JP2022142150A

JP2022142150A - Damper device, output torque variable system, output torque variable method and output torque variable program

Info

Publication number: JP2022142150A
Application number: JP2021042185A
Authority: JP
Inventors: 正大木場; Tadashi Okiba
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2041-03-16
Also published as: JP7533296B2

Abstract

To provide a damper device that is light-weight and can easily output large torque as needed.SOLUTION: A damper device comprises: a rotatably supported drive plate; a power generation unit that rotates the drive plate; a movable body that is moved in a radial direction around a rotational axis of the drive plate as the drive plate rotates; a grip having a variable amount of protrusion in the radial direction based on the radial position of the movable body; and an outer layer part including a damping material that covers the grip from the outside in the radial direction.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、ダンパ装置、出力トルク可変システム、出力トルク可変方法及び出力トルク可変プログラムに関するものである。 The present invention relates to a damper device, a variable output torque system, a variable output torque method, and a variable output torque program.

例えば、特許文献１には、膝関節アクチュエータを備える支援装置が開示されている。特許文献１では、上腿連結部材と下腿連結部材とが接続された関節部に、モータやブレーキユニットを有する膝関節アクチュエータが設置されている。このような特許文献１では、エンコーダ等のセンサ部出力に基づいてモータやブレーキユニットを制御することで、所定のアシスト力が発揮されるように制御する。 For example, Patent Literature 1 discloses a support device that includes a knee joint actuator. In Patent Literature 1, a knee joint actuator having a motor and a brake unit is installed at a joint where an upper leg connecting member and a lower leg connecting member are connected. In Patent Document 1 as described above, a motor and a brake unit are controlled based on the output of a sensor unit such as an encoder so that a predetermined assist force is exerted.

特開２０１４－１８４０８４号公報JP 2014-184084 A

このような特許文献１では、モータ出力に基づいてアシスト力を調整する必要があり、大きな負荷が作用した場合でも耐えられる大型のモータが必要となる。モータは、モータ自体を含めた装置全体も支持する必要がある。このため、より一層のモータの大型化を招くことになり、要求仕様によっては必要なトルクを確保することができない恐れもある。 In Patent Document 1 as described above, it is necessary to adjust the assist force based on the motor output, and a large motor that can withstand a large load is required. The motor must also support the entire device, including the motor itself. As a result, the size of the motor is further increased, and there is a possibility that the necessary torque cannot be secured depending on the required specifications.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、軽量でかつ必要に応じて大きなトルクを容易に出力可能なダンパ装置、出力トルク可変システム、出力トルク可変方法及び出力トルク可変プログラムを提供する。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a damper device that is lightweight and can easily output a large torque as needed, a variable output torque system, a variable output torque method, and a variable output torque program. do.

本発明の一態様であるダンパ装置は、上記課題を解決するための手段として、回動可能に支持された駆動プレートと、前記駆動プレートを回動する動力発生部と、前記駆動プレートの回動に伴って前記駆動プレートの回転軸を中心とする径方向に移動される移動体と、前記移動体の前記径方向の位置に基づいて前記径方向における突出量が可変とされたグリップと、前記グリップを前記径方向の外側から覆う減衰材を含む外層部とを備えるという構成を採用する。 A damper device according to one aspect of the present invention includes a drive plate rotatably supported; a moving body that is moved in a radial direction about the rotation axis of the drive plate along with a grip having a variable protrusion amount in the radial direction based on the radial position of the moving body; and an outer layer portion including a damping material that covers the grip from the outside in the radial direction.

本発明の一態様である出力トルク可変方法は、上記課題を解決するための手段として、ダンパ装置が、回動可能に支持された駆動プレートと、前記駆動プレートを回動する動力発生部と、前記駆動プレートの回動に伴って前記駆動プレートの回転軸を中心とする径方向に移動される移動体と、前記移動体の前記径方向の位置に基づいて前記径方向における突出量が可変とされたグリップと、前記グリップを前記径方向の外側から覆う減衰材を含む外層部とを備え、第１フレームに対して第２フレームを傾動可能に接続すると共に前記ダンパ装置が設けられた関節部の状態を取得し、前記関節部の状態に基づいて前記グリップの突出量を調整するという構成を採用する。 A method for varying output torque, which is one aspect of the present invention, is a means for solving the above-described problems, and includes a damper device comprising: a drive plate rotatably supported; a power generation unit for rotating the drive plate; a moving body that is moved in a radial direction around the rotation axis of the driving plate as the driving plate rotates, and a protrusion amount in the radial direction that is variable based on the radial position of the moving body and an outer layer portion including a damping material that covers the grip from the outside in the radial direction, the second frame is tiltably connected to the first frame, and the joint portion provided with the damper device. is obtained, and the amount of protrusion of the grip is adjusted based on the state of the joint.

本発明の一態様である出力トルク可変プログラムは、上記課題を解決するための手段として、ダンパ装置が、回動可能に支持された駆動プレートと、前記駆動プレートを回動する動力発生部と、前記駆動プレートの回動に伴って前記駆動プレートの回転軸を中心とする径方向に移動される移動体と、前記移動体の前記径方向の位置に基づいて前記径方向における突出量が可変とされたグリップと、前記グリップを前記径方向の外側から覆う減衰材を含む外層部とを備え、第１フレームに対して第２フレームを傾動可能に接続すると共に前記ダンパ装置が設けられた関節部の状態に基づいて前記動力発生部を制御することで前記移動体の位置を制御する制御部に、前記関節部の状態を取得させ、前記関節部の状態に基づいて前記グリップの突出量を調整させるという構成を採用する。 According to an aspect of the present invention, there is provided a variable output torque program, as means for solving the above-described problems, in which a damper device includes: a drive plate rotatably supported; a power generator for rotating the drive plate; a moving body that is moved in a radial direction around the rotation axis of the driving plate as the driving plate rotates, and a protrusion amount in the radial direction that is variable based on the radial position of the moving body and an outer layer portion including a damping material that covers the grip from the outside in the radial direction, the second frame is tiltably connected to the first frame, and the joint portion provided with the damper device. acquires the state of the joint, and adjusts the protrusion amount of the grip based on the state of the joint Adopt a configuration that allows

本発明によれば、軽量でかつ必要に応じて大きなトルクを容易に出力可能なダンパ装置、出力トルク可変システム、出力トルク可変方法及び出力トルク可変プログラムを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a damper device, a variable output torque system, a variable output torque method, and a variable output torque program that are lightweight and can easily output large torque as needed.

本発明の第１実施形態における負荷支持装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a typical perspective view which shows schematic structure of the load support apparatus in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態における負荷支持装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing a schematic structure of a load support device in a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態における負荷支持装置が備えるスライダダンパ機構の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a slider damper mechanism included in the load support device according to the first embodiment of the present invention; 膝関節部に設けられた膝関節用スライダダンパ機構を含む動作モデル図である。FIG. 4 is a motion model diagram including a knee joint slider damper mechanism provided in the knee joint. 本発明の第１実施形態における負荷支持装置が備える制御部の機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of a control unit included in the load support device according to the first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第２実施形態におけるスライダダンパ機構の概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a slider damper mechanism according to a second embodiment of the present invention;

以下、図面を参照して、本発明に係るダンパ装置、出力トルク可変システム、出力トルク可変方法及び出力トルク可変プログラムの一実施形態について説明する。 An embodiment of a damper device, a variable output torque system, a variable output torque method, and a variable output torque program according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の負荷支持装置１０の概略構成を示す模式的な斜視図である。また、図２は、本実施形態の負荷支持装置１０の概略構成を示す機能ブロック図である。これらの図に示すように、本実施形態の負荷支持装置１０は、骨格部１と、駆動システム部２と、制御部３とを備えている。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a schematic configuration of a load support device 10 of this embodiment. FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the load support device 10 of this embodiment. As shown in these drawings, the load support device 10 of this embodiment includes a skeleton section 1, a drive system section 2, and a control section 3. As shown in FIG.

骨格部１は、胴体フレーム１ａと、上腿フレーム１ｂと、下腿フレーム１ｃと、足フレーム１ｄとを備えている。胴体フレーム１ａは、図１に示すように、胴体フレーム１ａは、装着者Ｍの背中から臀部に掛けて装着される部位である。上腿フレーム１ｂは装着者Ｍの上腿に対して装着される部位であり、下腿フレーム１ｃは装着者Ｍの下腿に対して装着される部位であり、足フレーム１ｄは装着者Ｍの足が載置される部位である。なお、上腿フレーム１ｂと、下腿フレーム１ｃと、足フレーム１ｄとは、装着者Ｍの右脚用と左脚用との各々設けられている。 The skeleton 1 includes a body frame 1a, an upper leg frame 1b, a lower leg frame 1c, and a leg frame 1d. As shown in FIG. 1, the body frame 1a is a part worn by the wearer M from the back to the buttocks. The upper leg frame 1b is a part that is worn on the upper leg of the wearer M, the lower leg frame 1c is a part that is worn on the lower leg of the wearer M, and the leg frame 1d is a part that the leg of the wearer M is attached to. This is the part to be placed. The upper leg frame 1b, the lower leg frame 1c, and the leg frame 1d are provided for the right leg and the left leg of the wearer M, respectively.

また、図１に示すように、骨格部１には、胴体フレーム１ａに対して上腿フレーム１ｂを傾動可能に接続する股関節部１ｅと、上腿フレーム１ｂに対して下腿フレーム１ｃを傾動可能に接続する膝関節部１ｆと、下腿フレーム１ｃに対して足フレーム１ｄを傾動可能に接続する足関節部１ｇとが設けられている。つまり、本実施形態においては、装着者Ｍの右脚側に配置される３つの関節部（股関節部１ｅ、膝関節部１ｆ及び足関節部１ｇ）と、左脚側に配置される３つの関節部（股関節部１ｅ、膝関節部１ｆ及び足関節部１ｇ）との合計６つの関節部が設けられている。 Further, as shown in FIG. 1, the skeleton 1 includes a hip joint 1e that tiltably connects an upper leg frame 1b to a body frame 1a, and a lower leg frame 1c that tilts to the upper leg frame 1b. A connecting knee joint portion 1f and an ankle joint portion 1g for tiltably connecting the leg frame 1d to the lower leg frame 1c are provided. That is, in the present embodiment, three joints (hip joint 1e, knee joint 1f, and ankle joint 1g) arranged on the right leg side of the wearer M and three joints arranged on the left leg side A total of 6 joints are provided with the joints (hip joint 1e, knee joint 1f, and ankle joint 1g).

なお、上述のように、上腿フレーム１ｂ、下腿フレーム１ｃ、足フレーム１ｄ、股関節部１ｅ、膝関節部１ｆ、足関節部１ｇは、装着者Ｍの右脚用と左脚用との各々設けられているが、図１及び図２においては、右脚用と左脚用との一方を削除して示している。 As described above, the upper leg frame 1b, the lower leg frame 1c, the leg frame 1d, the hip joint portion 1e, the knee joint portion 1f, and the ankle joint portion 1g are respectively provided for the right leg and the left leg of the wearer M. However, in FIGS. 1 and 2, one of the right leg and left leg is omitted.

駆動システム部２は、複数のスライダダンパ機構４（ダンパ装置）を備えている。スライダダンパ機構４は、各々の関節部に対して設けられている。つまり、本実施形態においては、スライダダンパ機構４として、股関節部１ｅに設けられた股関節用スライダダンパ機構２ａと、膝関節部１ｆに設けられた膝関節用スライダダンパ機構２ｂと、足関節部１ｇに設けられた足関節用スライダダンパ機構２ｃとが設けられている。なお、股関節用スライダダンパ機構２ａと、膝関節用スライダダンパ機構２ｂと、足関節用スライダダンパ機構２ｃとの各々が２つずつ設けられている。 The drive system section 2 includes a plurality of slider damper mechanisms 4 (damper devices). A slider damper mechanism 4 is provided for each joint. That is, in the present embodiment, the slider damper mechanism 4 includes a hip joint slider damper mechanism 2a provided at the hip joint portion 1e, a knee joint slider damper mechanism 2b provided at the knee joint portion 1f, and an ankle joint portion 1g. An ankle joint slider damper mechanism 2c is provided. Two hip joint slider damper mechanisms 2a, two knee joint slider damper mechanisms 2b, and two ankle joint slider damper mechanisms 2c are provided.

図３は、スライダダンパ機構４の構成を示す模式図であり、（ａ）がグリップ４ｄの突出量が最大である状態を示し、（ｂ）がグリップ４ｄの突出量が最小である状態を示している。この図に示すように、スライダダンパ機構４は、基体４ａと、駆動機構４ｂと、スライド４ｃ（移動体）と、グリップ４ｄと、外層部４ｅとを備えている。 3A and 3B are schematic diagrams showing the configuration of the slider damper mechanism 4. FIG. 3A shows a state in which the amount of projection of the grip 4d is maximum, and FIG. 3B shows a state in which the amount of projection of the grip 4d is minimum. ing. As shown in this figure, the slider damper mechanism 4 includes a base 4a, a drive mechanism 4b, a slide 4c (moving body), a grip 4d, and an outer layer portion 4e.

基体４ａは、１つの関節部で接続されるフレームの一方側に固定されている。例えば、股関節用スライダダンパ機構２ａであれば、股関節部１ｅで接続された胴体フレーム１ａと上腿フレーム１ｂとのうち例えば胴体フレーム１ａに固定されている。このような場合には、股関節用スライダダンパ機構２ａに対しては、胴体フレーム１ａが第１フレームとなり、第１フレームに傾動可能に接続された第２フレームが上腿フレーム１ｂとなる。 The base 4a is fixed to one side of the frame connected by one joint. For example, the hip joint slider damper mechanism 2a is fixed to, for example, the trunk frame 1a of the trunk frame 1a and the upper thigh frame 1b that are connected at the hip joint portion 1e. In such a case, the body frame 1a serves as the first frame for the hip joint slider damper mechanism 2a, and the second frame tiltably connected to the first frame serves as the upper leg frame 1b.

また、膝関節用スライダダンパ機構２ｂであれば、膝関節部１ｆで接続された上腿フレーム１ｂと下腿フレーム１ｃとのうち例えば上腿フレーム１ｂに固定されている。このような場合には、膝関節用スライダダンパ機構２ｂに対しては、上腿フレーム１ｂが第１フレームとなり、第１フレームに傾動可能に接続された第２フレームが下腿フレーム１ｃとなる。 Further, the knee joint slider damper mechanism 2b is fixed to, for example, the upper leg frame 1b among the upper leg frame 1b and the lower leg frame 1c connected by the knee joint portion 1f. In such a case, the upper leg frame 1b serves as the first frame for the knee joint slider damper mechanism 2b, and the second frame connected to the first frame so as to be tiltable serves as the lower leg frame 1c.

また、足関節用スライダダンパ機構２ｃであれば、足関節部１ｇで接続された下腿フレーム１ｃと足フレーム１ｄとのうち下腿フレーム１ｃに固定されている。このような場合には、足関節用スライダダンパ機構２ｃに対しては、下腿フレーム１ｃが第１フレームとなり、第１フレームに傾動可能に接続された第２フレームが足フレーム１ｄとなる。 Further, the ankle joint slider damper mechanism 2c is fixed to the lower leg frame 1c of the lower leg frame 1c and the leg frame 1d which are connected by the ankle joint portion 1g. In such a case, the leg frame 1c serves as the first frame for the ankle joint slider damper mechanism 2c, and the second frame tiltably connected to the first frame serves as the foot frame 1d.

基体４ａは、関節部を中心として傾動可能なフレームの傾動軸と平行な回転軸Ｌを有する円柱形状に形成されている。つまり、基体４ａは、フレームの傾動軸と沿った方向に向けられた天面４ａ１と、回転軸Ｌに沿った方向から見て天面４ａ１の外縁に沿って設けられた周面４ａ２とを有している。 The base body 4a is formed in a cylindrical shape having a rotation axis L parallel to the tilting axis of the frame that can be tilted about the joint. That is, the base 4a has a top surface 4a1 oriented in the direction along the tilt axis of the frame and a peripheral surface 4a2 provided along the outer edge of the top surface 4a1 when viewed from the direction along the rotation axis L. is doing.

図３に示すように、基体４ａの天面４ａ１には、スライド４ｃを案内するためのスリット４ａ３（案内溝）がスライド４ｃの数と同数設けられている。各々のスリット４ａ３は、天面４ａ１から回転軸Ｌに沿った方向に窪む溝部であり、回転軸Ｌに沿った方向から見て直線状に延伸して設けられている。各々のスリット４ａ３は、一端（内側端）が回転軸Ｌを中心とする径方向の内側に位置し、他端（外側端）が同径方向の外側に位置している。回転軸Ｌと内側端とを通過する回転軸Ｌを中心とする径方向に対して、全てのスリット４ａ３は、内側端と外側端とを結ぶ線分が一定の角度を形成するように傾斜した姿勢で設けられている。これらのスリット４ａ３は、スライド４ｃの回転軸Ｌを中心とする径方向への移動を案内する案内溝である。 As shown in FIG. 3, slits 4a3 (guide grooves) for guiding the slides 4c are provided in the top surface 4a1 of the base 4a in the same number as the slides 4c. Each slit 4a3 is a groove recessed in the direction along the rotation axis L from the top surface 4a1, and extends linearly when viewed from the direction along the rotation axis L. One end (inner end) of each slit 4a3 is positioned radially inward about the rotation axis L, and the other end (outer end) is positioned radially outward. All the slits 4a3 are inclined so that the line segment connecting the inner end and the outer end forms a constant angle with respect to the radial direction centered on the rotation axis L passing through the rotation axis L and the inner end. It is set in a posture. These slits 4a3 are guide grooves that guide the radial movement of the slide 4c around the rotation axis L. As shown in FIG.

駆動機構４ｂは、スライド４ｃを移動させるための機構であり、駆動プレート４ｆと、直動機構４ｇ（動力発生部）と、リンクプレート４ｈとを有している。駆動プレート４ｆは、回転軸Ｌを中心として回動可能に基体４ａに取り付けられた円板状の部材である。この駆動プレート４ｆは、図３に示すように、回転軸Ｌに沿った方向から見て基体４ａよりも小径に形成されており、直動機構４ｇで生成された動力が伝達されることで回動される。 The drive mechanism 4b is a mechanism for moving the slide 4c, and has a drive plate 4f, a linear motion mechanism 4g (power generation section), and a link plate 4h. The drive plate 4f is a disk-shaped member that is rotatably attached to the base 4a about the rotation axis L. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the driving plate 4f is formed to have a diameter smaller than that of the base 4a when viewed from the direction along the rotation axis L, and is rotated by transmitting the power generated by the linear motion mechanism 4g. be moved.

直動機構４ｇは、駆動プレート４ｆを回動させるための動力を生成する部材である。基体４ａに対して固定された固定部４ｇ１と、固定部４ｇ１に対して近接あるいは離間する方向に直線状に変位可能な直動体４ｇ２とを備える。なお、直動体４ｇ２は、駆動プレート４ｆに対して回転可能に接続されている。このような直動機構４ｇとしては、動力シリンダを有する機構や、リニアモータを有する機構を用いることが可能である。 The linear motion mechanism 4g is a member that generates power for rotating the drive plate 4f. It has a fixed portion 4g1 fixed to the base 4a, and a direct-acting body 4g2 that can be linearly displaced in a direction toward or away from the fixed portion 4g1. In addition, the linear motion body 4g2 is rotatably connected to the drive plate 4f. A mechanism having a power cylinder or a mechanism having a linear motor can be used as such a linear motion mechanism 4g.

この直動体４ｇ２の移動方向は、回転軸Ｌを中心とする径方向に対して交差している。このため、直動体４ｇ２を移動させた場合には、直動体４ｇ２から駆動プレート４ｆに対して回転方向への力が作用し、駆動プレート４ｆが回転軸Ｌを中心とする周方向に回動される。 The movement direction of the linear motion body 4g2 intersects with the radial direction centering on the rotation axis L. As shown in FIG. Therefore, when the linear moving body 4g2 is moved, a force in the rotational direction acts on the driving plate 4f from the linear moving body 4g2, and the driving plate 4f is rotated in the circumferential direction about the rotation axis L. be.

リンクプレート４ｈは、複数のスライド４ｃごとに設けられており、駆動プレート４ｆとスライド４ｃとを接続する棒部材である。各々のリンクプレート４ｈは、駆動プレート４ｆとスライド４ｃとに対して回動可能に接続されている。これらのリンクプレート４ｈは、駆動プレート４ｆの回転動力を各々のスライド４ｃに対して直線動力として伝達する。 The link plate 4h is provided for each slide 4c, and is a rod member that connects the drive plate 4f and the slide 4c. Each link plate 4h is rotatably connected to the drive plate 4f and the slide 4c. These link plates 4h transmit the rotational power of the drive plate 4f to each slide 4c as linear power.

このような駆動機構４ｂで、直動機構４ｇで動力が生成されて直動体４ｇ２が移動されると、直動体４ｇ２の移動で駆動プレート４ｆが回転軸Ｌを中心として回動されリンクプレート４ｈを介してスライド４ｃが移動される。つまり、駆動機構４ｂは、直動機構４ｇで動力を生成し、この動力をスライド４ｃに伝達することで、スライド４ｃを移動可能に形成されている。 In such a drive mechanism 4b, when power is generated by the linear motion mechanism 4g and the linear motion body 4g2 is moved, the movement of the linear motion body 4g2 causes the drive plate 4f to rotate about the rotation axis L, thereby moving the link plate 4h. The slide 4c is moved through. That is, the drive mechanism 4b is formed so as to be able to move the slide 4c by generating power with the linear motion mechanism 4g and transmitting this power to the slide 4c.

スライド４ｃは、駆動機構４ｂのリンクプレート４ｈに接続されており、駆動機構４ｂで生成された動力が伝達されることでスリット４ａ３に沿って、回転軸Ｌを中心とする径方向に移動される部材である。本実施形態においてスライド４ｃは、複数（６つ）設けられており、回転軸Ｌを中心とする周方向に配列されている。これらのスライド４ｃは、駆動プレート４ｆの回転に伴って同期して径方向に移動される。 The slide 4c is connected to a link plate 4h of the drive mechanism 4b, and is moved radially about the rotation axis L along the slit 4a3 by transmission of power generated by the drive mechanism 4b. It is a member. In this embodiment, a plurality (six) of slides 4c are provided and arranged in the circumferential direction around the rotation axis L. As shown in FIG. These slides 4c are moved radially synchronously with the rotation of the drive plate 4f.

グリップ４ｄは、スライド４ｃごとに設けられており、スライド４ｃで回転軸Ｌを中心とする径方向外側に押圧されることで、回転軸Ｌを中心とする径方向外側に突出される。つまり、スライド４ｃがスリット４ａ３の内側端に位置する場合には、グリップ４ｄの基体４ａの周面４ａ２からの突出量が最も小さくなる。一方で、スライド４ｃがスリット４ａ３の外側端に位置する場合には、グリップ４ｄの基体４ａの周面４ａ２からの突出量が最も大きくなる。 The grip 4d is provided for each slide 4c and protrudes radially outward about the rotation axis L by being pressed radially outward about the rotation axis L by the slide 4c. That is, when the slide 4c is positioned at the inner end of the slit 4a3, the amount of protrusion of the grip 4d from the peripheral surface 4a2 of the base 4a is the smallest. On the other hand, when the slide 4c is positioned at the outer end of the slit 4a3, the protrusion amount of the grip 4d from the peripheral surface 4a2 of the base 4a is the largest.

外層部４ｅは、基体４ａの径方向外側に配置されており、グリップ４ｄを径方向外側から覆う減衰材を含む部材である。外層部４ｅは、例えば弾性体からなる減衰ゴムを用いて形成されており、例えば外周面の摩擦係数が基体４ａよりも高い。このような外層部４ｅは、スライド４ｃで押し出されたグリップ４ｄが埋設された状態で突出量が変化可能な硬度で形成されている。つまり、グリップ４ｄが基体４ａの周面４ａ２から突出した場合であっても、グリップ４ｄの側面に常に外層部４ｅが接触された状態となる。 The outer layer portion 4e is arranged radially outward of the base 4a and is a member including a damping material that covers the grip 4d from the radially outer side. The outer layer portion 4e is formed using, for example, damping rubber made of an elastic material, and has, for example, a coefficient of friction of the outer peripheral surface higher than that of the base 4a. Such an outer layer portion 4e is formed with a hardness that allows the protrusion amount to be changed in a state where the grip 4d pushed out by the slide 4c is embedded. That is, even if the grip 4d protrudes from the peripheral surface 4a2 of the base 4a, the outer layer portion 4e is always in contact with the side surface of the grip 4d.

このような外層部４ｅは、グリップ４ｄの突出量が増加に伴って径方向外側に向けて拡径される。外層部４ｅは、スライダダンパ機構４の最も外側に配置された部材である。このため、グリップ４ｄの突出量が増加に伴って外層部４ｅが拡径すると、スライダダンパ機構４も拡径する。 Such an outer layer portion 4e expands radially outward as the amount of protrusion of the grip 4d increases. The outer layer portion 4 e is the outermost member of the slider damper mechanism 4 . Therefore, when the diameter of the outer layer portion 4e increases as the amount of protrusion of the grip 4d increases, the diameter of the slider damper mechanism 4 also increases.

このようなスライダダンパ機構４では、グリップ４ｄの突出量が増加すると、外層部４ｅが拡径すると共にグリップ４ｄと外層部４ｅとの接触面積が増大する。このため、出力トルクを増大させることができる。スライダダンパ機構４の出力トルクは、グリップ４ｄの突出量に応じて変化する。したがって、スライダダンパ機構４によれば、直動機構４ｇの直動体４ｇ２の位置を変化させることでスライド４ｃの位置（すなわちグリップ４ｄの突出量）を変化させることができ、出力トルクを変化させることが可能である。 In such a slider damper mechanism 4, when the protrusion amount of the grip 4d increases, the outer layer portion 4e expands in diameter and the contact area between the grip 4d and the outer layer portion 4e increases. Therefore, the output torque can be increased. The output torque of the slider damper mechanism 4 changes according to the protrusion amount of the grip 4d. Therefore, according to the slider damper mechanism 4, it is possible to change the position of the slide 4c (that is, the amount of protrusion of the grip 4d) by changing the position of the linear motion body 4g2 of the linear motion mechanism 4g, thereby changing the output torque. is possible.

図４は、膝関節部１ｆに設けられた膝関節用スライダダンパ機構２ｂを含む動作モデル図である。図４（ａ）は、下腿フレーム１ｃが足フレーム１ｄを介して地面Ｘから荷重を受けている状態を示すモデルを示している。また、図４（ｂ）は、下腿フレーム１ｃが地面Ｘから荷重を受けていない状態を示すモデルを示している。 FIG. 4 is a motion model diagram including a knee joint slider damper mechanism 2b provided in the knee joint portion 1f. FIG. 4(a) shows a model showing a state in which the lower leg frame 1c receives a load from the ground X via the leg frame 1d. 4(b) shows a model showing a state in which the lower leg frame 1c does not receive a load from the ground X. As shown in FIG.

本実施形態においては、下腿フレーム１ｃが上腿フレーム１ｂに対して上下方向に移動可能に接続されている。図４（ａ）に示すように、足フレーム１ｄが地面Ｘに当接し、下腿フレーム１ｃが地面Ｘからの荷重を受けている場合には、下腿フレーム１ｃが上腿フレーム１ｂに近づき、下腿フレーム１ｃが膝関節用スライダダンパ機構２ｂの外周面に当接する。一方で、図４（ｂ）に示すように、足フレーム１ｄが地面Ｘから離間し、下腿フレーム１ｃが地面Ｘからの荷重を受けていない場合には、下腿フレーム１ｃが自重で上腿フレーム１ｂから離間し、下腿フレーム１ｃが膝関節用スライダダンパ機構２ｂの外周面から離間する。 In this embodiment, the lower leg frame 1c is connected to the upper leg frame 1b so as to be vertically movable. As shown in FIG. 4A, when the leg frame 1d contacts the ground X and the lower leg frame 1c receives a load from the ground X, the lower leg frame 1c approaches the upper leg frame 1b and the lower leg frame 1c abuts on the outer peripheral surface of the knee joint slider damper mechanism 2b. On the other hand, as shown in FIG. 4(b), when the leg frame 1d is separated from the ground X and the lower leg frame 1c does not receive the load from the ground X, the lower leg frame 1c is held by its own weight and the upper leg frame 1b , and the lower leg frame 1c is separated from the outer peripheral surface of the knee joint slider damper mechanism 2b.

なお、以下の説明では、図４（ａ）に示すように、足フレーム１ｄが地面Ｘに当接し、下腿フレーム１ｃが地面Ｘからの荷重を受けている状態を立脚モードと称する。また、図４（ｂ）に示すように、足フレーム１ｄが地面Ｘから離間し、下腿フレーム１ｃが地面Ｘからの荷重を受けていない状態を遊脚モードと称する。 In the following description, the state in which the foot frame 1d is in contact with the ground X and the crus frame 1c is receiving a load from the ground X as shown in FIG. 4(a) is referred to as a stance mode. Further, as shown in FIG. 4(b), the state in which the leg frame 1d is separated from the ground X and the lower leg frame 1c does not receive the load from the ground X is called a free leg mode.

立脚モードにおいては、下腿フレーム１ｃが膝関節用スライダダンパ機構２ｂの外周面に密着し、図４（ａ）の矢印方向に保持力を発生する必要がある。このため、膝関節用スライダダンパ機構２ｂの出力トルクを大きくし、アシスト力を高めることが好ましい。一方、遊脚モードにおいては、下腿フレーム１ｃが膝関節用スライダダンパ機構２ｂの外周面から離間して自由に回動可能となるため、膝関節用スライダダンパ機構２ｂの出力トルクを必要としない。このように、膝関節用スライダダンパ機構２ｂに求められる出力トルクは、負荷支持状態の状態に応じて常時変化する。このため、本実施形態においては、後述するように膝関節用スライダダンパ機構２ｂの出力トルクを負荷支持状態の状態に応じて変化させる。 In the stance mode, the lower leg frame 1c needs to be in close contact with the outer peripheral surface of the knee joint slider damper mechanism 2b to generate a holding force in the direction of the arrow in FIG. 4(a). Therefore, it is preferable to increase the output torque of the knee joint slider damper mechanism 2b to increase the assist force. On the other hand, in the free leg mode, since the lower leg frame 1c is separated from the outer peripheral surface of the knee joint slider damper mechanism 2b and can be freely rotated, the output torque of the knee joint slider damper mechanism 2b is not required. In this manner, the output torque required of the knee joint slider damper mechanism 2b constantly changes according to the state of the load-supporting state. For this reason, in the present embodiment, the output torque of the knee joint slider damper mechanism 2b is changed according to the state of the load supporting state, as will be described later.

なお、股関節用スライダダンパ機構２ａと足関節用スライダダンパ機構２ｃとについても、同様に求められる出力トルクは、負荷支持状態の状態（立脚モードや遊脚モード等）に応じて常時変化する。このため、本実施形態においては、後述するように股関節用スライダダンパ機構２ａ及び足関節用スライダダンパ機構２ｃの出力トルクを負荷支持状態の状態に応じて変化させる。 Similarly, for the slider damper mechanism 2a for the hip joint and the slider damper mechanism 2c for the ankle joint, the required output torque always changes according to the load supporting state (stance mode, free leg mode, etc.). For this reason, in the present embodiment, the output torques of the hip joint slider damper mechanism 2a and the ankle joint slider damper mechanism 2c are changed according to the load supporting state, as will be described later.

図２に示すように、制御部３は、電源部３ａと、演算処理装置３ｂと、記憶装置３ｃと、センサ部３ｄとを備えている。電源部３ａは、バッテリ等を備えており、演算処理装置３ｂやスライダダンパ機構４に対して給電する。演算処理装置３ｂは、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）からなり、各種演算処理を実行する。記憶装置３ｃは、例えば、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等からなり、各種データ等を記憶する。なお、図２に示すように、記憶装置３ｃには、制御部３に関節部の状態を取得させ、制御部３に関節部の状態に基づいてグリップ４ｄの突出量を調整させる出力トルク可変プログラムＰが格納されている。この他、制御部３には、不図示の各種インターフェイス等が設けられている。このような制御部３は、上述のようにＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備える電子ユニットを含む。 As shown in FIG. 2, the control section 3 includes a power supply section 3a, an arithmetic processing device 3b, a storage device 3c, and a sensor section 3d. The power supply unit 3 a includes a battery and the like, and supplies power to the arithmetic processing unit 3 b and the slider damper mechanism 4 . The arithmetic processing unit 3b is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), and executes various kinds of arithmetic processing. The storage device 3c is composed of, for example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), etc., and stores various data. As shown in FIG. 2, the storage device 3c stores an output torque variable program that causes the control unit 3 to acquire the state of the joint and causes the control unit 3 to adjust the amount of protrusion of the grip 4d based on the state of the joint. P is stored. In addition, the control unit 3 is provided with various interfaces and the like (not shown). Such a control section 3 includes an electronic unit comprising a CPU, RAM and ROM as described above.

また、センサ部３ｄは、関節部（股関節部１ｅ、膝関節部１ｆ及び足関節部１ｇ）の状態を検出し、検出結果を出力する。本実施形態においては、センサ部３ｄとして、股関節部１ｅの状態を検出する股関節用センサ部３ｅと、膝関節部１ｆの状態を検出する膝関節用センサ部３ｆと、足関節部１ｇの状態を検出する足関節用センサ部３ｇとが設けられている。なお、股関節用センサ部３ｅと、膝関節用センサ部３ｆと、足関節用センサ部３ｇとは、左脚用と右脚用とで各々２つずつ設けられている。 Further, the sensor unit 3d detects the state of the joints (the hip joint 1e, the knee joint 1f, and the ankle joint 1g) and outputs the detection result. In this embodiment, the sensors 3d include a hip joint sensor 3e for detecting the state of the hip joint 1e, a knee joint sensor 3f for detecting the state of the knee joint 1f, and a sensor for detecting the state of the ankle joint 1g. An ankle joint sensor unit 3g for detecting is provided. The hip joint sensor section 3e, the knee joint sensor section 3f, and the ankle joint sensor section 3g are provided two each for the left leg and the right leg.

各々のセンサ部３ｄは、単一あるいは複数のセンサ素子を有しており、関節角度（第１フレームと第２フレームとが成す角度）、関節トルク（関節部に作用するトルク）、スライダダンパ機構４のねじり角度（基体４ａに対する外層部４ｅの回動角度）、角加速度（第１フレームと第２フレームとの相対的な角加速度）等を検出する。これらのセンサ部３ｄで検出される物理量は、いずれも関節部で生じるものであり、関節部の状態を示している。つまり、センサ部３ｄは、関節部の状態を検出する。 Each sensor part 3d has a single or a plurality of sensor elements, and joint angle (angle formed by the first frame and the second frame), joint torque (torque acting on the joint part), slider damper mechanism 4 (rotating angle of the outer layer 4e with respect to the base 4a), angular acceleration (relative angular acceleration between the first frame and the second frame), and the like are detected. All of the physical quantities detected by these sensor units 3d are generated at joints and indicate the state of the joints. That is, the sensor unit 3d detects the state of the joint.

図５は、制御部３の機能構成を示すブロック図である。なお、図５に示す制御部３の各機能部は、制御部３に含まれる演算処理装置３ｂ等のハードウェアが記憶装置３ｃに記憶された出力トルク可変プログラムＰ等に基づいて動作することで実現される。制御部３は、各々のセンサ部３ｄの検出結果であるセンサ出力に基づいて、各々のスライダダンパ機構４の直動機構４ｇを制御することでスライド４ｃの位置を制御する。 FIG. 5 is a block diagram showing the functional configuration of the control section 3. As shown in FIG. Each functional unit of the control unit 3 shown in FIG. 5 is operated based on the output torque variable program P or the like stored in the storage device 3c by the hardware such as the arithmetic processing unit 3b included in the control unit 3. Realized. The control unit 3 controls the position of the slide 4c by controlling the linear motion mechanism 4g of each slider damper mechanism 4 based on the sensor output, which is the detection result of each sensor unit 3d.

このような制御部３は、各々のセンサ部のセンサ出力に基づいてスライダダンパ機構４の必要トルクを算出する統合制御部３ｈと、必要トルクに基づいてスライド４ｃの目標位置を示すスライド位置目標値を算出して直動機構４ｇを制御するスライダダンパ駆動制御器３ｉ（ダンパ駆動制御部）とを有している。 Such a control unit 3 includes an integrated control unit 3h that calculates the required torque of the slider damper mechanism 4 based on the sensor output of each sensor unit, and a slide position target value that indicates the target position of the slide 4c based on the required torque. and a slider damper drive controller 3i (damper drive controller) that calculates the linear motion mechanism 4g and controls the linear motion mechanism 4g.

統合制御部３ｈは、各々のセンサ部３ｄのセンサ出力に基づいて各々のスライダダンパ機構４のモードを推定して出力するモード生成器３ｊを有する。モード生成器３ｊで生成されるモードは、各々のスライダダンパ機構４の状態を示しており、例えば上述の立脚モードや遊脚モードであったり、または立脚モードや遊脚モードと異なる予め定められたモードであったりする。例えば、モード生成器３ｊは、出力トルク可変プログラムＰに基づいて、立脚モード用パラメータ、遊脚モード用パラメータ、その他モード用パラメータの設定を行うと共に、立脚モード用駆動制御アルゴリズム、遊脚モード用駆動制御アルゴリズム、その他モード用アルゴリズムを用いることでモード指令出力値の選定を行う。つまり、モード生成器３ｊは、センサ出力に基づいて各々のスライダダンパ機構４のモードを示すモード指令出力値を生成する。なお、モード生成器３ｊは、モード指令出力値を生成するにあたり、必要に応じて無線通信等を介して負荷支持装置１０の外部から取得可能な外部データを参照する。 The integrated control section 3h has a mode generator 3j that estimates and outputs the mode of each slider damper mechanism 4 based on the sensor output of each sensor section 3d. The mode generated by the mode generator 3j indicates the state of each slider damper mechanism 4, and may be, for example, the above-described stance mode or swing mode, or a predetermined mode different from the stance mode or swing mode. It can be a mode. For example, the mode generator 3j sets a stance mode parameter, a swing mode parameter, and other mode parameters based on the output torque variable program P, and also sets a stance mode drive control algorithm, a swing mode drive The mode command output value is selected by using the control algorithm and other mode algorithms. That is, the mode generator 3j generates a mode command output value indicating the mode of each slider damper mechanism 4 based on the sensor output. When generating the mode command output value, the mode generator 3j refers to external data that can be acquired from the outside of the load support device 10 via wireless communication or the like as necessary.

また、統合制御部３ｈは、各々のスライダダンパ機構４で必要とされるトルク（必要トルク）等の算出を行う目標トルク生成器３ｋを有する。この目標トルク生成器３ｋは、モード生成器３ｊで生成されたモード指令出力値とセンサ出力とに基づいて、スライダダンパ機構４の動作推定モデルを演算する。このスライダダンパ機構４の動作推定モデルは、現在よりも後のスライダダンパ機構４の動作を予測したモデルである。ここで目標トルク生成器３ｋは、スライダダンパ機構４の動作推定モデルのみではなく、負荷支持装置１０の動作推定モデルを生成しても良い。目標トルク生成器３ｋは、このような動作推定モデルに基づいて、各々のスライダダンパ機構４で必要とされるトルク（目標トルク）等の算出を行う。 The integrated control unit 3h also has a target torque generator 3k that calculates the torque required by each slider damper mechanism 4 (required torque). The target torque generator 3k calculates an operation estimation model of the slider damper mechanism 4 based on the mode command output value generated by the mode generator 3j and the sensor output. This motion estimation model of the slider damper mechanism 4 is a model that predicts the motion of the slider damper mechanism 4 after the present. Here, the target torque generator 3 k may generate not only the motion estimation model of the slider damper mechanism 4 but also the motion estimation model of the load support device 10 . The target torque generator 3k calculates the torque (target torque) required by each slider damper mechanism 4 based on such a motion estimation model.

スライダダンパ駆動制御器３ｉは、スライダダンパ機構４ごとに対応付けられて設けられている。スライダダンパ駆動制御器３ｉは、対応付けられたスライダダンパ機構４のモードと、対応付けられたスライダダンパ機構４が設置された関節部の状態を示すセンサ出力とに基づいて、スライド位置目標値を生成する。 The slider damper drive controller 3 i is provided in association with each slider damper mechanism 4 . The slider damper drive controller 3i determines the slide position target value based on the associated mode of the slider damper mechanism 4 and the sensor output indicating the state of the joint where the associated slider damper mechanism 4 is installed. Generate.

このような負荷支持装置１０の動作（出力トルク可変方法）では、装着者Ｍが動作を行うと、図５に示すように、各々のセンサ部３ｄから制御部３に関節部の状態を示すセンサ出力が入力される。制御部３の統合制御部３ｈは、センサ出力が入力されると、出力トルク可変プログラムＰに基づいて、モード生成器３ｊにて各々のスライダダンパ機構４のモードを示すモード指令出力値を生成する。さらに、制御部３は、出力トルク可変プログラムＰに基づいて、目標トルク生成器３ｋにて動作推定モデルを算出し、さらに各々のスライダダンパ機構４に対応付けられた必要トルクを算出する。 In such an operation of the load support device 10 (output torque variable method), when the wearer M performs an operation, as shown in FIG. Output is entered. When the sensor output is input, the integrated control unit 3h of the control unit 3 generates a mode command output value indicating the mode of each slider damper mechanism 4 in the mode generator 3j based on the output torque variable program P. . Further, based on the output torque variable program P, the control unit 3 calculates a motion estimation model in the target torque generator 3k, and further calculates the required torque associated with each slider damper mechanism 4. FIG.

続いて、制御部３のスライダダンパ駆動制御器３ｉは、対応付けられたスライダダンパ機構４に求められるスライド位置目標値を生成する。このスライド位置目標値は、スライダダンパ機構４に入力される。スライダダンパ機構４の直動機構４ｇがスライド４ｃの位置を調整する。このような動作に基づいて、各々のスライダダンパ機構４の出力トルクが適切に制御される。 Subsequently, the slider damper drive controller 3 i of the control unit 3 generates a slide position target value required for the associated slider damper mechanism 4 . This slide position target value is input to the slider damper mechanism 4 . A linear motion mechanism 4g of the slider damper mechanism 4 adjusts the position of the slide 4c. Based on such operations, the output torque of each slider damper mechanism 4 is appropriately controlled.

以上のような本実施形態におけるスライダダンパ機構４は、回動可能に支持された駆動プレート４ｆと、駆動プレート４ｆを回動する直動機構４ｇとを備える。また、スライダダンパ機構４は、駆動プレート４ｆの回動に伴って駆動プレート４ｆの回転軸Ｌを中心とする径方向に移動されるスライド４ｃと、スライド４ｃの径方向の位置に基づいて径方向における突出量が可変とされたグリップ４ｄとを備える。また、スライダダンパ機構４は、グリップ４ｄを径方向の外側から覆う減衰材を含む外層部４ｅを備える。 The slider damper mechanism 4 in this embodiment as described above includes a rotatably supported drive plate 4f and a linear motion mechanism 4g that rotates the drive plate 4f. In addition, the slider damper mechanism 4 includes a slide 4c that is moved in the radial direction about the rotation axis L of the drive plate 4f as the drive plate 4f rotates, and a radial damper mechanism 4 based on the radial position of the slide 4c. and a grip 4d with a variable amount of protrusion in the. The slider damper mechanism 4 also includes an outer layer portion 4e including a damping material that covers the grip 4d from the outside in the radial direction.

このような本実施形態のスライダダンパ機構４は、スライド４ｃを移動させてグリップ４ｄの突出量を変化する簡易な構成で出力トルクを変化させることが可能となる。このようなスライダダンパ機構４によれば、負荷支持装置１０で発生する負荷が一時的に大きくなるような場合であっても、グリップ４ｄの突出量を増大させることで直動機構４ｇの負荷を小さく抑えることが可能となる。このため、直動機構４ｇを小型化することができ、大型のモータ等を用いて負荷を支持する場合と比較して負荷支持装置１０を小型化かつ軽量化することが可能となる。 With such a slider damper mechanism 4 of the present embodiment, it is possible to change the output torque with a simple configuration in which the slide 4c is moved to change the protrusion amount of the grip 4d. According to this slider damper mechanism 4, even if the load generated by the load support device 10 temporarily increases, the load on the linear motion mechanism 4g is reduced by increasing the amount of protrusion of the grip 4d. It is possible to keep it small. Therefore, the linear motion mechanism 4g can be made smaller, and the load support device 10 can be made smaller and lighter than when a large motor or the like is used to support the load.

また、本実施形態のスライダダンパ機構４は、駆動プレート４ｆを回転可能に支持すると共にスライド４ｃの径方向への移動を案内するスリット４ａ３を有する基体４ａを備える。このような本実施形態のスライダダンパ機構４によれば、駆動プレート４ｆを回転させることでスライド４ｃを径方向に移動させることができ、簡易な構成でスリット４ａ３の移動を実現することが可能となる。 The slider damper mechanism 4 of this embodiment also includes a base 4a that rotatably supports the drive plate 4f and has a slit 4a3 that guides the radial movement of the slide 4c. According to the slider damper mechanism 4 of this embodiment, the slide 4c can be moved radially by rotating the drive plate 4f, and the slit 4a3 can be moved with a simple configuration. Become.

また、本実施形態のスライダダンパ機構４では、直動機構４ｇが、基体４ａに固定された固定部４ｇ１と、固定部４ｇ１に対して直線状に移動される直動体４ｇ２とを有する。このような直動機構４ｇを駆動プレート４ｆと合わせて用いることで、直動体４ｇ２の直線運動のみでスライド４ｃを径方向に移動することができ、スライダダンパ機構４の機構を簡素化することが可能となる。 Further, in the slider damper mechanism 4 of the present embodiment, the linear motion mechanism 4g has a fixed portion 4g1 fixed to the base 4a and a linear motion body 4g2 linearly moved with respect to the fixed portion 4g1. By using the linear motion mechanism 4g together with the drive plate 4f, the slide 4c can be moved radially only by the linear motion of the linear motion body 4g2, and the mechanism of the slider damper mechanism 4 can be simplified. It becomes possible.

また、本実施形態のスライダダンパ機構４は、単一の駆動プレート４ｆの回動に伴って径方向に同期して移動される複数のスライド４ｃと、スライド４ｃごとに設けられた複数のグリップ４ｄとを備えている。このため、単一の駆動プレート４ｆを回動させるのみで、複数のグリップ４ｄの突出量を同期して変化させることが可能となる。 Further, the slider damper mechanism 4 of the present embodiment includes a plurality of slides 4c that move in synchronization with the rotation of a single drive plate 4f in the radial direction, and a plurality of grips 4d that are provided for each slide 4c. and Therefore, it is possible to synchronously change the protrusion amounts of the plurality of grips 4d only by rotating the single drive plate 4f.

なお、図１に示すように、本実施形態の負荷支持装置１０においては、駆動システム部２と制御部３とで出力トルク可変システム２０が形成されている。つまり、このような出力トルク可変システム２０は、関節部に設けられたスライダダンパ機構４と、スライダダンパ機構４を制御する制御部３とを備えている。また、制御部３は、関節部の状態を検出するセンサ部３ｄの検出結果に基づいて直動機構４ｇを制御することでスライド４ｃの位置を制御する。 As shown in FIG. 1 , in the load support device 10 of the present embodiment, the drive system section 2 and the control section 3 form an output torque variable system 20 . In other words, the variable output torque system 20 includes the slider damper mechanism 4 provided at the joint and the controller 3 for controlling the slider damper mechanism 4 . Further, the control unit 3 controls the position of the slide 4c by controlling the linear motion mechanism 4g based on the detection result of the sensor unit 3d that detects the state of the joint.

このような本実施形態の出力トルク可変システム２０によれば、センサ部３ｄから得られた関節部の状態に応じてスライダダンパ機構４の出力トルクを変化させることが可能となる。このため、関節部の状態、すなわち装着者Ｍの動作や負荷に応じて、適切にスライダダンパ機構４の出力トルクを調整することが可能となる。 According to the variable output torque system 20 of this embodiment, it is possible to change the output torque of the slider damper mechanism 4 according to the state of the joint obtained from the sensor 3d. Therefore, it is possible to appropriately adjust the output torque of the slider damper mechanism 4 according to the state of the joint, that is, the motion and load of the wearer M.

また、本実施形態の出力トルク可変システム２０においては、関節部で接続された２つのフレームのうち一方のフレーム（第１フレーム）にスライダダンパ機構４が固定されている。また、本実施形態の出力トルク可変システム２０においては、他方のフレーム（第２フレーム）がスライダダンパ機構４の外層部４ｅの表面に接離可能に第１フレームに接続されている。このため、他方のフレームがスライダダンパ機構４の外層部４ｅから離間した場合には、スライダダンパ機構４に作用する負荷を無くすことが可能となる。 Further, in the variable output torque system 20 of the present embodiment, the slider damper mechanism 4 is fixed to one frame (first frame) of the two frames connected by the joint. Further, in the variable output torque system 20 of the present embodiment, the other frame (second frame) is connected to the first frame so as to be able to contact and separate from the surface of the outer layer portion 4e of the slider damper mechanism 4. As shown in FIG. Therefore, when the other frame is separated from the outer layer portion 4e of the slider damper mechanism 4, the load acting on the slider damper mechanism 4 can be eliminated.

また、本実施形態の出力トルク可変システム２０において制御部３は、センサ部３ｄの検出結果に基づいてスライダダンパ機構４の必要トルクを算出する統合制御部３ｈを有する。また、出力トルク可変システム２０は、必要トルクに基づいてスライド４ｃの目標位置を示す目標値を算出して直動機構４ｇを制御するスライダダンパ駆動制御器３ｉを有する。このような本実施形態の出力トルク可変システム２０によれば、スライダダンパ機構４の必要トルクを算出してから必要トルクに基づいてスライド４ｃの目標値を算出する。このため、必要トルクを算出した後に、現在のスライド４ｃの位置等に応じて目標値を設定することが可能となる。 Further, in the variable output torque system 20 of the present embodiment, the control section 3 has an integrated control section 3h that calculates the required torque of the slider damper mechanism 4 based on the detection result of the sensor section 3d. The variable output torque system 20 also has a slider damper drive controller 3i that calculates a target value indicating the target position of the slide 4c based on the required torque and controls the linear motion mechanism 4g. According to the variable output torque system 20 of this embodiment, after calculating the required torque of the slider damper mechanism 4, the target value of the slide 4c is calculated based on the required torque. Therefore, after calculating the required torque, it is possible to set the target value according to the current position of the slide 4c.

また、本実施形態の出力トルク可変システム２０は、複数のスライダダンパ機構４と、スライダダンパ機構４ごとに設けられる複数のスライダダンパ駆動制御器３ｉとを備えている。また、本実施形態の出力トルク可変システム２０は、複数のスライダダンパ機構４における必要トルクを算出すると共に各々のスライダダンパ駆動制御器３ｉに必要トルクを入力する統合制御部３ｈとを有している。このような本実施形態の出力トルク可変システム２０によれば、複数のスライダダンパ機構４における要求トルクを、統合制御部３ｈにて一括して算出することが可能となる。 Further, the variable output torque system 20 of this embodiment includes a plurality of slider damper mechanisms 4 and a plurality of slider damper drive controllers 3 i provided for each slider damper mechanism 4 . The variable output torque system 20 of this embodiment also has an integrated control section 3h that calculates the required torque in the plurality of slider damper mechanisms 4 and inputs the required torque to each slider damper drive controller 3i. . According to the variable output torque system 20 of the present embodiment, it is possible to collectively calculate the required torques of the plurality of slider damper mechanisms 4 in the integrated control section 3h.

また、本実施形態の出力トルク可変方法では、スライダダンパ機構４を用い、関節部の状態を取得し、関節部の状態に基づいてグリップ４ｄの突出量を調整する。このため、関節部の状態、すなわち装着者Ｍの動作や負荷に応じて、適切にスライダダンパ機構４の出力トルクを調整することが可能となる。 Further, in the output torque varying method of the present embodiment, the slider damper mechanism 4 is used to obtain the state of the joint, and the protrusion amount of the grip 4d is adjusted based on the state of the joint. Therefore, it is possible to appropriately adjust the output torque of the slider damper mechanism 4 according to the state of the joint, that is, the motion and load of the wearer M.

また、本実施形態の出力トルク可変プログラムＰは、スライダダンパ機構４の制御を行う制御部３に、関節部の状態を取得させ、関節部の状態に基づいてグリップ４ｄの突出量を調整させる。このため、関節部の状態、すなわち装着者Ｍの動作や負荷に応じて、適切にスライダダンパ機構４の出力トルクを調整することが可能となる。 Further, the output torque varying program P of the present embodiment causes the control unit 3 that controls the slider damper mechanism 4 to acquire the state of the joint and adjust the amount of protrusion of the grip 4d based on the state of the joint. Therefore, it is possible to appropriately adjust the output torque of the slider damper mechanism 4 according to the state of the joint, that is, the motion and load of the wearer M.

（第２実施形態）
図６は、本実施形態におけるスライダダンパ機構３０の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態のスライダダンパ機構３０は、回動可能に支持された駆動プレート３１と、駆動プレート３１を回動する動力発生部３２とを備える。また、スライダダンパ機構３０は、駆動プレート３１の回動に伴って駆動プレート３１の回転軸Ｌａを中心とする径方向に移動される移動体３３を備える。また、スライダダンパ機構３０は、移動体３３の径方向の位置に基づいて径方向における突出量が可変とされたグリップ３４と、グリップ３４を径方向の外側から覆う減衰材を含む外層部３５とを備える。 (Second embodiment)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the slider damper mechanism 30 in this embodiment. As shown in this figure, the slider damper mechanism 30 of this embodiment includes a rotatably supported drive plate 31 and a power generator 32 that rotates the drive plate 31 . The slider damper mechanism 30 also includes a moving body 33 that moves radially about the rotation axis La of the drive plate 31 as the drive plate 31 rotates. The slider damper mechanism 30 includes a grip 34 whose radial protrusion amount is variable based on the radial position of the moving body 33, and an outer layer portion 35 including a damping material that covers the grip 34 from the outside in the radial direction. Prepare.

このような本実施形態のスライダダンパ機構３０によれば、移動体３３を移動させてグリップ３４の突出量を変化する簡易な構成で出力トルクを変化させることが可能となる。このようなスライダダンパ機構３０によれば、負荷支持装置で発生する負荷が一時的に大きくなるような場合であっても、グリップ３４の突出量を増大させることで動力発生部３２の負荷を小さく抑えることが可能となる。このため、動力発生部３２を小型化することができ、大型のモータ等を用いて負荷を支持する場合と比較して負荷支持装置を小型化かつ軽量化することが可能となる。 According to the slider damper mechanism 30 of this embodiment, it is possible to change the output torque with a simple configuration in which the moving body 33 is moved to change the protrusion amount of the grip 34 . According to the slider damper mechanism 30 as described above, even if the load generated by the load support device temporarily increases, the load on the power generating section 32 can be reduced by increasing the amount of protrusion of the grip 34 . can be suppressed. Therefore, the power generation unit 32 can be made smaller, and the load support device can be made smaller and lighter than when a large motor or the like is used to support the load.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiments. The various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiment are examples, and can be variously changed based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、動力発生部が直動機構４ｇである構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、小型のモータ等を動力発生部とする構成を採用することも可能である。 For example, in the above embodiment, the configuration in which the power generation unit is the linear motion mechanism 4g has been described. However, the invention is not limited to this. For example, it is possible to employ a configuration in which a small motor or the like is used as a power generation unit.

また、上記実施形態においては、本発明を負荷支持装置１０に適用した例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、多関節型ロボットに適用することが可能である。具体的には、非線形なモード移行を有する多関節型ロボット（例えばヒューマノイドロボット）等に適用することが可能である。 Moreover, in the above embodiment, an example in which the present invention is applied to the load support device 10 has been described. However, the invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to articulated robots. Specifically, it can be applied to articulated robots (for example, humanoid robots) having nonlinear mode transitions.

また、上記実施形態においては、スライダダンパ機構を下肢用の負荷支持装置に適用した例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上肢用の負荷支持装置に適用することも可能である。例えば、上肢用の負荷支持装置は、肩関節部、肘関節部及び手首関節部を有する骨格部を有する。これらの肩関節部、肘関節部及び手首関節部にスライダダンパ機構を設けることができる。このような場合には、外部から入力される衝撃等によって各関節部の状態を検知することが難しいため、各関節部が負荷を得たか否かを検出するトルクセンサを設置することが好ましい。 Further, in the above embodiment, an example in which the slider damper mechanism is applied to the load support device for lower limbs has been described. However, the invention is not limited to this. For example, it can be applied to a load support device for upper limbs. For example, a load bearing device for an upper extremity has a skeleton with a shoulder joint, an elbow joint and a wrist joint. A slider damper mechanism can be provided in these shoulder joints, elbow joints and wrist joints. In such a case, it is difficult to detect the state of each joint due to an externally input impact or the like. Therefore, it is preferable to install a torque sensor for detecting whether or not each joint receives a load.

１骨格部
１ａ胴体フレーム
１ｂ上腿フレーム
１ｃ下腿フレーム
１ｄ足フレーム
１ｅ股関節部
１ｆ膝関節部
１ｇ足関節部
２駆動システム部
２ａ股関節用スライダダンパ機構
２ｂ膝関節用スライダダンパ機構
２ｃ足関節用スライダダンパ機構
３制御部
３ａ電源部
３ｂ演算処理装置
３ｃ記憶装置
３ｄセンサ部
３ｅ股関節用センサ部
３ｆ膝関節用センサ部
３ｇ足関節用センサ部
３ｈ統合制御部
３ｉスライダダンパ駆動制御器
３ｊモード生成器
３ｋ目標トルク生成器
４スライダダンパ機構
４ａ基体
４ａ１天面
４ａ２周面
４ａ３スリット
４ｂ駆動機構
４ｃスライド
４ｄグリップ
４ｅ外層部
４ｆ駆動プレート
４ｇ直動機構
４ｇ１固定部
４ｇ２直動体
４ｈリンクプレート
１０負荷支持装置
２０出力トルク可変システム
３０スライダダンパ機構
３１駆動プレート
３２動力発生部
３３移動体
３４グリップ
３５外層部
Ｌ回転軸
Ｌａ回転軸
Ｍ装着者
Ｐ出力トルク可変プログラム
Ｘ地面 1 Skeletal Part 1a Body Frame 1b Upper Thigh Frame 1c Lower Thigh Frame 1d Foot Frame 1e Hip Joint Part 1f Knee Joint Part 1g Ankle Joint Part 2 Drive System Part 2a Hip Joint Slider Damper Mechanism 2b Knee Joint Slider Damper Mechanism 2c Ankle Joint Slider Damper Mechanism 3 Control unit 3a Power supply unit 3b Arithmetic processing unit 3c Storage unit 3d Sensor unit 3e Hip joint sensor unit 3f Knee joint sensor unit 3g Ankle joint sensor unit 3h Integrated control unit 3i Slider damper drive controller 3j Mode generator 3k Target Torque generator 4 Slider damper mechanism 4a Base 4a1 Top surface 4a2 Peripheral surface 4a3 Slit 4b Drive mechanism 4c Slide 4d Grip 4e Outer layer 4f Drive plate 4g Linear motion mechanism 4g1 Fixed portion 4g2 Linear motion body 4h Link plate 10 Load support device 20 Output torque Variable system 30 Slider damper mechanism 31 Drive plate 32 Power generator 33 Moving body 34 Grip 35 Outer layer L Axis of rotation La Axis of rotation M Wearer P Output torque variable program X Ground

Claims

a rotatably supported drive plate;
a power generator that rotates the drive plate;
a moving body that is moved in a radial direction around the rotation axis of the drive plate as the drive plate rotates;
a grip having a variable projection amount in the radial direction based on the radial position of the movable body;
A damper device comprising: an outer layer portion including a damping material that covers the grip from the outside in the radial direction.

2. A damper device according to claim 1, further comprising a base body that rotatably supports said drive plate and has a guide groove that guides movement of said moving body in said radial direction.

3. The damper device according to claim 2, wherein the power generation section has a fixed section fixed to the base and a linear motion body linearly moved with respect to the fixed section.

a plurality of moving bodies that move synchronously in the radial direction with the rotation of the single driving plate;
The damper device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a plurality of said grips provided for each said moving body.

a damper device according to any one of claims 1 to 4, which is provided at a joint portion that tiltably connects the second frame to the first frame;
A variable output torque system, comprising: a control section that controls the position of the moving body by controlling the power generation section based on a detection result of a sensor section that detects the state of the joint section.

6. The output according to claim 5, wherein the damper device is fixed to the first frame, and the second frame is connected to the first frame so as to be able to contact and separate from the surface of the outer layer portion of the damper device. Variable torque system.

The control unit
an integrated control unit that calculates the required torque of the damper device based on the detection result of the sensor unit;
7. The variable output torque system according to claim 5, further comprising: a damper drive control section that calculates a target value indicating a target position of the moving body based on the required torque and controls the power generation section. .

a plurality of damper devices;
a plurality of the damper drive control units provided for each of the damper devices;
8. The variable output torque system according to claim 7, further comprising an integrated control section that calculates the required torques of the plurality of damper devices and inputs the required torques to each of the damper drive control sections.

The damper device
a rotatably supported drive plate;
a power generator that rotates the drive plate;
a moving body that is moved in a radial direction around the rotation axis of the drive plate as the drive plate rotates;
a grip having a variable projection amount in the radial direction based on the radial position of the movable body;
an outer layer portion including a damping material that covers the grip from the outside in the radial direction,
Acquiring the state of a joint portion in which the second frame is tiltably connected to the first frame and the damper device is provided;
A method for varying output torque, comprising: adjusting a protrusion amount of the grip based on a state of the joint.

The damper device
a rotatably supported drive plate;
a power generator that rotates the drive plate;
a moving body that is moved in a radial direction around the rotation axis of the drive plate as the drive plate rotates;
a grip having a variable projection amount in the radial direction based on the radial position of the movable body;
an outer layer portion including a damping material that covers the grip from the outside in the radial direction,
a control unit that controls the position of the moving body by controlling the power generation unit based on the state of the joint unit that connects the second frame to the first frame so as to be tiltable and that is provided with the damper device; ,
A variable output torque program for obtaining a state of the joint and adjusting a protrusion amount of the grip based on the state of the joint.