JP2021520303A - ねじりシリーズ弾性アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
Description
この出願は、2018年3月28日に出願され、「ねじりシリーズ弾性アクチュエータ」という名称の、米国仮出願第62/649,034号の優先権を主張し、参照によって、その全体が、本明細書に組み込まれる。
本明細書に別に指示されない限り、このセクションに記載されている題材は、本願の特許請求の範囲に対する先行技術ではなく、このセクションに含めることによって先行技術であると認められない。
Claims (20)
- 回転シリーズ弾性アクチュエータ(SEA)であって、
ギアトランスミッション組立体と、
前記ギアトランスミッション組立体に連結されたモータであって、該モータは、トルクまたは動力を、ギアトランスミッションに伝達する、前記モータと、
前記ギアトランスミッションに連結されたばね組立体であって、該ばね組立体は、
第一の組の弾性変形可能なスパイラルを含む第1のねじりばねと、
第二の組の弾性変形可能なスパイラルを含む第2のねじりばねであって、前記第1のねじりばねは、スペーサを介して、前記第2のねじりばねに結合される、前記第2のねじりばねと、
前記第1のねじりばねと前記第2のねじりばねとの間に存在する内部機構であって、該内部機構は、前記ばね組立体の回転撓みを検出し、前記回転撓みを、測定されたトルク入力値として、前記モータのコントローラに提供するように構成される、前記内部機構を含む、前記ばね組立体、を含むことを特徴とする回転シリーズ弾性アクチュエータ(SEA)。 - 請求項1に記載のSEAであって、前記ギアトランスミッション組立体は、ウェーブジェネレータ、フレクスプライン、および、サーキュラスプラインを含む、ハーモニックドライブ(登録商標)であることを特徴とするSEA。
- 請求項1に記載のSEAであって、さらにセンサを含み、前記内部機構は、
ベースアーム、
センサ、
前記ベースアームに移動可能に結合され、円弧状に形成されたスイングアームであって、該スイングアームは、第1のアームと第2のアームを含む、前記スイングアーム、
前記ベースアームの第1の端部に結合された第1のプーリ、
前記ベースアームの第2の端部に結合された第2のプーリであって、前記第2の端部は、前記第1の端部の反対側に位置する、前記第2のプーリ、および、
前記スイングアームの前記第1のアームと前記スイングアームの前記第2のアームに連結されるストリングであって、前記第1のプーリ、前記第2のプーリ、および、前記センサの回転シャフトの周りに張力をかける、前記ストリング、を含むことを特徴とするSEA。 - 請求項3に記載のSEAであって、前記内部機構は、また、前記第1のアームに結合された、少なくとも1つの第1のねじと、および、前記第2のアームに結合された、少なくとも1つの第2のねじを含み、前記少なくとも1つの第1のねじと前記少なくとも1つの第2のねじは、ストリングを締めることを特徴とするSEA。
- 請求項3に記載のSEAであって、前記スイングアームの相対回転の増幅率は、前記スイングアームにおける前記円弧の半径と、前記センサの前記回転シャフトの半径との間の比に比例することを特徴とするSEA。
- 請求項5に記載のSEAであって、前記スイングアームの前記相対回転の前記増幅率が、1:5から1:30の間であることを特徴とするSEA。
- 請求項1に記載のSEAであって、前記測定されたトルク入力値は、少なくとも部分的に、前記SEAの出力リンク上の負荷に基づくことを特徴とするSEA。
- 請求項1に記載のSEAであって、前記ばね組立体は、約200Nm/radから約900Nm/radの間の剛性を有することを特徴とするSEA。
- 請求項1に記載のSEAであって、さらに、
回転ジョイントを介してジョイントハウジングに、および、ばね組立体に結合された出力リンクであって、前記ばね組立体および前記出力リンクが前記回転ジョイントに対して一緒に回転する、前記出力リンク
前記ギアトランスミッション組立体に関連するハウジングフレーム、および、
前記ハウジングフレームに結合された入力リンク、を含むことを特徴とするSEA。 - 回転シリーズ弾性アクチュエータ用のばね組立体の円盤状のねじりばねであって、
円形の内側マウント、
円形の外側マウント、および、
一組の弾性変形可能なスパイラルであって、各々の前記弾性変形可能なスパイラルは、前記円形の内側マウントに結合された、内側の厚いセグメント、前記円形の外側マウントに結合された、外側の厚いセグメント、および、前記内側の厚いセグメントと前記外側の厚いセグメントの間に結合された、中間の薄いセクションを含む、前記一組の弾性変形可能なスパイラル、を含むことを特徴とする円盤状のねじりばね。 - 請求項10に記載の円盤状のねじりばねであって、前記内側の厚いセグメントの前記中間の薄いセクションに対する相対的な厚さは、11:1と8:1の間の比であり、前記中間の薄いセクションの前記外側の厚いセグメントに対する相対的な厚さは、1:10と1:7の間の比であることを特徴とするねじりばね。
- 請求項10に記載の円盤状のねじりばねであって、前記ねじりばねは、400Nm/radと1800Nm/radの間の剛性を有することを特徴とするねじりばね。
- 請求項10に記載の円盤状のねじりばねでわって、前記ねじりばねは、20Nmと100Nmの間の最大許容トルクを有することを特徴とするねじりばね。
- 請求項10に記載の円盤状のねじりばねであって、前記一組の弾性変形可能なスパイラルは、少なくとも2つの個別のスパイラルを含むことを特徴とするねじりばね。
- 請求項10に記載の円盤状のねじりばねであって、前記一組の弾性変形可能なスパイラルは、少なくとも2つの個別のスパイラルを含み、各々の前記弾性変形可能なスパイラルは、少なくとも1つの他の弾性変形可能なスパイラルが使用中に過度の変形を受けるのを防止することを特徴とする円盤状ねじりばね。
- 回転シリーズ弾性アクチュエータ用のばね組立体であって、
第1の組の弾性変形可能なスパイラルと、第1の円形の内側マウントと、第1の円形の外側マウントを含む、第1のねじりばね、
第2の組の弾性変形可能なスパイラルと、第2の円形の内側マウントと、第2の円形の外側マウントを含む、第2のねじりばねであって、前記第1の円形の外側マウントは、スペーサを介して、前記第2の円形の外側マウントに結合される、前記第2のねじりばね、および、
前記第1のねじりばねと前記第2のねじりばねとの間に存在する内部機構であって、該内部機構は、前記ばね組立体の回転撓みを検出し、前記回転撓みを、測定されたトルク入力値として、モータコントローラに提供するセンサを含む、前記内部機構、を含むことを特徴とするばね組立体。 - 請求項16に記載のばね組立体であって、前記第1のねじりばねは、前記第2のねじりばねと、同心に整列されることを特徴とするばね組立体。
- 請求項16に記載のばね組立体であって、前記内部機構は、
第1の端部および第2の端部を含むベースアーム、
第1アームおよび第2アームを含むスイングアームであって、前記第1アームおよび前記第2アームは円弧状に形成された、前記スイングアーム、
前記ベースアームの前記第1の端部に結合され、前記ベースアームに対して自由に回転するように構成された、第1のプーリ、
前記ベースアームの前記第2の端部に結合され、前記ベースアームに対して自由に回転するように構成された、第2のプーリであって、前記第2の端部は、前記第1の端部の反対側に位置する、前記第2のプーリ、および、
前記スイングアームの前記第1アームと前記スイングアームの前記第2アームに連結され、前記第1のプーリ、前記センサのセンサシャフト、および、前記第2のプーリの周りに張力をかける、ストリング、を含むことを特徴とするばね組立体。 - 請求項18に記載のばね組立体であって、
前記スイングアームが、前記第1の円形の内側マウントに固定され、
前記ベースアームが、前記第2の円形の内側マウントに固定され、
回転センサが、前記第2の円形の内側マウントに固定された静止部分を有し、センサシャフトが、前記第1のねじりばねと前記第2のねじりばねの間に配置され、前記第1の円形の内側マウントと前記第2の円形の内側マウントと同心に整列され、
前記スイングアームと前記ベースアームは、互いに向かい合っており、前記第1の円形の内側マウントと前記第2の円形の内側マウントの間に加えられたトルクに応じて、互いに対して、および、前記第1の円形の内側マウントと前記第2の円形の内側マウントと共に、相対的に回転するように構成されることを特徴とするばね組立体。 - 請求項18に記載のばね組立体であって、前記ストリングは、最初に、前記第1のプーリの周りに、次に、前記センサの前記センサシャフトの周りに、次に、前記第2のプーリの周りに、張力がかけられることを特徴とするばね組立体。
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