JP2019513568A - 可変剛性直列弾性アクチュエータ - Google Patents
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- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
Abstract
Description
アメリカ国立科学財団(National Science Foundation、NSF)により授与された許可番号IIS−1427329の下で国家ロボットイニシアティブの一環として政府の支援で本発明は行われた。具体的には「NRI:可変インピーダンス駆動により実現する任務固有のアドミッタンスを用いて得られる巧みな操作」という提案に対して2014年から2017年まで資金援助が行われた。米国政府は本発明に一定の権利を有する。
本願は2016年4月14日に出願された米国仮特許出願第62/322,550号の優先権を主張し、その内容は全体が参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (20)
- 外縁部から内側に延びる第1の片持ち梁を含む撓み板と、
筐体と、
前記撓み板と前記筐体が共通の関節軸まわりに回転可能であり、及び
回転関節の位置で前記筐体に旋回可能に固定され、前記筐体内で前記関節軸からずれている第1の回転軸の位置で前記回転関節のまわりを回転する第1の接触子とを含み、
前記第1の接触子は前記回転軸まわりの可変角度で前記第1の片持ち梁を係合して前記撓み板と前記筐体の間の機械的接続の剛性を調節する、可変剛性アクチュエータ。 - 前記撓み板に固定された中空シャフトをさらに含む、請求項1に記載の可変剛性アクチュエータ。
- 前記中空シャフトは前記撓み板の前記外縁部に固定されている、請求項2に記載の可変剛性アクチュエータ。
- 前記中空シャフトに動作可能に接続された調和駆動型モーターをさらに含む、請求項3に記載の可変剛性アクチュエータ。
- 前記筐体に固定された出力結合子をさらに含む、請求項1に記載の可変剛性アクチュエータ。
- 前記第1の接触子を含む一対の接触子、及び
前記第1の片持ち梁を含む一対の片持ち梁を含む、請求項1に記載の可変剛性アクチュエータ。 - 前記一対の接触子に動作可能に接続され、前記回転軸まわりに同じ角度で前記一対の接触子の各接触子を同時に駆動する接触子モーターをさらに含む、請求項6に記載の可変剛性アクチュエータ。
- 前記一対の片持ち梁のそれぞれの片持ち梁は対応する接触子により係合されるようになっている係合面を含み、前記係合面は対応する回転軸から半径方向に離して配置される、請求項6に記載の可変剛性アクチュエータ。
- 前記一対の片持ち梁のそれぞれの片持ち梁の形状は、各片持ち梁の先端部から前記撓み板の外縁部に移動するにつれて各片持ち梁の断面の厚さが大きくなるように非線形である、請求項8に記載の可変剛性アクチュエータ。
- 前記一対の接触子を含む少なくとも4つの接触子、及び
前記一対の片持ち梁を含む少なくとも4つの片持ち梁をさらに含む、請求項6に記載の可変剛性アクチュエータ。 - 外縁部から内側に延びる第1の片持ち梁を含む撓み板と、
筐体と、
前記撓み板と前記筐体が共通の関節軸まわりに回転可能であり、及び
回転関節の位置で前記筐体に旋回可能に固定され、前記筐体内で前記関節軸からずれている回転軸の位置で前記回転関節のまわりを回転し、前記回転軸まわりの可変角度で前記第1の片持ち梁を係合して前記撓み板と前記筐体の間の機械的接続の剛性を調整する第1の接触子とを含む
可変剛性アクチュエータ、
前記撓み板に動作可能に接続された入力結合子、及び
前記筐体に固定された出力結合子を含む、ロボットマニピュレータ。 - 前記入力結合子に固定された調和駆動型モーター、及び
前記調和駆動型モーターにより回転可能であり、前記撓み板の前記外縁部に固定された中空シャフトをさらに含む、請求項11に記載のロボットマニピュレータ。 - 前記可変剛性アクチュエータは第1の可変剛性アクチュエータであり、第2の可変剛性アクチュエータをさらに含み、前記第2の可変剛性アクチュエータは、
外縁部から内側に延びる第2の片持ち梁を含む撓み板と、
筐体と、
前記撓み板と前記筐体が共通の関節軸まわりに回転可能であり、
前記入力結合子は前記第2の可変剛性アクチュエータに固定されており、及び、
回転関節の位置で前記筐体に旋回可能に固定され、前記筐体内で前記関節軸からずれている回転軸の位置で前記回転関節のまわりを回転し、前記回転軸まわりの可変角度で前記第2の片持ち梁を係合して前記撓み板と前記筐体の間の機械的接続の剛性を調整する第2の接触子とを含む、
請求項12に記載のロボットマニピュレータ。 - 前記第1の可変剛性アクチュエータの前記第1の接触子に動作可能に接続され、前記第1の接触子の前記可変角度を変更して前記第1の可変剛性アクチュエータの前記剛性を調整するようになっている第1の接触子モーター、及び
前記第2の可変剛性アクチュエータの前記第2の接触子に動作可能に接続され、前記第1の接触子の前記可変角度を変更して前記第2の可変剛性アクチュエータの前記剛性を調整するようになっている第2の接触子モーターをさらに含む、請求項13に記載のロボットマニピュレータ。 - 前記第1の可変剛性アクチュエータは第1の剛性に対して動作し、前記第2の可変剛性アクチュエータは第2の剛性に対して動作する、請求項14に記載のロボットマニピュレータ。
- アクチュエータ関節の剛性を制御する方法であって、
外縁部から内側に延びる第1の片持ち梁を含む撓み板、
筐体、
前記撓み板と前記筐体が共通の関節軸まわりに回転可能であり、及び
回転関節の位置で前記筐体に旋回可能に固定され、前記筐体内で前記関節軸からずれている第1の回転軸の位置で前記回転関節のまわりを回転する第1の接触子を含む
アクチュエータ関節を提供する工程、
前記回転軸まわりの前記第1の接触子の連続可変角度を変更することで前記第1の接触子と前記第1の片持ち梁の間の係合を調整する工程、
前記第1の接触子の第1の角度で前記第1の片持ち梁を前記第1の接触子と係合して前記撓み板と前記筐体の間の第1の剛性の機械的接続を提供する工程、及び
前記第1の接触子の第2の角度で前記第1の片持ち梁を前記第1の接触子と係合して前記撓み板と前記筐体の間の第2の剛性の機械的接続を提供する工程を含む、方法。 - 前記撓み板の前記外縁部に固定された中空シャフトを介して前記撓み板に入力トルクを提供する工程、及び
前記撓み板を介した前記入力トルクの少なくとも一部を前記第1の片持ち梁と前記第1の接触子の間の係合により前記筐体に伝える工程をさらに含む、請求項16に記載の方法。 - 前記入力トルクは第1の入力トルクであり、
前記撓み板と前記筐体の間の前記第1の剛性の機械的接続を提供する工程、
前記第1の入力トルクを提供して前記筐体を第1の角度に動かす工程、
前記撓み板と前記筐体の間の前記第2の剛性の機械的接続を提供する工程、及び
前記中空シャフトを介して前記撓み板に第2の入力トルクを提供して前記筐体を第2の角度に動かす工程をさらに含む、請求項17に記載の方法。 - 前記アクチュエータ関節は前記第1の片持ち梁を含む4つの片持ち梁を含み、前記アクチュエータ関節は前記第1の接触子を含む4つの接触子を含み、前記方法は、
前記4つの接触子を前記接触子のそれぞれの回転軸まわりの同じ角度に同時に駆動する工程を含む、請求項16に記載の方法。 - 前記第1の角度は前記関節軸に対する最小角度であり、前記第1の剛性は最小剛性であり、前記第2の角度は前記関節軸に対する最大角度であり、前記第2の剛性は最大剛性である、請求項16に記載の方法。
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