characterized in that it is formed in a shape that varies according to the rotation of the over Li.

また、本発明は、負荷に引っ張り力を作用させるアクチュエータにおいて、直動可能に支持された基台と、前記基台に回転可能に支持された第1の歯車と、前記基台に回転可能に支持され、前記第1の歯車と噛合する第2の歯車と、前記第1の歯車と一体に回転するように前記基台に回転可能に支持された第1のプーリと、前記第2の歯車と一体に回転するように前記基台に回転可能に支持された第2のプーリと、前記負荷に接続され、前記第1のプーリが第1の回転方向に回転するときには前記第1のプーリに巻き取られ、前記第1のプーリが前記第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するときには前記第1のプーリから繰り出されるように、前記第1のプーリの外周に巻き付けられた第1の接続部材と、前記第1のプーリが前記第1の接続部材を巻き取るときには前記第2のプーリから繰り出され、前記第1のプーリが前記第1の接続部材を繰り出すときには前記第2のプーリに巻き取られるように、前記第2のプーリの外周に巻き付けられた第2の接続部材と、前記基台に対して前記負荷と反対側に配置され、前記基台に連結された取付部材と、前記基台および前記取付部材を一体に直動させる駆動源と、一端が前記取付部材に接続され、他端が前記第2の接続部材に接続され、前記第2のプーリから前記第2の接続部材を繰り出すように前記第2の接続部材に引っ張り力を付勢する伸縮可能な弾性部材と、を備え、前記第1の歯車および前記第2の歯車は、前記第2の歯車の回転中心から前記第1の歯車と前記第2の歯車との噛合位置までの距離R12と、前記第1の歯車の回転中心から前記第1の歯車と前記第2の歯車との噛合位置までの距離R21の比R12/R21が、前記第1の歯車および前記第2の歯車の回転に応じて変化する形状に形成されていることを特徴とする。   Further, the present invention provides an actuator that applies a tensile force to a load, a base that is supported so as to be linearly movable, a first gear that is rotatably supported by the base, and a base that is rotatable. A second gear supported and meshed with the first gear; a first pulley rotatably supported by the base so as to rotate integrally with the first gear; and the second gear. A second pulley rotatably supported on the base so as to rotate integrally with the base, and connected to the load, and when the first pulley rotates in the first rotation direction, the first pulley The first pulley is wound around the outer periphery of the first pulley so that the first pulley is drawn out from the first pulley when the first pulley rotates in the second rotation direction opposite to the first rotation direction. A first connecting member and the first pulley When the first connecting member is wound up, the second pulley is fed out, and when the first pulley is fed out the first connecting member, the second pulley is wound up. A second connecting member wound around the outer periphery, an attachment member disposed on the opposite side of the load with respect to the base, and connected to the base, and the base and the attachment member are linearly moved integrally. A driving source to be connected to the second connecting member, one end of which is connected to the mounting member, the other end is connected to the second connecting member, and the second connecting member is extended from the second pulley. An elastic member capable of expanding and contracting to apply a tensile force, and the first gear and the second gear are connected to the first gear and the second gear from the rotation center of the second gear. Distance R12 to the meshing position of the The ratio R12 / R21 of the distance R21 from the rotation center of the first gear to the meshing position of the first gear and the second gear changes according to the rotation of the first gear and the second gear. It is formed in a shape.

本発明によれば、弾性部材の弾性係数の可変比よりも大きい可変比となる、見かけ上非線形な弾性係数を有するアクチュエータを実現することができる。特に指数関数など特殊な関数形で表現される弾性特性を有するアクチュエータを容易に設計、製造することができる。また弾性係数の可変比を大きくした場合であっても弾性部材の変位量を大きくする必要がなく、アクチュエータの全長を短くすることができる。   According to the present invention, it is possible to realize an actuator having an apparently nonlinear elastic coefficient that has a variable ratio larger than the variable ratio of the elastic coefficient of the elastic member. In particular, an actuator having elastic characteristics expressed in a special function form such as an exponential function can be easily designed and manufactured. Even when the variable ratio of the elastic coefficient is increased, it is not necessary to increase the amount of displacement of the elastic member, and the overall length of the actuator can be shortened.

本発明の第1実施形態に係るアクチュエータを有するリンク機構の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the link mechanism which has an actuator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るアクチュエータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the actuator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係るアクチュエータの変位変換機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the displacement conversion mechanism of the actuator which concerns on 1st Embodiment of this invention. アクチュエータの動作を説明するための図であり、(a)は基台を駆動していない状態を示す図、(b)は(a)の状態から第1のワイヤの出力端に外力が作用した場合を示す図である。(c)は基台をXdだけ駆動した状態を示す図、(d)は(c)の状態から第1のワイヤの出力端に外力が作用した場合を示す図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of an actuator, (a) is a figure which shows the state which is not driving a base, (b) is the state from which the external force acted on the output end of the 1st wire from the state of (a). It is a figure which shows a case. (C) is a figure which shows the state which driven the base only by Xd, (d) is a figure which shows the case where an external force acts on the output end of a 1st wire from the state of (c). アクチュエータの特性を示す図であり、(a)は変位変換機構がある場合を示す図、(b)は変位変換機構がないと仮定した場合を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of an actuator, (a) is a figure which shows the case where there is a displacement conversion mechanism, (b) is a figure which shows the case where there is no displacement conversion mechanism. 本発明の第2実施形態に係るアクチュエータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the actuator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るアクチュエータの変位変換機構の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the displacement conversion mechanism of the actuator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. アクチュエータの動作を説明するための図であり、(a)は基台を駆動していない状態を示す図、(b)は(a)の状態から第1のワイヤの出力端に外力が作用した場合を示す図である。(c)は基台をXdだけ駆動した状態を示す図、(d)は(c)の状態から第1のワイヤの出力端に外力が作用した場合を示す図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of an actuator, (a) is a figure which shows the state which is not driving a base, (b) is the state from which the external force acted on the output end of the 1st wire from the state of (a). It is a figure which shows a case. (C) is a figure which shows the state which driven the base only by Xd, (d) is a figure which shows the case where an external force acts on the output end of a 1st wire from the state of (c). アクチュエータの特性を比較する図である。It is a figure which compares the characteristic of an actuator.

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るアクチュエータを有するリンク機構の概略構成を示す図である。図1に示す30は第1のリンクであり、この第1のリンク30に関節32を介して第2のリンク31が旋回可能に支持されている。リンク機構100は、第1のリンク30と第2のリンク31とに接続された一対のアクチュエータ1,1を備えている。本第1実施形態では、第2のリンク31がアクチュエータ1により駆動される負荷である。2つのアクチュエータ1,1のうち、一方のアクチュエータが第1のアクチュエータ1a、他方のアクチュエータが第2のアクチュエータ1bであり、各アクチュエータ1a,1bは同一の構成である。第1の制御回路33aは、第2のリンク31に作用させる第1のアクチュエータ1aの引っ張り力(収縮力)を制御し、第2の制御回路33bは、第2のリンク31に作用させる第2のアクチュエータ1bの引っ張り力(収縮力)を制御する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a link mechanism having an actuator according to the first embodiment of the present invention. Reference numeral 30 shown in FIG. 1 denotes a first link, and a second link 31 is supported by the first link 30 via a joint 32 so as to be rotatable. The link mechanism 100 includes a pair of actuators 1 and 1 connected to the first link 30 and the second link 31. In the first embodiment, the second link 31 is a load driven by the actuator 1. Of the two actuators 1 and 1, one actuator is the first actuator 1a, the other actuator is the second actuator 1b, and the actuators 1a and 1b have the same configuration. The first control circuit 33 a controls the pulling force (contraction force) of the first actuator 1 a that is applied to the second link 31, and the second control circuit 33 b is the second that is applied to the second link 31. The pulling force (contraction force) of the actuator 1b is controlled.

第1のアクチュエータ1aと第2のアクチュエータ1bは、第1のリンク30の両側に固定され、第1のアクチュエータ1aの出力端To1と第2のアクチュエータ1bの出力端To2が拮抗するように第2のリンク31に対して取付けられる。   The first actuator 1a and the second actuator 1b are fixed to both sides of the first link 30, and the second actuator 1a and the output end To2 of the second actuator 1b are antagonized with each other. It is attached to the link 31.

ここで第1のアクチュエータ1aが発生する収縮力をU1、第2のアクチュエータ1bが発生する収縮力をU2とする。また関節32における回転中心から各アクチュエータ1a,1bの出力端To1,To2までの距離をr、第2のリンク31の回転角をφとすると第2のリンク31に作用する全トルクTは次式(5)のようになる。
T=(U1−U2)・r−k・(U1+U2)・r・φ (5)
Here, the contraction force generated by the first actuator 1a is U1, and the contraction force generated by the second actuator 1b is U2. If the distance from the rotation center of the joint 32 to the output ends To1 and To2 of the actuators 1a and 1b is r and the rotation angle of the second link 31 is φ, the total torque T acting on the second link 31 is given by It becomes like (5).
T = (U1-U2) · r-k · (U1 + U2) · r 2 · φ (5)

式(5)における右辺第1項は駆動トルク、第2項は弾性トルクである。駆動トルクが両アクチュエータ1a,1bの収縮力の差U1−U2に比例するのに対して、弾性トルクは第2のリンク31の回転角φと両アクチュエータ1a,1bの収縮力の和U1+U2に比例する。従って第1の制御回路33aおよび第2の制御回路33bにより第1のアクチュエータ1aの発生する収縮力U1と第2のアクチュエータ1bの発生する収縮力U2を別々に制御することにより、駆動トルクと剛性とを独立に調整することが可能となるのである。なお、第2のリンク31は、駆動トルクが作用することにより関節32で旋回する。また、第2のリンク31は、弾性トルクが作用することにより剛性が付与される。   In Expression (5), the first term on the right side is drive torque, and the second term is elastic torque. The driving torque is proportional to the contraction force difference U1-U2 between the two actuators 1a, 1b, while the elastic torque is proportional to the rotational angle φ of the second link 31 and the sum U1 + U2 of the contraction forces of the two actuators 1a, 1b. To do. Accordingly, by separately controlling the contraction force U1 generated by the first actuator 1a and the contraction force U2 generated by the second actuator 1b by the first control circuit 33a and the second control circuit 33b, the driving torque and rigidity are controlled. And can be adjusted independently. The second link 31 rotates at the joint 32 when a driving torque acts. The second link 31 is given rigidity by the action of elastic torque.

図2は、本発明の第1実施形態に係るアクチュエータの構成を示す断面図である。アクチュエータ1は、筐体2と、筐体2に内蔵された駆動源3と、弾性部材として伸縮可能なバネ4と、変位変換機構5と、ガイド6と、バネ4の一端を取り付けるための取付部材12とを有して構成される。ここで使用するバネ4は非線形な特性を有する必要はなく、弾性係数(バネ定数)が一定である線形特性を有する引っ張りコイルバネとする。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the actuator according to the first embodiment of the present invention. The actuator 1 includes a housing 2, a drive source 3 built in the housing 2, a spring 4 that can be expanded and contracted as an elastic member, a displacement conversion mechanism 5, a guide 6, and an attachment for attaching one end of the spring 4. And a member 12. The spring 4 used here does not need to have a non-linear characteristic, and is a tension coil spring having a linear characteristic with a constant elastic coefficient (spring constant).

駆動源3は、筐体2内に固定された固定子10と、固定子10により矢印X+およびX−で示す方向に直線的に駆動される可動子11から成る。駆動源3自体のバックドライバビリティは十分に低く、たとえ外力が可動子11に作用しても逆駆動されないものとする。このような駆動源3として、超音波モータや減速比の大きな減速ギヤを組み合わせたモータを使用することができる。また回転型のモータを使用する場合には、回転運動を直線運動に変換するための機構を別途必要とする。このような機構は例えばネジとナット、ラックとピニオン、プーリとベルト(ワイヤ)、クランク機構等、既知の手段により構成できる。   The drive source 3 includes a stator 10 fixed in the housing 2 and a mover 11 linearly driven by the stator 10 in directions indicated by arrows X + and X−. It is assumed that the back drivability of the drive source 3 itself is sufficiently low and is not reversely driven even if an external force acts on the mover 11. As such a drive source 3, a motor combined with an ultrasonic motor or a reduction gear having a large reduction ratio can be used. In addition, when a rotary motor is used, a mechanism for converting rotational motion into linear motion is required separately. Such a mechanism can be configured by known means such as screws and nuts, racks and pinions, pulleys and belts (wires), crank mechanisms, and the like.

可動子11の先端には取付部材12が取り付けられている。これにより、取付部材12は、駆動源3の駆動により、矢印X+およびX−で示す方向に直線的に移動する。取付部材12にはバネ4の一端T1、および支持部材13の一端が接続されている。   An attachment member 12 is attached to the tip of the mover 11. Thereby, the attachment member 12 moves linearly in the directions indicated by the arrows X + and X− by the drive of the drive source 3. One end T1 of the spring 4 and one end of the support member 13 are connected to the mounting member 12.

変位変換機構5は、基台14、第1のプーリ16a、第2のプーリ16b、可撓性を有する第1の接続部材である第1のワイヤ17a、および可撓性を有する第2の接続部材である第2のワイヤ17bにより構成されている。なお、本実施形態では、接続部材としてワイヤを用いる場合について説明するが、ベルト等の可撓性を有する紐状の部材であればいずれでもよい。   The displacement conversion mechanism 5 includes a base 14, a first pulley 16a, a second pulley 16b, a first wire 17a that is a flexible first connection member, and a flexible second connection. It is comprised by the 2nd wire 17b which is a member. In the present embodiment, the case where a wire is used as the connecting member will be described. However, any wire-like member having flexibility such as a belt may be used.

基台14は、バネ4の他端T2側に配置されており、支持部材13の他端に接続されている。つまり、基台14と、基台14に対して負荷である第2のリンク31(図1)側とは反対側に配置された取付部材12とが支持部材13により連結されている。つまり、バネ4が取付部材12と基台14との間に配置されている。そして、取付部材12と基台14とが連結されているので、基台14およびバネ4は、駆動源3によって移動する取付部材12と一体に移動する。   The base 14 is disposed on the other end T <b> 2 side of the spring 4, and is connected to the other end of the support member 13. In other words, the base 14 and the mounting member 12 disposed on the side opposite to the second link 31 (FIG. 1) that is a load with respect to the base 14 are connected by the support member 13. That is, the spring 4 is disposed between the mounting member 12 and the base 14. And since the attachment member 12 and the base 14 are connected, the base 14 and the spring 4 move integrally with the attachment member 12 moved by the drive source 3.

基台14は、回転軸15が正逆回転方向に回転可能な状態で回転軸15を支持している。第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bは、基台14に対して一体に回転するように回転軸15に固定されている。つまり、第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bは、一体に回転可能に回転軸15を介して基台14に支持されている。なお、回転軸15を基台14に設けた場合について説明したが、基台に固定軸を固定し、第1のプーリおよび第2のプーリが固定軸まわりに一体に正逆回転方向に回転するように構成してもよい。   The base 14 supports the rotating shaft 15 in a state where the rotating shaft 15 can rotate in the forward and reverse rotation directions. The first pulley 16 a and the second pulley 16 b are fixed to the rotating shaft 15 so as to rotate integrally with the base 14. That is, the first pulley 16a and the second pulley 16b are supported by the base 14 via the rotating shaft 15 so as to be rotatable together. In addition, although the case where the rotating shaft 15 was provided in the base 14 was demonstrated, a fixed shaft is fixed to a base, and a 1st pulley and a 2nd pulley rotate to a normal / reverse rotation direction integrally around a fixed shaft. You may comprise as follows.

基台14はガイド6によって案内されて移動方向が矢印X+およびX−で示す方向に規制されている。これにより基台14は筐体2にガイド6を介して矢印X+およびX−で示す方向に直動可能に支持されている。そして、駆動源3はバネ4の一端T1とともに基台14も一体的に矢印X+およびX−で示す方向に駆動する。   The base 14 is guided by the guide 6 and the moving direction is restricted to the directions indicated by the arrows X + and X−. Thereby, the base 14 is supported by the housing 2 through the guide 6 so as to be linearly movable in the directions indicated by the arrows X + and X−. The drive source 3 drives the base 14 together with the one end T1 of the spring 4 in the directions indicated by the arrows X + and X-.

第1のワイヤ17aは、その一端である出力端Toが駆動源3とは逆方向に引き出され、負荷である第2のリンク31(図1)に接続されている。また、第1のワイヤ17aは、その他端が第1のプーリ16aに接続されており、他端側から第1のプーリ16aの外周に巻き付けられている。第2のワイヤ17bは、その一端が出力端Toとは逆方向(駆動源3側)に引き出され、バネ4の他端T2に接続されている。また、第2のワイヤ17bは、その他端が第2のプーリ16bに接続されており、他端側から第2のプーリ16bの外周に巻き付けられている。   The first wire 17a has an output end To, which is one end thereof, drawn in a direction opposite to that of the drive source 3, and is connected to a second link 31 (FIG. 1) that is a load. The other end of the first wire 17a is connected to the first pulley 16a, and is wound around the outer periphery of the first pulley 16a from the other end side. One end of the second wire 17 b is pulled out in the direction opposite to the output end To (the driving source 3 side), and is connected to the other end T <b> 2 of the spring 4. The other end of the second wire 17b is connected to the second pulley 16b, and is wound around the outer periphery of the second pulley 16b from the other end side.

変位変換機構5の詳細を図3に示す。ここで、第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bの回転中心Q(回転軸15の中心)から第1のプーリ16aにおいて第1のワイヤ17aの巻き取られている部分の終端(巻回端)S1までの距離をR1とする。また、回転中心Qから第2のプーリ16bにおいて第2のワイヤ17bの巻き取られている部分の終端(巻回端)S2までの距離をR2とする。   Details of the displacement conversion mechanism 5 are shown in FIG. Here, the end (winding end) of the portion where the first wire 17a is wound on the first pulley 16a from the rotation center Q (center of the rotation shaft 15) of the first pulley 16a and the second pulley 16b. ) Let R1 be the distance to S1. Further, the distance from the rotation center Q to the end (winding end) S2 of the portion where the second wire 17b is wound in the second pulley 16b is R2.

第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bは、それらの外周が、距離R1と距離R2との比R1/R2が第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bの回転に応じて変化する形状に形成されている。   The outer periphery of the first pulley 16a and the second pulley 16b has a shape in which the ratio R1 / R2 between the distance R1 and the distance R2 changes according to the rotation of the first pulley 16a and the second pulley 16b. Is formed.

ここで、第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bのうち少なくとも一方のプーリの外周が、回転中心Qを中心とする断面渦巻形状に形成されているのがよい。本第1実施形態では、第2のプーリ16bの外周が断面渦巻形状に形成され、第1のプーリ16aの外周が断面円形状に形成されている。従って、第1のプーリ16aの外周が断面円形状であるので、第1のワイヤ17aにおいて巻き取られている部分の終端(巻回端)S1と回転中心Qとの距離(回転半径)R1は一定である。これに対し、第2のプーリ16bは、その回転角θが第2のワイヤ17bを巻き取る方向に増大するに連れて第2のワイヤ17bにおける巻き取られている部分の終端(巻回端)S2と回転中心Qとの距離(回転半径)R2が増大する螺旋形状である。つまり、第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bの外周は、第1のワイヤ17aが第1のプーリ16aから繰り出されるに連れて比R1/R2が小さくなる形状に形成されている。言い換えれば、第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bの外周は、第1のワイヤ17aが第1のプーリ16aに巻き付けられるに連れて比R1/R2が大きくなる形状に形成されている。   Here, it is preferable that the outer periphery of at least one of the first pulley 16a and the second pulley 16b is formed in a spiral shape in section with the rotation center Q as the center. In the first embodiment, the outer periphery of the second pulley 16b is formed in a spiral cross section, and the outer periphery of the first pulley 16a is formed in a circular cross section. Therefore, since the outer periphery of the first pulley 16a has a circular cross section, the distance (rotation radius) R1 between the terminal end (winding end) S1 of the portion wound on the first wire 17a and the rotation center Q is as follows. It is constant. On the other hand, the second pulley 16b has a terminal end (winding end) of the portion wound around the second wire 17b as the rotation angle θ increases in the direction of winding the second wire 17b. This is a spiral shape in which the distance (rotation radius) R2 between S2 and the rotation center Q increases. That is, the outer circumferences of the first pulley 16a and the second pulley 16b are formed in such a shape that the ratio R1 / R2 decreases as the first wire 17a is drawn out from the first pulley 16a. In other words, the outer circumferences of the first pulley 16a and the second pulley 16b are formed in a shape in which the ratio R1 / R2 increases as the first wire 17a is wound around the first pulley 16a.

ここで、第1のワイヤ17aは、第1のプーリ16aが第1の回転方向Aに回転するときには第1のプーリ16aに巻き取られ、第1のプーリ16aが第1の回転方向Aと反対の第2の回転方向Bに回転するときには第1のプーリ16aから繰り出される。そして、第2のワイヤ17bは、第1のワイヤ17aの巻き付け方向とは反対方向に第2のプーリ16bに巻き付けられている。これにより、第2のプーリ16bは、第1のプーリ16aと一体に第1の回転方向Aに回転した際に第1のプーリ16aが第1のワイヤ17aを巻き取るときには、第2のワイヤ17bを繰り出す。また、第2のプーリ16bは、第1のプーリ16aと一体に第2の回転方向Bに回転した際に第1のプーリ16aが第1のワイヤ17aを繰り出すときには、第2のワイヤ17bを巻き取る。   Here, the first wire 17a is wound around the first pulley 16a when the first pulley 16a rotates in the first rotation direction A, and the first pulley 16a is opposite to the first rotation direction A. When rotating in the second rotation direction B, the first pulley 16a is fed out. The second wire 17b is wound around the second pulley 16b in the direction opposite to the winding direction of the first wire 17a. Thus, when the first pulley 16a winds up the first wire 17a when the second pulley 16b rotates in the first rotation direction A integrally with the first pulley 16a, the second wire 17b To pay out. The second pulley 16b winds the second wire 17b when the first pulley 16a unwinds the first wire 17a when the first pulley 16a rotates in the second rotation direction B integrally with the first pulley 16a. take.

次にアクチュエータ1の動作について説明する。図4は、アクチュエータ1の動作を説明する図であり、主要部のみ示す。図5は、各動作状態における出力端Toの変位Xに対する出力Fの特性を示す図である。図5(a)において曲線Lo1およびLo2で示すのは本実施形態によるアクチュエータ1の特性である。また比較のため、変位変換機構5が無くバネ4の他端T2を直接負荷である第2のリンク31に接続したと仮定した場合の特性を直線Lsで示す。この場合には出力Fはバネ4が発生する弾性力そのものとなる。   Next, the operation of the actuator 1 will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the actuator 1 and shows only the main part. FIG. 5 is a diagram illustrating the characteristics of the output F with respect to the displacement X of the output end To in each operation state. In FIG. 5A, the curves Lo1 and Lo2 indicate the characteristics of the actuator 1 according to the present embodiment. For comparison, the characteristic when assuming that the displacement conversion mechanism 5 is not provided and the other end T2 of the spring 4 is directly connected to the second link 31 as a load is indicated by a straight line Ls. In this case, the output F is the elastic force generated by the spring 4 itself.

図4(a)は駆動源3がバネ4(基台14)を駆動せず出力端Toからの出力Fは0であり、また出力端Toに外力の作用も無い状態を示している。つまり、引っ張りコイルバネであるバネ4は、自由長であり、第2のワイヤ17bに引っ張り力は作用していない状態である。この時の出力端Toの位置Xを0(基準位置)とする。図5(a)においてはこの状態を動作位置O(0,0)で示す。そして、この状態でのプーリ16a,16bの回転角θを0度とする。   FIG. 4A shows a state in which the drive source 3 does not drive the spring 4 (base 14), the output F from the output end To is 0, and there is no action of external force on the output end To. That is, the spring 4 that is a tension coil spring has a free length, and no tension is applied to the second wire 17b. The position X of the output end To at this time is set to 0 (reference position). In FIG. 5A, this state is indicated by an operation position O (0, 0). Then, the rotation angle θ of the pulleys 16a and 16b in this state is set to 0 degree.

図4(b)は図4(a)の状態から出力端Toに第1のワイヤ17aを繰り出す方向(矢印X−で示す方向)に外力が作用して出力端Toの位置Xが−Xo1に変位した状態を示している。この時、第1のプーリ16aが回転し、同時に第2のプーリ16bも第1のプーリ16aと一体に回転するので、第1のワイヤ17aが第1のプーリ16aから繰り出される一方、第2のワイヤ17bが第2のプーリ16bに巻き取られる。その結果、第2のプーリ16bに巻き取られた第2のワイヤ17bによりバネ4の他端T2が牽引され、バネ4が−Xs1伸張する。このバネ4により、第2のプーリ16bから第2のワイヤ17bを繰り出す方向に第2のワイヤ17bに引っ張り力である弾性力Fs1が付勢される。これにより出力端Toには外力に釣り合う出力(引っ張り力)Fo1が発生する。なおここでは図4における左方向の変位を正(+)、右方向の変位を負(−)とする。本実施形態では、プーリ16a,16bは、0度以上360度未満の範囲で回転する。   In FIG. 4B, an external force is applied in the direction of drawing the first wire 17a to the output end To from the state of FIG. The displaced state is shown. At this time, the first pulley 16a rotates, and at the same time, the second pulley 16b also rotates together with the first pulley 16a, so that the first wire 17a is fed out from the first pulley 16a, while the second pulley 16a rotates. The wire 17b is wound around the second pulley 16b. As a result, the other end T2 of the spring 4 is pulled by the second wire 17b wound around the second pulley 16b, and the spring 4 expands by −Xs1. The spring 4 biases an elastic force Fs1 that is a pulling force to the second wire 17b in a direction in which the second wire 17b is drawn out from the second pulley 16b. As a result, an output (tensile force) Fo1 that balances the external force is generated at the output end To. Here, the leftward displacement in FIG. 4 is positive (+), and the rightward displacement is negative (−). In the present embodiment, the pulleys 16a and 16b rotate within a range of 0 degree or more and less than 360 degrees.

次に変位変換機構5による変位と力の変換作用について説明する。図3に示した第1のプーリ16aの第1のワイヤ17aの巻回端S1における回転半径R1と、第2のプーリ16bの第2のワイヤ17bの巻回端S2における回転半径R2との比A(θ)=R1/R2はプーリ16a,16bの回転角θにより変化する。   Next, the displacement and force conversion action by the displacement conversion mechanism 5 will be described. The ratio between the rotation radius R1 at the winding end S1 of the first wire 17a of the first pulley 16a shown in FIG. 3 and the rotation radius R2 at the winding end S2 of the second wire 17b of the second pulley 16b. A (θ) = R1 / R2 varies depending on the rotation angle θ of the pulleys 16a and 16b.

ここで第1のワイヤ17aの微小変位をΔXo、第2のワイヤ17bの微小変位をΔXsとすると、ΔXo=A(θ)・ΔXsなる関係が成り立つ。また第1のワイヤ17aに作用する張力をFo、第2のワイヤ17bに作用する張力をFsとするとFo=Fs/A(θ)なる関係が成り立つ。従って第2のワイヤ17bが接続されるバネ4の弾性係数をks、出力端Toにおける見かけの弾性係数をkoとすると次式(6)が成り立つ。
ko=ks/A(θ) (6)
Here, if the minute displacement of the first wire 17a is ΔXo and the minute displacement of the second wire 17b is ΔXs, the relationship ΔXo = A (θ) · ΔXs is established. Further, if the tension acting on the first wire 17a is Fo and the tension acting on the second wire 17b is Fs, the relationship Fo = Fs / A (θ) is established. Therefore, when the elastic coefficient of the spring 4 to which the second wire 17b is connected is ks and the apparent elastic coefficient at the output end To is ko, the following expression (6) is established.
ko = ks / A (θ) 2 (6)

これによりバネ4の弾性係数ksが一定値であったとしても、回転角θの変化に伴う係数1/A(θ)の値の変化によって、非線形な変化をする弾性係数koを得ることができるのである。 As a result, even if the elastic coefficient ks of the spring 4 is a constant value, a non-linear change in the elastic coefficient ko can be obtained by the change in the value of the coefficient 1 / A (θ) 2 accompanying the change in the rotation angle θ. It can be done.

図5(a)において直線Lsで示す変位変換機構5が無い場合の特性は、このような変位変換機構5の変換作用によって、曲線Lo1で示す特性へと変換される。また図4(b)の状態に対応したバネ4の動作位置Ps1(−Xs1,Fs1)は、出力端Toの動作位置Po1(−Xo1,Fo1)へと変換される。   The characteristic in the case where there is no displacement conversion mechanism 5 indicated by the straight line Ls in FIG. 5A is converted into the characteristic indicated by the curve Lo1 by such a conversion action of the displacement conversion mechanism 5. Also, the operating position Ps1 (−Xs1, Fs1) of the spring 4 corresponding to the state of FIG. 4B is converted into the operating position Po1 (−Xo1, Fo1) of the output end To.

次に図4(c)は図4(a)の状態(出力端Toに外力の作用が無い状態)から、駆動源3がバネ4の一端T1および基台14を出力端Toとは逆方向(矢印X+で示す方向)にXdだけ駆動し、出力端Toの位置XがXdへと変位した状態を示している。この状態ではバネ4の長さは図4(a)と同一で変化はなく、弾性力も発生しない。また第1のプーリ16aと第2のプーリ16bは回転しない。   Next, in FIG. 4C, from the state of FIG. 4A (a state in which there is no external force applied to the output end To), the drive source 3 moves the one end T1 and the base 14 of the spring 4 in the direction opposite to the output end To. It shows a state in which driving is performed by Xd in the direction indicated by the arrow X +, and the position X of the output end To is displaced to Xd. In this state, the length of the spring 4 is the same as that shown in FIG. 4A, and no elastic force is generated. Further, the first pulley 16a and the second pulley 16b do not rotate.

図5(b)にこの状態における特性を示す。出力端Toにおける特性は図4(a)の状態を示す曲線Lo1からX軸方向にXdだけ平行移動した曲線Lo2で示す特性となる。またそれに伴い動作位置もO(0,0)からPo2(Xd,0)へと移動する。つまり、駆動源3により取付部材12および基台14を移動させることで、バネ4の動作位置を変位させることができる。   FIG. 5B shows the characteristics in this state. The characteristic at the output end To is a characteristic indicated by a curve Lo2 translated from the curve Lo1 indicating the state of FIG. 4A by Xd in the X-axis direction. Accordingly, the operation position moves from O (0, 0) to Po2 (Xd, 0). That is, the operating position of the spring 4 can be displaced by moving the mounting member 12 and the base 14 by the drive source 3.

次に図4(d)は図4(c)の状態から出力端Toに第1のワイヤ17aを繰り出す方向(矢印X−で示す方向)に外力が作用して−Xo1だけ変位し、出力端Toの位置XがXd−Xo1となった状態を示している。この時、第1のプーリ16aが回転し、同時に第2のプーリ16bも第1のプーリ16aと一体に回転するので、第1のワイヤ17aが第1のプーリ16aから繰り出される一方、第2のワイヤ17bが第2のプーリ16bに巻き取られる。その結果、第2のプーリ16bに巻き取られた第2のワイヤ17bによりバネ4の他端T2が牽引され、バネ4が−Xs1伸張し、バネ4により第2のワイヤ17bには引っ張り力である弾性力Fs1が発生する。これにより出力端Toには外力に釣り合う出力Fo1が発生し、動作位置はPo3(Xd−Xo1,Fo1)へと移動する。   Next, FIG. 4 (d) is displaced by -Xo1 due to an external force acting in the direction (indicated by arrow X-) in which the first wire 17a is fed out from the state of FIG. 4 (c) to the output end To. A state where the position X of To is Xd-Xo1 is shown. At this time, the first pulley 16a rotates, and at the same time, the second pulley 16b also rotates together with the first pulley 16a, so that the first wire 17a is fed out from the first pulley 16a, while the second pulley 16a rotates. The wire 17b is wound around the second pulley 16b. As a result, the other end T2 of the spring 4 is pulled by the second wire 17b wound around the second pulley 16b, the spring 4 is extended by -Xs1, and the second wire 17b is pulled by the spring 4 by a tensile force. A certain elastic force Fs1 is generated. As a result, an output Fo1 that balances the external force is generated at the output end To, and the operation position moves to Po3 (Xd-Xo1, Fo1).

本実施形態においては変換特性、即ち図5における曲線Lo1の形状は、第1のプーリ16aと第2のプーリ16b回転半径の比A(θ)=R1/R2で決まり、弾性係数の変換係数は式(6)で示したように1/A(θ)=(R2/R1)である。 In this embodiment, the conversion characteristic, that is, the shape of the curve Lo1 in FIG. 5 is determined by the ratio A (θ) = R1 / R2 of the first pulley 16a and the second pulley 16b, and the elastic coefficient conversion coefficient is As shown in the equation (6), 1 / A (θ) 2 = (R2 / R1) 2 .

このように変換特性をプーリ16a,16bの形状寸法のみで決定できるので、その設計および製造は非常に容易である。例えば弾性力が変位に対して所望の関数、例えば式(4)で示した非線形なバネの特性と同一の特性を実現するとした場合、出力端Toにおける見かけ上の弾性係数koは次式(7)のようになる。
ko=B・C・eB・X (7)
As described above, since the conversion characteristics can be determined only by the geometry of the pulleys 16a and 16b, the design and manufacture thereof are very easy. For example, when the elastic force realizes a desired function with respect to the displacement, for example, the same characteristic as the characteristic of the non-linear spring shown in Expression (4), the apparent elastic coefficient ko at the output end To is expressed by the following expression (7 )become that way.
ko = B ・ C ・ e B ・ X (7)

上記の式(6)および式(7)よりA(θ)が次式(8)を満たすように第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bの回転半径R1およびR2を設計すればよいことになる。
A(θ)={ks/(B・C・eB・X)}1/2 (8)
From the above equations (6) and (7), the rotational radii R1 and R2 of the first pulley 16a and the second pulley 16b may be designed so that A (θ) satisfies the following equation (8). Become.
A (θ) = {ks / (B · C · e B · X )} 1/2 (8)

なお、本実施形態では、第1のプーリ16aの回転半径R1は回転角θによらず一定で、第2のプーリ16bの回転半径R2のみが回転角θに応じて変化するものとしたが、これに限るものではない。上記の式(8)を満たすことができれば、回転半径R1、回転半径R2のいずれか、または両方が回転角θに応じて変化すればよい。つまり、本実施形態では、第1のプーリ16aの外周を渦巻形状に形成し、第2のプーリ16bの外周を円形状に形成したが、第2のプーリ16bの外周を渦巻形状に形成し、第1のプーリ16aを円形状および渦巻形状のいずれかの形状に形成してもよい。このように第1のプーリ16aおよび第2のプーリ16bを形成することで、アクチュエータ1の見かけ上の弾性係数が指数関数の特性となる。またバネ4の特性が線形ではなく非線形の場合には、その特性も考慮した上でA(θ)を設計すればよい。   In the present embodiment, the rotation radius R1 of the first pulley 16a is constant regardless of the rotation angle θ, and only the rotation radius R2 of the second pulley 16b changes according to the rotation angle θ. This is not a limitation. As long as the above equation (8) can be satisfied, either or both of the rotation radius R1 and the rotation radius R2 may be changed according to the rotation angle θ. That is, in the present embodiment, the outer periphery of the first pulley 16a is formed in a spiral shape and the outer periphery of the second pulley 16b is formed in a circular shape, but the outer periphery of the second pulley 16b is formed in a spiral shape, The first pulley 16a may be formed in either a circular shape or a spiral shape. By forming the first pulley 16a and the second pulley 16b in this way, the apparent elastic coefficient of the actuator 1 becomes an exponential characteristic. If the characteristics of the spring 4 are not linear but nonlinear, A (θ) may be designed in consideration of the characteristics.

また本実施形態においては第2のプーリ16bの回転に伴い、第2のワイヤ17bの巻回端S2の位置は、第2のワイヤ17bに対して垂直な方向(図3においては上下方向)に変位する。このためにバネ4および第2のワイヤ17bは傾斜し、バネ4の伸張量にも影響を及ぼす。この傾斜は十分に小さければ無視しても差し支えないが、必要であればプーリ16bの形状を、この傾斜の影響を補正するように設計しておくこともできる。   Further, in the present embodiment, with the rotation of the second pulley 16b, the position of the winding end S2 of the second wire 17b is in a direction perpendicular to the second wire 17b (up and down direction in FIG. 3). Displace. For this reason, the spring 4 and the second wire 17b are inclined, and the extension amount of the spring 4 is also affected. If the inclination is sufficiently small, it can be ignored. However, if necessary, the shape of the pulley 16b can be designed so as to correct the influence of the inclination.

またアクチュエータ1の全ストロークに亘るA(θ)の平均値をAaとすると、Aa>1であればバネ4のストロークよりも出力端Toのストロークの方が大きく、変位変換機構5は同時に変位の拡大作用も持つことになる。本実施形態においては第1のプーリ16aの回転半径R1を第2のプーリ16bの回転半径R2の最大値よりも大きくすることによってこの条件を満たすことができる。つまり、第1のプーリ16aにおける回転中心Qから外周までの距離R1が、第2のプーリ16bにおける回転中心Qから外周までの距離R2よりも大きくなる形状に各プーリ16a,16bの外周が形成されている。その結果、アクチュエータ1の出力端Toに必要とされるストロークよりもバネ4のストロークが小さくなるので、バネ4自体の全長も短くできる。ひいてはアクチュエータ1全体の長さも短くすることができる。   If the average value of A (θ) over the entire stroke of the actuator 1 is Aa, the stroke of the output end To is larger than the stroke of the spring 4 if Aa> 1, and the displacement conversion mechanism 5 simultaneously displaces. It will also have an expansion effect. In the present embodiment, this condition can be satisfied by making the rotation radius R1 of the first pulley 16a larger than the maximum value of the rotation radius R2 of the second pulley 16b. That is, the outer peripheries of the pulleys 16a and 16b are formed so that the distance R1 from the rotation center Q to the outer periphery of the first pulley 16a is larger than the distance R2 from the rotation center Q to the outer periphery of the second pulley 16b. ing. As a result, since the stroke of the spring 4 is smaller than the stroke required for the output end To of the actuator 1, the entire length of the spring 4 itself can be shortened. As a result, the entire length of the actuator 1 can be shortened.

さらに本実施形態においては、式(6)に示した通り、弾性係数の変換係数がA(θ)の2乗に逆比例するので、出力端Toにおける弾性係数koの可変比を大きくすることが容易である。例えば弾性係数koの可変比(最大値/最小値)を10としたい場合には、A(θ)の最大値/最小値は約3.2とすればよいのである。   Furthermore, in the present embodiment, as shown in the equation (6), since the conversion coefficient of the elastic coefficient is inversely proportional to the square of A (θ), the variable ratio of the elastic coefficient ko at the output end To can be increased. Easy. For example, when the variable ratio (maximum value / minimum value) of the elastic modulus ko is desired to be 10, the maximum value / minimum value of A (θ) may be about 3.2.

以上、本実施形態では、バネ4の弾性係数ksの可変比よりも大きい可変比となる、見かけ上非線形な弾性係数koを有するアクチュエータ1を実現することができる。特に指数関数など特殊な関数形で表現される弾性特性を有するアクチュエータ1を容易に設計、製造することができる。また弾性係数koの可変比を大きくした場合であってもバネ4の変位量を大きくする必要がなく、アクチュエータ1の全長を短くすることができる。   As described above, in the present embodiment, it is possible to realize the actuator 1 having an apparently nonlinear elastic coefficient ko that has a variable ratio larger than the variable ratio of the elastic coefficient ks of the spring 4. In particular, the actuator 1 having elastic characteristics expressed in a special function form such as an exponential function can be easily designed and manufactured. Even when the variable ratio of the elastic coefficient ko is increased, it is not necessary to increase the amount of displacement of the spring 4, and the overall length of the actuator 1 can be shortened.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係るアクチュエータについて説明する。図6は、本発明の第2実施形態に係るアクチュエータの構成を示す断面図である。図6に示すアクチュエータ1Aは、筐体2と、駆動源3と、弾性部材としてのバネ4と、変位変換機構5Aと、ガイド6とを有して構成される。アクチュエータ1Aは、上記第1実施形態と同様に、リンク機構に用いられる。なお、本第2実施形態のアクチュエータ1Aにおいて、変位変換機構5A以外の構成については上記第1実施形態と同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, an actuator according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the actuator according to the second embodiment of the present invention. An actuator 1A shown in FIG. 6 includes a housing 2, a drive source 3, a spring 4 as an elastic member, a displacement conversion mechanism 5A, and a guide 6. The actuator 1A is used for the link mechanism as in the first embodiment. In the actuator 1A of the second embodiment, since the configuration other than the displacement conversion mechanism 5A is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

変位変換機構5Aは、基台20、第1のプーリ22a、第2のプーリ22b、第1の歯車23a、第2の歯車23b、第1の接続部材である第1のワイヤ17aおよび第2の接続部材である第2のワイヤ17bにより構成されている。なお、本実施形態では、接続部材としてワイヤを用いる場合について説明するが、ベルト等の可撓性を有する紐状の部材であればいずれでもよい。   The displacement conversion mechanism 5A includes a base 20, a first pulley 22a, a second pulley 22b, a first gear 23a, a second gear 23b, a first wire 17a as a first connecting member, and a second gear. It is comprised by the 2nd wire 17b which is a connection member. In the present embodiment, the case where a wire is used as the connecting member will be described. However, any wire-like member having flexibility such as a belt may be used.

基台20は、バネ4の他端T2側に配置されており、支持部材13の他端に接続されている。つまり、基台20と、基台20に対して負荷である第2のリンク側とは反対側に配置された取付部材12とが支持部材13により連結されている。つまり、バネ4が取付部材12と基台20との間に配置されている。そして、取付部材12と基台20とが連結されているので、基台20およびバネ4は、駆動源3によって移動する取付部材12と一体に移動する。   The base 20 is disposed on the other end T <b> 2 side of the spring 4, and is connected to the other end of the support member 13. In other words, the base 20 and the mounting member 12 disposed on the side opposite to the second link side that is a load with respect to the base 20 are connected by the support member 13. That is, the spring 4 is disposed between the mounting member 12 and the base 20. And since the attachment member 12 and the base 20 are connected, the base 20 and the spring 4 move integrally with the attachment member 12 moved by the drive source 3.

基台20は、第1の回転軸21aおよび第2の回転軸21bが正逆回転方向に回転可能な状態で第1の回転軸21aおよび第2の回転軸21bを支持している。第1のプーリ22aおよび第1の歯車23aは、基台14に対して一体に回転するように第1の回転軸21aに固定されている。また、第2のプーリ22bおよび第2の歯車23bは、基台20に対して一体に回転するように第2の回転軸21bに固定されている。つまり、第1のプーリ22aおよび第1の歯車23aは、一体に回転可能に第1の回転軸21aを介して基台20に支持されている。また、第2のプーリ22bおよび第2の歯車23bは、一体に回転可能に第2の回転軸21bを介して基台20に支持されている。そして、第1の歯車23aと第2の歯車23bとは、各回転軸21a,21bを中心に回転可能な状態で噛み合っている。   The base 20 supports the first rotating shaft 21a and the second rotating shaft 21b in a state where the first rotating shaft 21a and the second rotating shaft 21b can rotate in the forward and reverse rotating directions. The first pulley 22a and the first gear 23a are fixed to the first rotating shaft 21a so as to rotate integrally with the base 14. The second pulley 22b and the second gear 23b are fixed to the second rotating shaft 21b so as to rotate integrally with the base 20. That is, the first pulley 22a and the first gear 23a are supported by the base 20 via the first rotating shaft 21a so as to be rotatable integrally. Further, the second pulley 22b and the second gear 23b are supported by the base 20 via the second rotating shaft 21b so as to be integrally rotatable. And the 1st gearwheel 23a and the 2nd gearwheel 23b have meshed | engaged in the state which can rotate centering on each rotating shaft 21a, 21b.

なお、回転軸21a,21bを基台20に設けた場合について説明したが、基台に第1の固定軸を固定し、第1のプーリおよび第1の歯車が第1の固定軸まわりに一体に正逆回転方向に回転するように構成してもよい。同様に、基台に第2の固定軸を固定し、第2のプーリおよび第2の歯車が第2の固定軸まわりに一体に正逆回転方向に回転するように構成してもよい。本実施形態では、第1のプーリ22aおよび第1の歯車23aは一体形成され、第2のプーリ22bおよび第2の歯車23bは一体形成されている。   Although the case where the rotary shafts 21a and 21b are provided on the base 20 has been described, the first fixed shaft is fixed to the base, and the first pulley and the first gear are integrated around the first fixed shaft. It may be configured to rotate in the forward and reverse rotation directions. Similarly, the second fixed shaft may be fixed to the base, and the second pulley and the second gear may be configured to rotate integrally in the forward and reverse rotation directions around the second fixed shaft. In the present embodiment, the first pulley 22a and the first gear 23a are integrally formed, and the second pulley 22b and the second gear 23b are integrally formed.

基台20はガイド6によって案内されて移動方向が矢印X+およびX−で示す方向に規制されている。これにより基台20は筐体2にガイド6を介して矢印X+およびX−で示す方向に直動可能に支持されている。そして、駆動源3はバネ4の一端T1とともに基台20も一体的に矢印X+およびX−で示す方向に駆動する。   The base 20 is guided by the guide 6 and the moving direction is restricted to the directions indicated by the arrows X + and X−. Thus, the base 20 is supported by the housing 2 via the guide 6 so as to be linearly movable in the directions indicated by the arrows X + and X−. The drive source 3 drives the base 20 together with the one end T1 of the spring 4 in the directions indicated by the arrows X + and X-.

第1のワイヤ17aは、その一端である出力端Toが駆動源3とは逆方向に引き出され、負荷である第2のリンクに接続されている。また、第1のワイヤ17aは、その他端が第1のプーリ22aに接続されており、他端側から第1のプーリ22aの外周に巻き付けられている。第2のワイヤ17bは、その一端が出力端Toとは逆方向(駆動源3側)に引き出され、バネ4の他端T2に接続されている。また、第2のワイヤ17bは、その他端が第2のプーリ22bに接続されており、他端側から第2のプーリ22bの外周に巻き付けられている。   The first wire 17a has an output end To which is one end thereof drawn out in a direction opposite to that of the drive source 3, and is connected to a second link which is a load. The other end of the first wire 17a is connected to the first pulley 22a, and is wound around the outer periphery of the first pulley 22a from the other end side. One end of the second wire 17 b is pulled out in the direction opposite to the output end To (the driving source 3 side), and is connected to the other end T <b> 2 of the spring 4. The other end of the second wire 17b is connected to the second pulley 22b, and is wound around the outer periphery of the second pulley 22b from the other end side.

変位変換機構5Aの詳細を図7に示す。ここで、第1の歯車23aの回転中心Q1(第1の回転軸21aの中心)から第1の歯車23aと第2の歯車23bとの噛合位置S21までの距離をR21とする。また、第2の歯車23bの回転中心Q2(第2の回転軸21bの中心)から第1の歯車23aと第2の歯車23bとの噛合位置S12までの距離をR12とする。   Details of the displacement conversion mechanism 5A are shown in FIG. Here, the distance from the rotation center Q1 of the first gear 23a (the center of the first rotation shaft 21a) to the meshing position S21 between the first gear 23a and the second gear 23b is R21. The distance from the rotation center Q2 of the second gear 23b (the center of the second rotation shaft 21b) to the meshing position S12 between the first gear 23a and the second gear 23b is R12.

第1の歯車23aおよび第2の歯車23bは、それらの外周が、距離R12と距離R21との比R12/R12が第1の歯車23aおよび第2の歯車23bの回転に応じて変化する形状に形成されている。   The outer periphery of the first gear 23a and the second gear 23b has a shape in which the ratio R12 / R12 between the distance R12 and the distance R21 changes according to the rotation of the first gear 23a and the second gear 23b. Is formed.

ここで、第1の歯車23aおよび第2の歯車23bの外周は、断面渦巻形状に形成されている。第1の歯車23aはその回転角θ1の増大とともに第2の歯車23bとの噛合位置S21と回転中心Q1の距離(回転半径)R21が増加する螺旋形状である。また第2の歯車23bは回転角θ2の増大とともに第1の歯車23aとの噛合位置S12と回転中心Q2の距離(回転半径)R12が減少する螺旋形状である。   Here, the outer circumferences of the first gear 23a and the second gear 23b are formed in a cross-sectional spiral shape. The first gear 23a has a spiral shape in which the distance (rotation radius) R21 between the meshing position S21 with the second gear 23b and the rotation center Q1 increases as the rotation angle θ1 increases. The second gear 23b has a spiral shape in which the distance (rotation radius) R12 between the meshing position S12 with the first gear 23a and the rotation center Q2 decreases as the rotation angle θ2 increases.

一方、第1のプーリ22aは断面円形状であり、第1のワイヤ17aの巻回端S11と回転中心Q1の距離(回転半径)R11は一定である。また、第2のプーリ22bは断面円形状であり、第2のワイヤ17bの巻回端S22と回転中心Q2の距離(回転半径)R22は一定である。   On the other hand, the first pulley 22a has a circular cross section, and the distance (rotation radius) R11 between the winding end S11 of the first wire 17a and the rotation center Q1 is constant. The second pulley 22b has a circular cross section, and the distance (rotation radius) R22 between the winding end S22 of the second wire 17b and the rotation center Q2 is constant.

そして、第1の歯車23aおよび第2の歯車23bの外周は、第1のワイヤ17aが第1のプーリ22aから繰り出されるに連れて比R12/R21が小さくなる形状に形成されている。言い換えれば、第1の歯車23aおよび第2の歯車23bの外周は、第1のワイヤ17aが第1のプーリ22aに巻き付けられるに連れて比R12/R21が大きくなる形状に形成されている。   The outer circumferences of the first gear 23a and the second gear 23b are formed in such a shape that the ratio R12 / R21 decreases as the first wire 17a is drawn out from the first pulley 22a. In other words, the outer periphery of the first gear 23a and the second gear 23b is formed in a shape in which the ratio R12 / R21 increases as the first wire 17a is wound around the first pulley 22a.

ここで、第1のワイヤ17aは、第1のプーリ22aが第1の回転方向Aに回転するときには第1のプーリ22aに巻き取られ、第1のプーリ22aが第1の回転方向Aと反対の第2の回転方向Bに回転するときには第1のプーリ22aから繰り出される。   Here, the first wire 17a is wound around the first pulley 22a when the first pulley 22a rotates in the first rotation direction A, and the first pulley 22a is opposite to the first rotation direction A. When rotating in the second rotation direction B, the first pulley 22a is fed out.

第1の歯車23aに噛み合う第2の歯車23bは、第1の歯車23aとは反対方向に回転するので、第2のプーリ22bは、第1のプーリ22aとは反対方向に回転する。第2のワイヤ17bは、第1のワイヤ17aの巻き付け方向と同一の方向に第2のプーリ22bに巻き付けられている。これにより、第2のワイヤ17bは、第1のプーリ22aが第1の回転方向Aに回転して第1のワイヤ17aを巻き取るときには、第1のプーリ22aと反対方向に回転する第2のプーリ22bから繰り出される。また、第2のワイヤ17bは、第1のプーリ22aが第2の回転方向Bに回転して第1のワイヤ17aを繰り出すときには、第1のプーリ22aと反対方向に回転する第2のプーリ22bに巻き取られる。   Since the second gear 23b meshing with the first gear 23a rotates in the opposite direction to the first gear 23a, the second pulley 22b rotates in the opposite direction to the first pulley 22a. The second wire 17b is wound around the second pulley 22b in the same direction as the winding direction of the first wire 17a. Thereby, when the first pulley 22a rotates in the first rotation direction A and winds up the first wire 17a, the second wire 17b rotates in the direction opposite to the first pulley 22a. It is fed out from the pulley 22b. The second wire 17b is a second pulley 22b that rotates in the opposite direction to the first pulley 22a when the first pulley 22a rotates in the second rotation direction B and feeds the first wire 17a. Rolled up.

次にアクチュエータ1Aの動作について説明する。図8は、アクチュエータ1Aの動作を説明する図であり、主要部のみ示す。なお、各動作状態における特性は上記第1実施形態と同様であり図5を参照しながら説明する。   Next, the operation of the actuator 1A will be described. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the actuator 1A, and shows only the main part. The characteristics in each operation state are the same as those in the first embodiment, and will be described with reference to FIG.

図8(a)は駆動源3がバネ4を駆動せず出力端Toからの出力Fは0であり、また出力端Toに外力の作用も無い状態を示している。つまり、引っ張りコイルバネであるバネ4は、自由長であり、第2のワイヤ17bに引っ張り力は作用していない状態である。この時の出力端Toの位置Xを0(基準位置)とする。図5(a)においてはこの状態を動作位置O(0,0)で示す。そして、この状態でのプーリ22a,22bの回転角θ1,θ2を0度とする。   FIG. 8A shows a state in which the drive source 3 does not drive the spring 4 and the output F from the output end To is 0, and there is no external force applied to the output end To. That is, the spring 4 that is a tension coil spring has a free length, and no tension is applied to the second wire 17b. The position X of the output end To at this time is set to 0 (reference position). In FIG. 5A, this state is indicated by an operation position O (0, 0). The rotation angles θ1 and θ2 of the pulleys 22a and 22b in this state are set to 0 degrees.

図8(b)は図8(a)の状態から出力端Toに第1のワイヤ17aを繰り出す方向(矢印X−で示す方向)に外力が作用して出力端Toの位置Xが−Xo1に変位した状態を示している。この時、第1のワイヤ17aを巻き付けた第1のプーリ22aと第1の歯車23aとが第2の回転方向Bに一体に回転する。同時に第1の歯車23aに噛み合う第2の歯車23bとともに第2のプーリ22bも、第1の歯車23aと反対方向に一体に回転する。これにより、第1のワイヤ17aが第1のプーリ22aから繰り出される一方、第2のワイヤ17bが第2のプーリ22bに巻き取られる。その結果、第2のプーリ22bに巻き取られた第2のワイヤ17bによりバネ4の他端T2が牽引され、バネ4が−Xs1伸張する。このバネ4により、第2のプーリ22bから第2のワイヤ17bを繰り出す方向に第2のワイヤ17bに引っ張り力である弾性力Fs1が付勢される。これにより出力端Toには外力に釣り合う出力(引っ張り力)Fo1が発生する。なおここでは図8における左方向の変位を正(+)、右方向の変位を負(−)とする。本実施形態では、プーリ22a,22bは、0度以上360度未満の範囲で回転する。   In FIG. 8B, an external force is applied in the direction of drawing the first wire 17a to the output end To from the state shown in FIG. The displaced state is shown. At this time, the first pulley 22a and the first gear 23a around which the first wire 17a is wound rotate integrally in the second rotation direction B. At the same time, the second pulley 22b rotates together with the second gear 23b meshing with the first gear 23a in the direction opposite to the first gear 23a. As a result, the first wire 17a is fed out from the first pulley 22a, while the second wire 17b is wound around the second pulley 22b. As a result, the other end T2 of the spring 4 is pulled by the second wire 17b wound around the second pulley 22b, and the spring 4 expands by −Xs1. The spring 4 biases an elastic force Fs1, which is a pulling force, to the second wire 17b in a direction in which the second wire 17b is drawn out from the second pulley 22b. As a result, an output (tensile force) Fo1 that balances the external force is generated at the output end To. Here, the leftward displacement in FIG. 8 is positive (+), and the rightward displacement is negative (−). In the present embodiment, the pulleys 22a and 22b rotate within a range of 0 degree or more and less than 360 degrees.

次に変位変換機構5による変位と力の変換作用について説明する。図7に示した第1のプーリ22aの第1のワイヤ17aの巻回端S11における回転半径R11と、噛合位置S21における回転半径R21の比A1(θ1)=R11/R21は、第1のプーリ22aと第1の歯車23aの回転角θ1により変化する。また噛合位置S12における回転半径R12と、第2のプーリ22bの第2のワイヤ17bの巻回端S22における回転半径R22の比A2(θ2)=R12/R22は、第2のプーリ22bと第2の歯車23bの回転角θ2により変化する。   Next, the displacement and force conversion action by the displacement conversion mechanism 5 will be described. The ratio A1 (θ1) = R11 / R21 of the rotation radius R11 at the winding end S11 of the first wire 17a of the first pulley 22a and the rotation radius R21 at the meshing position S21 shown in FIG. 22a and the rotation angle θ1 of the first gear 23a. The ratio A2 (θ2) = R12 / R22 of the rotation radius R12 at the meshing position S12 and the rotation radius R22 at the winding end S22 of the second wire 17b of the second pulley 22b is the same as that of the second pulley 22b and the second pulley 22b. It changes with the rotation angle θ2 of the gear 23b.

ここで第1のワイヤ17aの微小変位をΔXo、第2のワイヤ17bの微小変位をΔXsとすると、ΔXo=A1(θ1)・A2(θ2)・ΔXsなる関係が成り立つ。また第1のワイヤ17aに作用する張力をFo、第2のワイヤ17bに作用する張力をFsとするとFo=Fs/(A1(θ1)・A2(θ2))なる関係が成り立つ。従ってバネ4の弾性係数をks、出力端Toにおける見かけの弾性係数をkoとすると次式(9)が成り立つ。
ko=ks/(A1(θ1)・A2(θ2)) (9)
Here, assuming that the minute displacement of the first wire 17a is ΔXo and the minute displacement of the second wire 17b is ΔXs, the relationship ΔXo = A1 (θ1) · A2 (θ2) · ΔXs is established. Further, if the tension acting on the first wire 17a is Fo and the tension acting on the second wire 17b is Fs, the relationship Fo = Fs / (A1 (θ1) · A2 (θ2)) is established. Accordingly, when the elastic coefficient of the spring 4 is ks and the apparent elastic coefficient at the output end To is ko, the following equation (9) is established.
ko = ks / (A1 (θ1) · A2 (θ2)) 2 (9)

これによりバネ4の弾性係数ksが一定値であったとしても、回転角θ1,θ2の変化に伴う係数1/(A1(θ1)・A2(θ2))の値の変化によって、非線形な変化をする弾性係数koを得ることができるのである。なお本実施形態においては第1のプーリ22aおよび第2のプーリ22bは円形であって、距離R11およびR22は一定であるから、実際には第2の歯車23bと第1の歯車23aの回転半径の比R12/R21のみが非線形な変換に寄与する。 As a result, even if the elastic coefficient ks of the spring 4 is a constant value, a non-linear change is caused by a change in the value of the coefficient 1 / (A1 (θ1) · A2 (θ2)) 2 accompanying the change in the rotation angles θ1 and θ2. It is possible to obtain an elastic coefficient ko for In the present embodiment, the first pulley 22a and the second pulley 22b are circular, and the distances R11 and R22 are constant. In practice, the rotational radii of the second gear 23b and the first gear 23a Only the ratio R12 / R21 contributes to nonlinear conversion.

図5(a)において直線Lsで示す変位変換機構5が無い場合の特性は、このような変位変換機構5Aの変換作用によって、曲線Lo1で示す特性へと変換される。また図8(b)の状態に対応したバネ4の動作位置Ps1(−Xs1,Fs1)は、出力端Toの動作位置Po1(−Xo1,Fo1)へと変換される。   The characteristic when the displacement converting mechanism 5 indicated by the straight line Ls in FIG. 5A is not converted to the characteristic indicated by the curve Lo1 by the converting action of the displacement converting mechanism 5A. Further, the operating position Ps1 (−Xs1, Fs1) of the spring 4 corresponding to the state of FIG. 8B is converted into the operating position Po1 (−Xo1, Fo1) of the output end To.

次に図8(c)は図8(a)の状態(出力端Toに外力の作用が無い状態)から、駆動源3がバネ4の一端T1および基台20を出力端Toとは逆方向(矢印X+で示す方向)にXdだけ駆動し、出力端Toの位置XがXdへと変位した状態を示している。この状態ではバネ4の長さは図8(a)と同一で変化はなく、弾性力も発生しない。また第1のプーリ22aと第2のプーリ22bは回転しない。   Next, in FIG. 8C, from the state of FIG. 8A (the state where the output end To is not subjected to external force), the drive source 3 moves the one end T1 of the spring 4 and the base 20 in the opposite direction to the output end To. It shows a state in which driving is performed by Xd in the direction indicated by the arrow X +, and the position X of the output end To is displaced to Xd. In this state, the length of the spring 4 is the same as that shown in FIG. 8A, and no elastic force is generated. Further, the first pulley 22a and the second pulley 22b do not rotate.

図5(b)にこの状態における特性を示す。出力端Toにおける特性は図8(a)の状態を示す曲線Lo1からX軸方向にXdだけ平行移動した曲線Lo2で示す特性となる。またそれに伴い動作位置もO(0,0)からPo2(Xd,0)へと移動する。つまり、駆動源3により取付部材12および基台20を移動させることで、バネ4の動作位置を変位させることができる。   FIG. 5B shows the characteristics in this state. The characteristic at the output end To is a characteristic indicated by a curve Lo2 translated from the curve Lo1 indicating the state of FIG. 8A by Xd in the X-axis direction. Accordingly, the operation position moves from O (0, 0) to Po2 (Xd, 0). That is, the operating position of the spring 4 can be displaced by moving the mounting member 12 and the base 20 by the drive source 3.

次に図8(d)は図8(c)の状態から出力端Toに第1のワイヤ17aを繰り出す方向(矢印X−で示す方向)に外力が作用して−Xo1だけ変位し、出力端Toの位置XがXd−Xo1となった状態を示している。この時、第1のプーリ22aが回転し、同時に第1の歯車23aおよびそれに噛み合う第2の歯車と第2のプーリ22bも一体に回転する。したがって、第1のワイヤ17aが第1のプーリ22aから繰り出される一方、第2のワイヤ17bが第2のプーリ22bに巻き取られる。その結果、第2のプーリ22bに巻き取られた第2のワイヤ17bによりバネ4の他端T2が牽引され、バネ4が−Xs1伸張し、バネ4により第2のワイヤ17bには引っ張り力である弾性力Fs1が発生する。これにより出力端Toには外力に釣り合う出力Fo1が発生し、動作位置はPo3(Xd−Xo1,Fo1)へと移動する。   Next, FIG. 8 (d) is displaced by −Xo1 due to an external force acting in the direction of drawing the first wire 17a to the output end To from the state of FIG. 8 (c) (direction indicated by the arrow X-). A state where the position X of To is Xd-Xo1 is shown. At this time, the first pulley 22a rotates, and at the same time, the first gear 23a, the second gear meshing with the first gear 23a, and the second pulley 22b rotate together. Accordingly, the first wire 17a is drawn out from the first pulley 22a, while the second wire 17b is wound around the second pulley 22b. As a result, the other end T2 of the spring 4 is pulled by the second wire 17b wound around the second pulley 22b, the spring 4 is extended by -Xs1, and the second wire 17b is pulled by the spring 4 by a tensile force. A certain elastic force Fs1 is generated. As a result, an output Fo1 that balances the external force is generated at the output end To, and the operation position moves to Po3 (Xd-Xo1, Fo1).

本実施形態においては変換特性、即ち図5における曲線Lo1の形状は各プーリと各歯車の回転半径の比A1(θ1)・A2(θ2)=(R11・R12)/(R21・R22)で決まる。弾性係数の変換係数は式(9)で示したように1/(A1(θ1)・A2(θ2))=(R21・R22)/(R11・R12)である。 In this embodiment, the conversion characteristic, that is, the shape of the curve Lo1 in FIG. . The conversion coefficient of the elastic coefficient is 1 / (A1 (θ1) · A2 (θ2)) 2 = (R21 · R22) 2 / (R11 · R12) 2 as shown in the equation (9).

このように変換特性を歯車23a,23bの形状寸法のみで決定できるので、その設計および製造は非常に容易である。例えば弾性力が変位に対して所望の関数、例えば式(4)で示した非線形なバネの特性と同一の特性を実現するとした場合、出力端Toにおける見かけ上の弾性係数koは次式(10)のようになる。
ko=B・C・eB・X (10)
As described above, since the conversion characteristics can be determined only by the geometric dimensions of the gears 23a and 23b, the design and manufacture thereof are very easy. For example, when the elastic force realizes a desired function with respect to the displacement, for example, the same characteristic as the characteristic of the non-linear spring shown in Expression (4), the apparent elastic coefficient ko at the output end To is expressed by the following expression (10 )become that way.
ko = B ・ C ・ e B ・ X (10)

以上の式(9)および式(1お)よりA1(θ1)およびA2(θ2)が次式(11)を満たすように第1のプーリ22a、第1の歯車23a、第2のプーリ22b、第2の歯車23bの回転半径R11、R21、R22、R12を設計すればよいことになる。
A1(θ1)・A2(θ2)={ks/(B・C・eB・X)}1/2 (11)
From the above equations (9) and (1), the first pulley 22a, the first gear 23a, the second pulley 22b, so that A1 (θ1) and A2 (θ2) satisfy the following equation (11): The rotational radii R11, R21, R22, and R12 of the second gear 23b may be designed.
A1 (θ1) · A2 (θ2) = {ks / (B · C · e B · X )} 1/2 (11)

なお本実施形態では、第1のプーリ22aの回転半径R11と第2のプーリ22bの回転半径R22は一定であるので、回転角θ1、θ2に応じて変化する必要があるのは第1の歯車23aの回転半径R21と第2の歯車23bの回転半径R12のみである。ただし第1の歯車23aと第2の歯車23bが噛み合うためにはR12+R21は一定でなければならない。即ちR12+R21=一定という条件下で比R12/R21を設計すればよいことになる。またバネ4が線形ではなく非線形の場合には、その特性も考慮した上でA1(θ1)・A2(θ2)を設計すればよい。   In this embodiment, since the rotation radius R11 of the first pulley 22a and the rotation radius R22 of the second pulley 22b are constant, the first gear needs to be changed according to the rotation angles θ1 and θ2. Only the rotation radius R21 of 23a and the rotation radius R12 of the second gear 23b are provided. However, in order for the first gear 23a and the second gear 23b to mesh with each other, R12 + R21 must be constant. That is, the ratio R12 / R21 may be designed under the condition that R12 + R21 = constant. In addition, when the spring 4 is not linear but nonlinear, A1 (θ1) · A2 (θ2) may be designed in consideration of the characteristics.

またアクチュエータ1Aの全ストロークに亘るA1(θ1)・A2(θ2)の平均値をAaとすると、Aa>1であればバネ4のストロークよりも出力端Toのストロークの方が大きく、変位変換機構5Aは同時に変位の拡大作用も持つことになる。本実施形態においては第1のプーリ22aの回転半径R11を第2のプーリ22bの回転半径R22よりも大きくすることによってこの条件を満たすことができる。つまり、第1のプーリ22aにおける回転中心Q1から外周までの距離R11が、第2のプーリ22bにおける回転中心Q2から外周までの距離R22よりも大きくなる形状に各プーリ22a,22bの外周が形成されている。その結果、アクチュエータ1Aの出力端Toに必要とされるストロークよりもバネ4のストロークが小さくなるので、バネ4自体の全長も短くできる。ひいてはアクチュエータ1A全体の長さも短くすることができる。   If the average value of A1 (θ1) and A2 (θ2) over the entire stroke of the actuator 1A is Aa, the stroke of the output end To is larger than the stroke of the spring 4 if Aa> 1, and the displacement conversion mechanism At the same time, 5A also has the effect of expanding the displacement. In the present embodiment, this condition can be satisfied by making the rotation radius R11 of the first pulley 22a larger than the rotation radius R22 of the second pulley 22b. That is, the outer peripheries of the respective pulleys 22a and 22b are formed so that the distance R11 from the rotation center Q1 to the outer periphery of the first pulley 22a is larger than the distance R22 from the rotation center Q2 to the outer periphery of the second pulley 22b. ing. As a result, since the stroke of the spring 4 becomes smaller than the stroke required for the output end To of the actuator 1A, the entire length of the spring 4 itself can be shortened. As a result, the entire length of the actuator 1A can be shortened.

さらに本実施形態においては式(9)に示した通り、弾性係数の変換係数がA1(θ1)・A2(θ2)の2乗に逆比例するので、出力端Toにおける弾性係数koの可変比を大きくすることが容易である。例えば弾性係数koの可変比(最大値/最小値)を10としたい場合には、A1(θ1)・A2(θ2)の最大値/最小値は約3.2とすればよいのである。   Furthermore, in the present embodiment, as shown in the equation (9), since the conversion coefficient of the elastic coefficient is inversely proportional to the square of A1 (θ1) · A2 (θ2), the variable ratio of the elastic coefficient ko at the output end To is Easy to enlarge. For example, when the variable ratio (maximum value / minimum value) of the elastic modulus ko is set to 10, the maximum value / minimum value of A1 (θ1) · A2 (θ2) may be about 3.2.

以上、本実施形態では、バネ4の弾性係数ksの可変比よりも大きい可変比となる、見かけ上非線形な弾性係数koを有するアクチュエータ1Aを実現することができる。特に指数関数など特殊な関数形で表現される弾性特性を有するアクチュエータ1Aを容易に設計、製造することができる。また弾性係数koの可変比を大きくした場合であってもバネ4の変位量を大きくする必要がなく、アクチュエータ1Aの全長を短くすることができる。   As described above, in the present embodiment, it is possible to realize the actuator 1A having an apparently nonlinear elastic coefficient ko that has a variable ratio larger than the variable ratio of the elastic coefficient ks of the spring 4. In particular, it is possible to easily design and manufacture the actuator 1A having elastic characteristics expressed in a special function form such as an exponential function. Even when the variable ratio of the elastic coefficient ko is increased, it is not necessary to increase the amount of displacement of the spring 4, and the overall length of the actuator 1A can be shortened.

なお、上記第1実施形態、第2実施形態ともに駆動源3はバネ4の一端T1を駆動する時、基台14または20も一体的に駆動する必要がある。仮に駆動源3がバネ4の一端T1のみを駆動し、基台14または20を駆動しないとすると、図4(c),図4(d)または図8(c),図8(d)に示した動作において、駆動によってバネ4の発生する弾性力がオフセットとして加わるのみである。したがって、図5(b)に曲線Lo1で示した出力端Toの特性はF軸方向に平行移動し、必要とするX軸方向への平行移動を生じないからである。   In both the first and second embodiments, when the drive source 3 drives one end T1 of the spring 4, the base 14 or 20 needs to be driven integrally. Assuming that the drive source 3 drives only one end T1 of the spring 4 and does not drive the base 14 or 20, it is shown in FIG. 4 (c), FIG. 4 (d), FIG. 8 (c), or FIG. In the illustrated operation, the elastic force generated by the spring 4 is only applied as an offset by driving. Therefore, the characteristic of the output end To indicated by the curve Lo1 in FIG. 5B translates in the F-axis direction and does not cause the necessary translation in the X-axis direction.

以上説明したように、第1,第2実施形態によるアクチュエータは使用するバネの特性が線形(バネ定数が一定)であっても、非線形な特性を有する変位変換機構と組み合わせたことによって、出力端においては見かけ上非線形な弾力特性を実現することができる。   As described above, the actuators according to the first and second embodiments can be combined with a displacement conversion mechanism having nonlinear characteristics even when the characteristics of the spring used are linear (the spring constant is constant). It is possible to realize an apparently non-linear elasticity characteristic.

ここで上記アクチュエータ1,1Aの特性と、上記の式(2)で表される特性との比較を行う。図9(a)は、アクチュエータ1,1Aの出力Fの特性を示す図である。変位変換機構5,5Aにより得られた特性を駆動源3により任意の量、駆動して平行移動させ、曲線群Loで示す特性を得ることができ、これらの曲線群Lo上の任意の位置を動作位置とすることができる。ここで各曲線群LoのF軸との交点(X=0)における値が式(2)における収縮力Uに相当し、動作位置における傾きが弾性係数koに相当する。同様に図9(b)には上記の式(2)において、収縮力Uを変化させた場合の出力Fの特性を直線群Lmで示す。   Here, the characteristics of the actuators 1 and 1A are compared with the characteristics represented by the above equation (2). FIG. 9A is a diagram showing the characteristics of the output F of the actuators 1 and 1A. The characteristics obtained by the displacement conversion mechanisms 5 and 5A can be driven and translated by an arbitrary amount by the driving source 3 to obtain the characteristics indicated by the curve group Lo, and any position on these curve groups Lo can be obtained. It can be an operating position. Here, the value at the intersection (X = 0) with the F axis of each curve group Lo corresponds to the contraction force U in Equation (2), and the inclination at the operating position corresponds to the elastic coefficient ko. Similarly, FIG. 9B shows the characteristics of the output F when the contraction force U is changed in the above equation (2) as a straight line group Lm.

ここで実用上必要とされる動作範囲が、矩形領域Xmin≦X≦Xmax、0≦F≦Fmaxの範囲であるものとし、この動作範囲における特性を比較する。図9(a)、図9(b)において収縮力Uの増大にともない、弾性係数も増大するという特徴は一致する。特に前述したように弾性係数koが変位Xの指数関数で表されるような特性とした場合には、任意のXの値において、弾性係数koは収縮力Uに比例するので、ほぼ式(2)で表されるものと同じ特性が実現できるのである。   Here, it is assumed that the operation range required for practical use is a rectangular region Xmin ≦ X ≦ Xmax, 0 ≦ F ≦ Fmax, and the characteristics in this operation range are compared. In FIG. 9A and FIG. 9B, the characteristics that the elastic modulus increases as the contraction force U increases match. In particular, as described above, when the elastic coefficient ko is a characteristic represented by an exponential function of the displacement X, the elastic coefficient ko is proportional to the contraction force U at an arbitrary value of X. The same characteristics as those expressed by) can be realized.

またアクチュエータ1,1Aの出力Fの特性は、変位Xに対して線形ではない点が、式(2)で表された特性とは異なるが、Xmin≦X≦Xmaxの範囲で十分に変化が緩やかであれば実用上問題はない。   The characteristics of the output F of the actuators 1 and 1A are different from the characteristics expressed by the expression (2) in that they are not linear with respect to the displacement X, but the change is sufficiently slow in the range of Xmin ≦ X ≦ Xmax. If so, there is no practical problem.

1,1A…アクチュエータ、3…駆動源、4…バネ、12…取付部材、14…基台、16a…第1のプーリ、16b…第2のプーリ、17a…第1のワイヤ、17b…第2のワイヤ、20…基台、22a…第1のプーリ、22b…第2のプーリ、23a…第1の歯車、23b…第2の歯車、30…第1のリンク、31…第2のリンク、32…関節、100…リンク機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... Actuator, 3 ... Drive source, 4 ... Spring, 12 ... Mounting member, 14 ... Base, 16a ... First pulley, 16b ... Second pulley, 17a ... First wire, 17b ... Second 20 ... base, 22a ... first pulley, 22b ... second pulley, 23a ... first gear, 23b ... second gear, 30 ... first link, 31 ... second link, 32 ... Joint, 100 ... Link mechanism

Claims (6)

負荷に引っ張り力を作用させるアクチュエータにおいて、
直動可能に支持された基台と、
前記基台に回転可能に支持された第1のプーリと、
前記第1のプーリと一体に回転するように前記基台に回転可能に支持された第2のプーリと、
前記負荷に接続され、前記第1のプーリが第1の回転方向に回転するときには前記第1のプーリに巻き取られ、前記第1のプーリが前記第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するときには前記第1のプーリから繰り出されるように、前記第1のプーリの外周に巻き付けられた第1の接続部材と、
前記第1のプーリが前記第1の接続部材を巻き取るときには前記第2のプーリから繰り出され、前記第1のプーリが前記第1の接続部材を繰り出すときには前記第2のプーリに巻き取られるように、前記第2のプーリの外周に巻き付けられた第2の接続部材と、
前記基台に対して前記負荷と反対側に配置され、前記基台に連結された取付部材と、
前記基台および前記取付部材を一体に直動させる駆動源と、
一端が前記取付部材に接続され、他端が前記第2の接続部材に接続され、前記第2のプーリから前記第2の接続部材を繰り出すように前記第2の接続部材に引っ張り力を付勢する伸縮可能な弾性部材と、を備え、
前記第1のプーリおよび前記第2のプーリは、前記第1のプーリおよび前記第2のプーリの回転中心から前記第1の接続部材の巻き取られている部分の終端までの距離R1と、前記回転中心から前記第2の接続部材の巻き取られている部分の終端までの距離R2との比R1/R2が、前記第1のプーリおよび前記第2のプーリの回転に応じて変化する形状に形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
In an actuator that applies a tensile force to a load,
A base supported so as to be linearly movable;
A first pulley rotatably supported on the base;
A second pulley rotatably supported by the base so as to rotate integrally with the first pulley;
When connected to the load and the first pulley rotates in a first rotational direction, the first pulley is wound around the first pulley, and the first pulley is rotated in a second direction opposite to the first rotational direction. A first connecting member wound around an outer periphery of the first pulley so as to be fed out from the first pulley when rotating in a direction;
When the first pulley winds up the first connecting member, the first pulley is fed out from the second pulley, and when the first pulley is fed out from the first connecting member, the first pulley is wound up by the second pulley. A second connecting member wound around the outer periphery of the second pulley;
An attachment member disposed on the opposite side of the load with respect to the base and connected to the base;
A drive source for linearly moving the base and the mounting member together;
One end is connected to the attachment member, the other end is connected to the second connection member, and a tensile force is applied to the second connection member so as to extend the second connection member from the second pulley. An elastic member capable of stretching,
The first pulley and the second pulley include a distance R1 from a rotation center of the first pulley and the second pulley to a terminal end of the portion where the first connecting member is wound, The ratio R1 / R2 with the distance R2 from the center of rotation to the end of the portion where the second connecting member is wound is a shape that changes according to the rotation of the first pulley and the second pulley. An actuator characterized by being formed.
前記第1のプーリおよび前記第2のプーリは、前記第1の接続部材が前記第1のプーリから繰り出されるに連れて前記比R1/R2が小さくなる形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。   The first pulley and the second pulley are formed in such a shape that the ratio R1 / R2 decreases as the first connecting member is drawn out from the first pulley. The actuator according to claim 1. 負荷に引っ張り力を作用させるアクチュエータにおいて、
直動可能に支持された基台と、
前記基台に回転可能に支持された第1の歯車と、
前記基台に回転可能に支持され、前記第1の歯車と噛合する第2の歯車と、
前記第1の歯車と一体に回転するように前記基台に回転可能に支持された第1のプーリと、
前記第2の歯車と一体に回転するように前記基台に回転可能に支持された第2のプーリと、
前記負荷に接続され、前記第1のプーリが第1の回転方向に回転するときには前記第1のプーリに巻き取られ、前記第1のプーリが前記第1の回転方向と反対の第2の回転方向に回転するときには前記第1のプーリから繰り出されるように、前記第1のプーリの外周に巻き付けられた第1の接続部材と、
前記第1のプーリが前記第1の接続部材を巻き取るときには前記第2のプーリから繰り出され、前記第1のプーリが前記第1の接続部材を繰り出すときには前記第2のプーリに巻き取られるように、前記第2のプーリの外周に巻き付けられた第2の接続部材と、
前記基台に対して前記負荷と反対側に配置され、前記基台に連結された取付部材と、
前記基台および前記取付部材を一体に直動させる駆動源と、
一端が前記取付部材に接続され、他端が前記第2の接続部材に接続され、前記第2のプーリから前記第2の接続部材を繰り出すように前記第2の接続部材に引っ張り力を付勢する伸縮可能な弾性部材と、を備え、
前記第1の歯車および前記第2の歯車は、前記第2の歯車の回転中心から前記第1の歯車と前記第2の歯車との噛合位置までの距離R12と、前記第1の歯車の回転中心から前記第1の歯車と前記第2の歯車との噛合位置までの距離R21の比R12/R21が、前記第1の歯車および前記第2の歯車の回転に応じて変化する形状に形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
In an actuator that applies a tensile force to a load,
A base supported so as to be linearly movable;
A first gear rotatably supported on the base;
A second gear rotatably supported by the base and meshing with the first gear;
A first pulley rotatably supported by the base so as to rotate integrally with the first gear;
A second pulley rotatably supported by the base so as to rotate integrally with the second gear;
When connected to the load and the first pulley rotates in a first rotational direction, the first pulley is wound around the first pulley, and the first pulley is rotated in a second direction opposite to the first rotational direction. A first connecting member wound around an outer periphery of the first pulley so as to be fed out from the first pulley when rotating in a direction;
When the first pulley winds up the first connecting member, the first pulley is fed out from the second pulley, and when the first pulley is fed out from the first connecting member, the first pulley is wound up by the second pulley. A second connecting member wound around the outer periphery of the second pulley;
An attachment member disposed on the opposite side of the load with respect to the base and connected to the base;
A drive source for linearly moving the base and the mounting member together;
One end is connected to the attachment member, the other end is connected to the second connection member, and a tensile force is applied to the second connection member so as to extend the second connection member from the second pulley. An elastic member capable of stretching,
The first gear and the second gear include a distance R12 from a rotation center of the second gear to a meshing position of the first gear and the second gear, and rotation of the first gear. The ratio R12 / R21 of the distance R21 from the center to the meshing position of the first gear and the second gear is formed in a shape that changes according to the rotation of the first gear and the second gear. An actuator characterized by that.
前記第1の歯車および前記第2の歯車は、前記第1の接続部材が前記第1のプーリから繰り出されるに連れて前記比R12/R21が小さくなる形状に形成されていることを特徴とする請求項3に記載のアクチュエータ。   The first gear and the second gear are formed in a shape in which the ratio R12 / R21 decreases as the first connecting member is extended from the first pulley. The actuator according to claim 3. 前記第1のプーリおよび前記第2のプーリは、前記第1のプーリにおける回転中心から外周までの距離が前記第2のプーリにおける回転中心から外周までの距離よりも大きくなる形状に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のアクチュエータ。   The first pulley and the second pulley are formed in a shape in which the distance from the rotation center to the outer periphery of the first pulley is larger than the distance from the rotation center to the outer periphery of the second pulley. The actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the actuator is provided. 第1のリンクと、
前記第1のリンクの一端に関節を介して旋回可能に支持された第2のリンクと、
前記第1のリンクと前記第2のリンクとに接続され、引っ張り力の差により前記第2のリンクを旋回させる一対の請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアクチュエータと、を備えたことを特徴とするリンク機構。
The first link,
A second link pivotally supported at one end of the first link via a joint;
The actuator according to claim 1, wherein the actuator is connected to the first link and the second link and pivots the second link by a difference in tensile force. A link mechanism characterized by that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104626137A (en) * 2013-11-13 2015-05-20 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 Wiring structure of tail end executor of industrial robot
KR101836413B1 (en) * 2016-10-28 2018-03-09 재단법인대구경북과학기술원 Tendon device of suit type exoskeleton for human power assistance
KR20180061459A (en) * 2016-11-28 2018-06-08 중앙대학교 산학협력단 Robot joint actuator
CN109909988A (en) * 2019-01-29 2019-06-21 西安交通大学 A kind of multistable variation rigidity robot architecture

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104626137A (en) * 2013-11-13 2015-05-20 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 Wiring structure of tail end executor of industrial robot
KR101836413B1 (en) * 2016-10-28 2018-03-09 재단법인대구경북과학기술원 Tendon device of suit type exoskeleton for human power assistance
KR20180061459A (en) * 2016-11-28 2018-06-08 중앙대학교 산학협력단 Robot joint actuator
KR101980737B1 (en) 2016-11-28 2019-05-21 중앙대학교 산학협력단 Robot joint actuator
CN109909988A (en) * 2019-01-29 2019-06-21 西安交通大学 A kind of multistable variation rigidity robot architecture
CN109909988B (en) * 2019-01-29 2021-01-19 西安交通大学 Multistable rigidity-variable robot structure

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