JP2022166725A

JP2022166725A - Link mechanism

Info

Publication number: JP2022166725A
Application number: JP2021072128A
Authority: JP
Inventors: 哲也石川; Tetsuya Ishikawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-11-02

Abstract

To provide a link mechanism that can reduce the required number of actuators when rigidity of a joint relative to an external force is variable.SOLUTION: A link mechanism 1 includes: four first actuators 12 for driving four joints 2b; bearings 12c for supporting body parts 12a of the first actuators 12 so as to be freely rotatable; and a variable rigidity mechanism 20. In the variable rigidity mechanism 20, when external force acts on the body parts 12a, a leaf spring 24 elastically deforms while resisting the external force and a second actuator 21 changes positions of rollers 22d, 22d that hold the leaf spring 24.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、アクチュエータによって駆動される関節を備えたリンク機構に関する。 The present invention relates to a link mechanism with joints driven by actuators.

リンク機構として、特許文献１に記載されたものが知られている。このリンク機構は、関節によって結合された一対のメインリンクと、関節に設けられた２つのアクチュエータと、回動バー上に設けられたスライダと、スライダに連結されたＡリンク機構及びＢリンク機構と、回動バーに連結された一対のコイルばねなどを備えている。 As a link mechanism, the one described in Patent Document 1 is known. This link mechanism consists of a pair of main links connected by joints, two actuators provided at the joints, a slider provided on a rotating bar, and an A link mechanism and a B link mechanism connected to the sliders. , a pair of coil springs connected to a pivot bar, or the like.

このリンク機構では、関節が２つのアクチュエータによって駆動されることによって、メインリンクの一方が他方に対して回動する。また、２つのアクチュエータによって、Ａリンク機構及びＢリンク機構が駆動されることにより、回動バー上におけるスライダの位置が変更される。その結果、外力に対する関節の剛性が変更される。 In this link mechanism, one of the main links rotates with respect to the other by driving the joints with two actuators. Further, the two actuators drive the A link mechanism and the B link mechanism to change the position of the slider on the rotating bar. As a result, the stiffness of the joint against external forces is changed.

特許第６５８１２３５号公報Japanese Patent No. 6581235

上記従来のリンク機構によれば、構成上の理由により、外力に対する関節の剛性を変更する際、２つのアクチュエータが必要となるので、リンク機構がｎ個の関節を備えている場合、２ｎ個のアクチュエータが必要になる。その結果、装置の重量及びサイズの増大化を招き、製造コストの上昇を招いてしまう。 According to the above-mentioned conventional link mechanism, two actuators are required to change the stiffness of the joints against external force due to the configuration. Requires an actuator. As a result, an increase in the weight and size of the device is caused, resulting in an increase in manufacturing cost.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、外力に対する関節の剛性を変更可能な場合において、アクチュエータの必要数を低減することができるリンク機構を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a link mechanism capable of reducing the required number of actuators when the rigidity of joints against external forces can be changed.

上記目的を達成するために、請求項１に係るリンク機構１，１Ａは、機構本体（筐体１１）と、機構本体に設けられ、各々が本体部１２ａ及び駆動部（駆動プーリ１２ｂ）を有する複数の第１アクチュエータ１２と、複数の第１アクチュエータ１２の駆動部によってそれぞれ駆動され、複数のリンク２ａを結合する複数の関節２ｂと、機構本体に設けられ、複数の第１アクチュエータ１２の本体部１２ａの各々を回動自在に支持する軸受１２ｃと、複数の第１アクチュエータ１２の本体部１２ａに連結され、本体部１２ａを所定方向に回転させるような外力が本体部１２ａに作用したときに外力に対する反力を発生するとともに、複数の関節２ｂの剛性を変更するように構成された可変剛性機構２０，３０と、を備え、可変剛性機構２０，３０は、外力が複数の第１アクチュエータ１２の本体部１２ａに作用したときに外力に抗しながら弾性変形する複数の弾性部材（板ばね２４、ねじりコイルばね３５）と、位置を直線状に変更可能に構成され、位置変更により、複数の弾性部材の各々の弾性変形に起因して発生する反力を変更可能な複数の移動部材（ローラ２２ｄ、直動軸受３３）と、複数の第１アクチュエータ１２とは別個に設けられ、複数の移動部材を同時に駆動することにより、複数の移動部材の位置を変更する１つの第２アクチュエータ２１と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the link mechanism 1, 1A according to claim 1 is provided with a mechanism main body (housing 11) and a mechanism main body, each having a main body portion 12a and a driving portion (driving pulley 12b). a plurality of first actuators 12; a plurality of joints 2b that are respectively driven by the drive portions of the plurality of first actuators 12 and that couple the plurality of links 2a; Bearings 12c that rotatably support each of actuators 12a are connected to main body portions 12a of the plurality of first actuators 12, and when an external force acts on main body portions 12a to rotate main body portions 12a in a predetermined direction, an external force acts on main body portions 12a. and variable stiffness mechanisms 20 and 30 configured to generate a reaction force against and change the stiffness of the plurality of joints 2b, wherein the variable stiffness mechanisms 20 and 30 are configured so that the external force acts on the plurality of first actuators 12. A plurality of elastic members (leaf spring 24, torsion coil spring 35) elastically deformed while resisting external force when acting on the body portion 12a, and a plurality of elastic members configured to be linearly changeable in position. A plurality of moving members (rollers 22d, linear motion bearings 33) capable of changing the reaction force generated due to the elastic deformation of each member and the plurality of first actuators 12 are provided separately, and the plurality of moving members and one second actuator 21 that changes the positions of the plurality of moving members by simultaneously driving the .

このリンク機構によれば、軸受によって、複数の第１アクチュエータの本体部の各々が回動自在に支持されており、本体部を所定方向に回転させるような外力が本体部に作用したときに、可変剛性機構における複数の弾性部材が外力に抗しながら弾性変形する。また、第２アクチュエータが移動部材の位置を変更することにより、複数の弾性部材の各々の弾性変形に起因して発生する反力が変更され、それにより、外力に対する複数の関節の剛性が同時に変更されることになる。 According to this link mechanism, the main bodies of the plurality of first actuators are rotatably supported by the bearings, and when an external force that rotates the main bodies in a predetermined direction acts on the main bodies, A plurality of elastic members in the variable rigidity mechanism elastically deform while resisting external force. Further, by changing the position of the moving member by the second actuator, the reaction force generated due to the elastic deformation of each of the plurality of elastic members is changed, thereby simultaneously changing the rigidity of the plurality of joints against external force. will be

このように、複数の関節を備えたリンク機構において、１つの第２アクチュエータにより、外力に対する複数の関節の剛性を同時に変更することができる。したがって、ｎ個の第１アクチュエータと、１個の第２アクチュエータとによって、リンク機構におけるｎ個の関節の剛性を同時に変更することができる。その結果、ｎ個の関節を備えたリンク機構において、ｎ個の関節の剛性を変更する際に２ｎ個のアクチュエータが必要な従来の場合と比べて、アクチュエータの必要数をｎ－１個分、低減することができる。それにより、装置の軽量化及びサイズの小型化を図ることができ、製造コストを低減することができる。なお、本明細書における２つの部材を「連結する」ことは、２つの部材同士を直接、連結することに限らず、２つの部材を他の部材を介して間接的に連結することも含む。 Thus, in a link mechanism having multiple joints, one second actuator can simultaneously change the stiffness of multiple joints against external forces. Therefore, the n first actuators and one second actuator can simultaneously change the stiffness of n joints in the link mechanism. As a result, in a link mechanism with n joints, compared to the conventional case where 2n actuators are required to change the stiffness of n joints, the required number of actuators can be reduced by n-1, can be reduced. As a result, the weight and size of the device can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced. Note that "connecting" two members in this specification is not limited to directly connecting two members to each other, but includes indirectly connecting two members via another member.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のリンク機構１において、複数の弾性部材の各々は、本体部１２ａに連結された板ばね２４で構成され、複数の移動部材の各々は、板ばねの本体部１２ａとの連結部分以外の部位を両側から挟持する一対の挟持部材（ローラ２２ｄ）であり、可変剛性機構２０は、一対の挟持部材を１組として１組以上の挟持部材が設けられ、板ばねの延設方向に移動可能な駆動部材（スライダ２２）をさらに有しており、第２アクチュエータ２１は、駆動部材を板ばねの延設方向に駆動することにより、１組以上の挟持部材が板ばねを挟持する位置を変更することを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the link mechanism 1 according to claim 1, wherein each of the plurality of elastic members is composed of a plate spring 24 connected to the body portion 12a, and each of the plurality of moving members is a plate spring. A pair of clamping members (rollers 22d) clamping from both sides the portion of the spring other than the connecting portion with the main body 12a. and further has a driving member (slider 22) movable in the extension direction of the leaf spring. It is characterized by changing the position where the clamping member clamps the leaf spring.

このリンク機構によれば、第２アクチュエータによって、駆動部材が板ばねの延設方向に駆動されることにより、１組以上の挟持部材が板ばねを挟持する位置が変更される。すなわち板ばねが１組の挟持部材によって挟持される部位と、本体部に連結された部分との間の長さが変更されることにより、外力が複数の板ばねに入力された際の、外力に抗する反力が変更され、複数の関節の剛性が変更されることになる。このように、複数の板ばね及び１組以上の挟持部材が設けられた駆動部材という比較的、簡易な構成によって、複数の関節の剛性を同時に変更することができる。それにより、装置の軽量化及びサイズの小型化を図ることができ、リンク機構の製造コストをさらに低減することができる。 According to this link mechanism, the drive member is driven in the extension direction of the plate spring by the second actuator, thereby changing the position at which the one or more holding members hold the plate spring. That is, by changing the length between the portion where the leaf spring is held by a set of holding members and the portion connected to the main body, when an external force is input to the plurality of leaf springs, the external force The reaction force resisting is changed, and the stiffness of multiple joints is changed. In this manner, the rigidity of a plurality of joints can be changed at the same time with a relatively simple configuration of a drive member provided with a plurality of leaf springs and one or more pairs of clamping members. As a result, the weight and size of the device can be reduced, and the manufacturing cost of the link mechanism can be further reduced.

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のリンク機構１において、板ばね２４は、複数の板ばね材２４ａを重ね合わせて構成されており、複数の板ばね材２４ａにおける隣り合う２つの板ばね材２４ａ，２４ａの間には、グリースが充填されていることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the link mechanism 1 according to claim 2, wherein the leaf spring 24 is configured by stacking a plurality of leaf spring members 24a, and two adjacent leaf spring members 24a of the plurality of leaf spring members 24a Grease is filled between the leaf spring members 24a, 24a.

このリンク機構によれば、２枚の板ばね材の間に充填されたグリースの粘性抵抗により、板ばねが弾性変形した後の振動を適切に減衰させることができる。 According to this link mechanism, the viscous resistance of the grease filled between the two leaf spring materials can appropriately attenuate the vibration after the leaf spring is elastically deformed.

請求項４に係る発明は、請求項１に記載のリンク機構１Ａにおいて、複数の弾性部材は、本体部１２ａに一端部が固定された一対のばね（ねじりコイルばね３５，３５）を１組として１組以上のばねで構成され、可変剛性機構３０は、１組以上のばねの他端部がそれぞれ連結されるとともに、複数の移動部材（直動軸受３３）に対して相対的に移動可能にそれぞれ連結された複数の連結部材（アーム３４）と、複数の移動部材（直動軸受３３）が回動自在に連結された駆動部材（ナット３２）と、をさらに有しており、第２アクチュエータ２１は、駆動部材（ナット３２）を駆動し、複数の移動部材の各々と複数の連結部材の各々との位置関係を変更することにより、外力が本体部１２ａに作用した際に発生する反力のモーメントを変更することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the link mechanism 1A according to the first aspect, the plurality of elastic members are composed of a pair of springs (torsion coil springs 35, 35) each having one end fixed to the body portion 12a. The variable stiffness mechanism 30 is composed of one or more sets of springs, and the other ends of the one or more sets of springs are connected to each other, and the variable stiffness mechanism 30 is movable relative to a plurality of moving members (linear motion bearings 33). A plurality of connecting members (arms 34) connected to each other, and a driving member (nut 32) to which a plurality of moving members (linear motion bearings 33) are rotatably connected are further provided. 21 drives the drive member (nut 32) to change the positional relationship between each of the plurality of moving members and each of the plurality of connecting members, thereby generating a reaction force generated when an external force acts on the body portion 12a. is characterized by changing the moment of

このリンク機構によれば、第２アクチュエータによって、駆動部材が駆動され、複数の移動部材の各々と複数の連結部材の各々との位置関係が変更されることにより、外力が本体部に作用した際に発生する反力のモーメントが変更される。それにより、複数の関節の剛性を同時に変更することができる。 According to this link mechanism, the driving member is driven by the second actuator, and the positional relationship between each of the plurality of moving members and each of the plurality of connecting members is changed. The moment of the reaction force generated at is changed. Thereby, the stiffness of a plurality of joints can be changed simultaneously.

本発明の第１実施形態に係るリンク機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view showing composition of a link mechanism concerning a 1st embodiment of the present invention. 図１のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。2 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 1; FIG. 図１のII－II線に沿う断面図である。2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1; FIG. 可変剛性機構の構成を模式的に示す平面図である。FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of a variable stiffness mechanism; 図４のIII－III線に沿う断面図である。5 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 4; FIG. 外力が作用したときの板ばねの変形状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a deformed state of a leaf spring when an external force acts; 板ばねの弾性変形する部分の長さが最大長の状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a state in which the elastically deformable portion of the leaf spring has a maximum length; 板ばねの弾性変形する部分の長さが最小長の状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a state in which the length of the elastically deformable portion of the leaf spring is the minimum length; 板ばねの他の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of a leaf spring; 第２実施形態に係る可変剛性機構の第１アクチュエータ周辺の構成を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing the configuration around a first actuator of a variable stiffness mechanism according to a second embodiment; 外力が作用していないときの可変剛性機構の状態を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing the state of the variable stiffness mechanism when no external force is acting; 外力が作用したときの可変剛性機構の状態を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing the state of the variable stiffness mechanism when an external force acts; 可変剛性機構のナットが図１０の位置から左方に移動した状態を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a state in which the nut of the variable rigidity mechanism has moved leftward from the position shown in FIG. 10; 可変剛性機構のナットが図１３の位置にある場合において、外力が作用していないときの状態を示す正面図である。FIG. 14 is a front view showing a state where the nut of the variable rigidity mechanism is in the position shown in FIG. 13 and no external force is acting; 可変剛性機構のナットが図１３の位置にある場合において、外力が作用したときの状態を示す正面図である。FIG. 14 is a front view showing a state when an external force acts when the nut of the variable rigidity mechanism is in the position shown in FIG. 13;

以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るリンク機構について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、図１中の矢印Ｙ１－Ｙ２のＹ１側を「左」、Ｙ２側を「右」といい、矢印Ｙ３－Ｙ４のＹ３側を「前」、Ｙ４側を「後ろ」という。 A link mechanism according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, for convenience, the Y1 side of the arrow Y1-Y2 in FIG. behind.

図１に示すように、リンク機構１は、４つのリンク部２と、４つのリンク部２を駆動する駆動機構１０とを備えている。 As shown in FIG. 1 , the link mechanism 1 includes four link portions 2 and a drive mechanism 10 that drives the four link portions 2 .

４つのリンク部２の各々は、一対のリンク２ａ，２ａと、これらのリンク２ａ，２ａの間を結合した関節２ｂとを備えており、これらの関節２ｂは、ワイヤ３を介して、駆動機構１０に連結されている。リンク部２では、関節２ｂが駆動機構１０によって駆動されることにより、関節２ｂの角度が変更される。 Each of the four link portions 2 has a pair of links 2a, 2a and a joint 2b connecting between these links 2a, 2a. 10. In the link portion 2, the angle of the joint 2b is changed by driving the joint 2b by the driving mechanism 10. As shown in FIG.

図１～３に示すように、駆動機構１０は、筐体１１と、その前面側に設けられた可変剛性機構２０などを備えている。筐体１１（機構本体）は、箱状に形成され、図示しない固定部に固定されている。筐体１１の内部には、４つの第１アクチュエータ１２が、前後方向に沿う姿勢で、左右方向に互いに並ぶように設けられている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the drive mechanism 10 includes a housing 11 and a variable rigidity mechanism 20 provided on the front side thereof. The housing 11 (mechanism main body) is formed in a box shape and fixed to a fixing portion (not shown). Inside the housing 11, four first actuators 12 are arranged side by side in the left-right direction in a posture extending in the front-rear direction.

各第１アクチュエータ１２は、リンク部２の関節２ｂを駆動するためのものであり、具体的には、電動機で構成されている。第１アクチュエータ１２は、本体部１２ａ及び駆動プーリ１２ｂ（図３参照）を備えている。本体部１２ａは、円筒状に構成され、その前端部及び後端部が軸受１２ｃ，１２ｃに嵌合している。 Each first actuator 12 is for driving the joint 2b of the link portion 2, and is specifically composed of an electric motor. The first actuator 12 includes a body portion 12a and a drive pulley 12b (see FIG. 3). The body portion 12a is configured in a cylindrical shape, and its front end and rear end are fitted to the bearings 12c, 12c.

これらの軸受１２ｃ，１２ｃは、例えば、転がり軸受で構成され、筐体１１に固定されている。それにより、本体部１２ａは、軸受１２ｃ，１２ｃを介して、本体部１２ａの中心軸周りに回動自在な状態で筐体１１に支持されている。 These bearings 12 c , 12 c are, for example, rolling bearings and fixed to the housing 11 . As a result, the body portion 12a is supported by the housing 11 via the bearings 12c, 12c so as to be rotatable about the central axis of the body portion 12a.

また、駆動プーリ１２ｂ（駆動部）は、本体部１２ａの後端側に設けられ、アクチュエータ１２の回転軸１２ｄ（図３参照）の先端部に連結されている。それにより、駆動プーリ１２ｂは、アクチュエータ１２によって回転駆動される。 The driving pulley 12b (driving portion) is provided on the rear end side of the body portion 12a and is connected to the tip portion of the rotating shaft 12d (see FIG. 3) of the actuator 12. As shown in FIG. Thereby, the drive pulley 12b is rotationally driven by the actuator 12. As shown in FIG.

また、駆動プーリ１２ｂは、ワイヤ３を介して、リンク部２の関節２ｂに連結されている。以上の構成により、アクチュエータ１２の作動時、アクチュエータ１２の動力がワイヤ３を介してリンク部２の関節２ｂに伝達され、それにより、関節２ｂの角度が変更される。 Further, the drive pulley 12b is connected to the joint 2b of the link portion 2 via the wire 3. As shown in FIG. With the above configuration, when the actuator 12 is actuated, the power of the actuator 12 is transmitted to the joint 2b of the link portion 2 via the wire 3, thereby changing the angle of the joint 2b.

さらに、本体部１２ａの前端部には、固定部１２ｅが設けられている。この固定部１２ｅは、本体部１２ａから前方に延びるとともに、その先端部には、可変剛性機構２０の後述する板ばね２４が固定されている。この固定部１２ｅは、本体部１２ａと一体に形成されており、本体部１２ａが中心軸周りに回動する際に、本体部１２ａと一体に回動する。 Further, a fixing portion 12e is provided at the front end portion of the main body portion 12a. The fixing portion 12e extends forward from the main body portion 12a, and a leaf spring 24 of the variable rigidity mechanism 20, which will be described later, is fixed to the distal end portion of the fixing portion 12e. The fixing portion 12e is formed integrally with the main body portion 12a, and rotates together with the main body portion 12a when the main body portion 12a rotates around the central axis.

次に、前述した可変剛性機構２０について説明する。この可変剛性機構２０は、後述するように、リンク部２の関節２ｂの剛性を変更するものである。 Next, the aforementioned variable stiffness mechanism 20 will be described. This variable rigidity mechanism 20 changes the rigidity of the joint 2b of the link portion 2, as will be described later.

可変剛性機構２０は、第２アクチュエータ２１、スライダ２２及び４つの板ばね２４などを備えている。 The variable stiffness mechanism 20 includes a second actuator 21, a slider 22, four leaf springs 24, and the like.

第２アクチュエータ２１は、スライダ２２を駆動することによって、リンク部２の関節２ｂの剛性を変更するためのものであり、具体的には、電動機で構成されている。第２アクチュエータ２１は、第１アクチュエータ１２に平行な姿勢で、筐体１１の内部に設けられている。 The second actuator 21 is for changing the rigidity of the joint 2b of the link portion 2 by driving the slider 22, and specifically, it is composed of an electric motor. The second actuator 21 is provided inside the housing 11 in a posture parallel to the first actuator 12 .

第２アクチュエータ２１は、本体部２１ａ及びロッカ２１ｂを備えている。本体部２１ａは、円筒状に構成され、筐体１１に固定されている。 The second actuator 21 has a body portion 21a and a rocker 21b. The body portion 21 a is configured in a cylindrical shape and fixed to the housing 11 .

また、ロッカ２１ｂは、本体部２１ａの前端側に設けられ、第２アクチュエータ２１の回転軸２１ｃ（図３参照）の先端部に連結されているとともに、軸受２１ｄによって回動自在に支持されている。それにより、ロッカ２１ｂは、第２アクチュエータ２１によって回転駆動される。 The rocker 21b is provided on the front end side of the body portion 21a, is connected to the tip portion of the rotating shaft 21c (see FIG. 3) of the second actuator 21, and is rotatably supported by the bearing 21d. . Thereby, the rocker 21 b is rotationally driven by the second actuator 21 .

ロッカ２１ｂは、正面視円形に形成され、外周方向に突出する連結部２１ｅを有している。このロッカ２１ｂの連結部２１ｅは、ロッド２１ｆを介して、スライダ２２に連結されている。 The rocker 21b has a circular shape when viewed from the front, and has a connecting portion 21e protruding in the outer peripheral direction. A connecting portion 21e of the rocker 21b is connected to the slider 22 via a rod 21f.

このロッド２１ｆの左端部は、ピンを介して連結部２１ｅに回動自在に連結され、右端部は、ピンを介してスライダ２２に回動自在に連結されている。以上の構成により、後述するように、第２アクチュエータ２１の作動時、ロッカ２１ｂを介して、スライダ２２が左右方向に駆動される。 The rod 21f has a left end rotatably connected to the connecting portion 21e via a pin, and a right end rotatably connected to the slider 22 via a pin. With the above configuration, as will be described later, when the second actuator 21 is actuated, the slider 22 is driven in the horizontal direction via the rocker 21b.

スライダ２２は、上下一対のスライド部２２ａ，２２ａと、前側連結部２２ｂ及び４つの連結部２２ｃを備えている。上下のスライド部２２ａ，２２ａの各々は、左右方向に延び、スライド自在かつ抜け止め状態で筐体１１に取り付けられている。 The slider 22 includes a pair of upper and lower slide portions 22a, 22a, a front connecting portion 22b, and four connecting portions 22c. Each of the upper and lower slide portions 22a, 22a extends in the left-right direction and is attached to the housing 11 in a slidable and retained state.

前側連結部２２ｂは、上下方向に延び、その上下端部が上下のスライド部２２ａ，２２ａに固定されている。また、前側連結部２２ｂの上下方向の中央部には、前述したロッド２１ｆの右端部が回動自在に連結されている。 The front connecting portion 22b extends in the vertical direction, and its upper and lower ends are fixed to the upper and lower slide portions 22a, 22a. The right end of the rod 21f is rotatably connected to the center of the front connecting portion 22b in the vertical direction.

４つの連結部２２ｃは、左右方向に等間隔で配置され、上下方向に延びるとともに、その上下端部が上下のスライド部２２ａ，２２ａに固定されている。各連結部２２ｃの上下方向の中央部には、４つのローラ２２ｄ～２２ｄが内蔵されている。なお、本実施形態では、ローラ２２ｄが移動部材及び挟持部材に相当する。 The four connecting portions 22c are arranged at equal intervals in the horizontal direction, extend in the vertical direction, and have their upper and lower ends fixed to the upper and lower sliding portions 22a, 22a. Four rollers 22d to 22d are built in the central portion in the vertical direction of each connecting portion 22c. In addition, in this embodiment, the roller 22d corresponds to a moving member and a holding member.

これらの４つのローラ２２ｄ～２２ｄは、前後方向に延びる中心軸周りに回動自在に設けられており、各々の回転中心が正面視したときに長方形の頂点に位置するように配置されている。さらに、２つの上側ローラ２２ｄ，２２ｄと、２つの下側ローラ２２ｄ，２２ｄとの間には、板ばね２４が挟持されている。 These four rollers 22d to 22d are rotatably provided around a central axis extending in the front-rear direction, and are arranged so that their rotation centers are positioned at the vertices of a rectangle when viewed from the front. Further, leaf springs 24 are sandwiched between the two upper rollers 22d, 22d and the two lower rollers 22d, 22d.

板ばね２４（弾性部材）は、水平な状態で左右方向に延び、その右端部が前述した固定部１２ｅに固定されている。 The plate spring 24 (elastic member) extends in the left-right direction in a horizontal state, and its right end portion is fixed to the fixing portion 12e described above.

次に、図４～８を参照しながら、以上のように構成された可変剛性機構２０の動作について説明する。図４～８は、可変剛性機構２０の動作を説明するために、可変剛性機構２０の構成を模式的に示したものである。 Next, the operation of the variable stiffness mechanism 20 configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 to 8 schematically show the configuration of the variable stiffness mechanism 20 in order to explain the operation of the variable stiffness mechanism 20. FIG.

図４及び図５に示すように、可変剛性機構２０では、４つの板ばね２４において、４つのローラ２２ｄ～２２ｄによって挟持されている部位と、第１アクチュエータ１２の固定部１２ｅとの間の長さＬｘ（図４参照）が互いに同一になるように構成されている。この長さＬｘは、後述するように、外力が作用した際に板ばね２４の弾性変形する部分の長さに相当するので、以下、この長さＬｘを「板ばね変形長さＬｘ」という。 As shown in FIGS. 4 and 5, in the variable stiffness mechanism 20, in the four leaf springs 24, the length between the portion sandwiched by the four rollers 22d to 22d and the fixed portion 12e of the first actuator 12 is The heights Lx (see FIG. 4) are configured to be the same as each other. As will be described later, this length Lx corresponds to the length of the portion of the leaf spring 24 that is elastically deformed when an external force is applied, so this length Lx is hereinafter referred to as "leaf spring deformation length Lx".

また、図５に示すように、リンク部２からの外力が第１アクチュエータ１２に作用していない場合、板ばね２４は正面から見て左右方向に直線状に延びる状態となる。 Further, as shown in FIG. 5, when the external force from the link portion 2 is not acting on the first actuator 12, the leaf spring 24 extends linearly in the horizontal direction as viewed from the front.

この状態で、例えば、外力が４つのリンク部２の各々に作用した場合、これらの外力が各リンク部２の関節２ｂ及びワイヤ３を介して、駆動プーリ１２ｂに伝達され、トルクとして作用することにより、第１アクチュエータ１２の本体部１２ａを中心軸周りに回転させる。 In this state, for example, when an external force acts on each of the four link portions 2, these external forces are transmitted to the drive pulley 12b via the joints 2b and wires 3 of each link portion 2, and act as torque. As a result, the body portion 12a of the first actuator 12 is rotated around the central axis.

この本体部１２ａの回転に伴い、図６に示すように、第１アクチュエータ１２の固定部１２ｅは、本体部１２ａの中心軸周りに回転しながら、板ばね２４を弾性変形させる。それにより、板ばね２４は、弾性変形しながら外力に対する反力を発生させる。その結果、関節２ｂは、このような反力を発生する剛性を有していることになる。言い換えれば、可変剛性機構２０によって、剛性が関節２ｂに付与されている状態となる。 As the body portion 12a rotates, the fixing portion 12e of the first actuator 12 elastically deforms the leaf spring 24 while rotating about the central axis of the body portion 12a, as shown in FIG. Thereby, the leaf spring 24 generates a reaction force against an external force while being elastically deformed. As a result, the joint 2b has the rigidity to generate such a reaction force. In other words, the variable stiffness mechanism 20 imparts stiffness to the joint 2b.

また、第２アクチュエータ２１が回転し、スライダ２２を左右方向に移動させた場合、板ばね２４において、前述した板ばね変形長さＬｘが変化する。この板ばね変形長さＬｘの変化により、板ばね２４が発生する反力が変化し、結果的に、関節２ｂの剛性が変化することになる。以上の原理により、可変剛性機構２０では、第２アクチュエータ２１がスライダ２２を左右方向に移動させることで、関節２ｂの剛性が変更される。 Further, when the second actuator 21 rotates to move the slider 22 in the left-right direction, the above-described leaf spring deformation length Lx of the leaf spring 24 changes. Due to the change in the leaf spring deformation length Lx, the reaction force generated by the leaf spring 24 changes, resulting in a change in the rigidity of the joint 2b. According to the principle described above, in the variable stiffness mechanism 20, the second actuator 21 moves the slider 22 in the left-right direction, thereby changing the stiffness of the joint 2b.

この可変剛性機構２０の場合、スライダ２２の左右方向の移動により、板ばね変形長さＬｘは、図７に示す最大長と図８に示す最小長との間で変更可能に構成されている。この場合、板ばね変形長さＬｘが最大長のときには、関節２ｂの剛性が最も低い状態となる一方、板ばね変形長さＬｘが最小長のときには、関節２ｂの剛性が最も高い状態となる。 In the case of this variable rigidity mechanism 20, the deformation length Lx of the leaf spring can be changed between the maximum length shown in FIG. 7 and the minimum length shown in FIG. 8 by moving the slider 22 in the horizontal direction. In this case, when the leaf spring deformation length Lx is the maximum length, the joint 2b has the lowest rigidity, while when the leaf spring deformation length Lx is the minimum length, the joint 2b has the highest rigidity.

以上のように、第１実施形態のリンク機構１によれば、４つの第１アクチュエータ１２の本体部１２ａが軸受１２ｃ，１２ｃによって、回動自在にそれぞれ支持されている。本体部１２ａを回転させるような外力が本体部１２ａに作用した際、可変剛性機構２０における４つの板ばね２４が外力に抗しながら弾性変形し、反力を発生する。 As described above, according to the link mechanism 1 of the first embodiment, the body portions 12a of the four first actuators 12 are rotatably supported by the bearings 12c, 12c. When an external force that rotates the body portion 12a acts on the body portion 12a, the four leaf springs 24 of the variable rigidity mechanism 20 are elastically deformed against the external force to generate a reaction force.

４つの板ばね２４の各々は、２つの上側ローラ２２ｄ、２２ｄと、２つの下側ローラ２２ｄ、２２ｄとによって上下方向から挟持されており、これら４つのローラ２２ｄ～２２ｄが各板ばね２４を挟持する位置が、第２アクチュエータ２１によって変更される。すなわち、各板ばね２４の板ばね変形長さＬｘが同時に変更される。それにより、各板ばね２４の弾性変形に起因して発生する反力が変更され、それにより、外力に対する４つの関節２ｂの剛性が同時に変更されることになる。 Each of the four leaf springs 24 is vertically sandwiched by two upper rollers 22d, 22d and two lower rollers 22d, 22d, and each leaf spring 24 is sandwiched by these four rollers 22d to 22d. The position to be moved is changed by the second actuator 21 . That is, the leaf spring deformation length Lx of each leaf spring 24 is changed at the same time. Thereby, the reaction force generated due to the elastic deformation of each leaf spring 24 is changed, thereby simultaneously changing the rigidity of the four joints 2b against external force.

このように、４つの関節２ｂを備えたリンク機構１において、１つの第２アクチュエータ２１により、外力に対する４つの関節２ｂの剛性を同時に変更することができる。したがって、４個の第１アクチュエータと、１個の第２アクチュエータ２１とによって、リンク機構１における４個の関節の剛性を同時に変更できることになる。その結果、４個の関節を備えたリンク機構において４個の関節の剛性を変更する際に、８個のアクチュエータが必要な従来の場合と比べて、アクチュエータの必要数を３個分、低減することができる。それにより、装置の軽量化及びサイズの小型化を図ることができ、製造コストを低減することができる。 Thus, in the link mechanism 1 having four joints 2b, one second actuator 21 can simultaneously change the stiffness of the four joints 2b against external force. Therefore, four first actuators and one second actuator 21 can simultaneously change the stiffness of the four joints in the link mechanism 1 . As a result, when changing the stiffness of four joints in a link mechanism with four joints, the required number of actuators is reduced by three compared to the conventional case where eight actuators are required. be able to. As a result, the weight and size of the device can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

なお、関節２ｂの数は、第１実施形態の４個に限らず、ｎ（ｎは複数）個であればよい。その場合、ｎ個の板ばね２４及び４ｎ個のローラ２２ｄを備えたスライダ２２という比較的、簡易な構成によって、ｎ個の関節２ｂの剛性を同時に変更することができる。 The number of joints 2b is not limited to four as in the first embodiment, and may be n (n is plural). In that case, the rigidity of n joints 2b can be changed simultaneously by a relatively simple configuration of slider 22 having n leaf springs 24 and 4n rollers 22d.

また、板ばね２４を、図９に示すように、複数枚（図９では４枚）の板ばね材２４ａを重ね合わせるとともに、グリースを隣接する板ばね材２４ａ，２４ａの間に充填するように構成してもよい。板ばね２４をこのように構成した場合、板ばね２４が弾性変形した後の振動をグリースの粘性抵抗によって適切に減衰させることができる。この場合、板ばね材２４ａの枚数は、図９の４個に限らず、複数であればよい。 Also, as shown in FIG. 9, the leaf spring 24 is formed by stacking a plurality of (four in FIG. 9) leaf spring materials 24a and filling grease between the adjacent leaf spring materials 24a, 24a. may be configured. When the leaf spring 24 is configured in this way, the vibration after the leaf spring 24 is elastically deformed can be appropriately damped by the viscous resistance of the grease. In this case, the number of leaf spring members 24a is not limited to four in FIG. 9, and may be any number.

また、板ばね２４の振動を減衰する手法は、上記の手法に限らず、振動を機械的に減衰できる手法（例えば、摩擦を利用する手法、又は流体を利用する手法）であればよい。 Further, the method for damping the vibration of the plate spring 24 is not limited to the above method, and any method that can mechanically dampen the vibration (for example, a method using friction or a method using fluid) may be used.

さらに、可変剛性機構２０の４つの板ばね２４において、板ばね２４の厚さを互いに異なるように構成してもよい。このように構成した場合、４つの関節２ｂの剛性を互いに異なる値に設定することができるとともに、それらの剛性を同時に変更することができる。 Furthermore, the four leaf springs 24 of the variable stiffness mechanism 20 may have different thicknesses. With this configuration, the stiffnesses of the four joints 2b can be set to values different from each other, and the stiffnesses can be changed at the same time.

また、可変剛性機構２０において、４つの板ばね２４における板ばね変形長さＬｘが互いに異なる値になるように、ローラ２２ｄ～２２ｄと、固定部１２ｅとの位置関係を設定してもよい。このように構成した場合、４つの関節２ｂの剛性を互いに異なる値に設定することができるとともに、それらの剛性を同時に変更することができる。 Further, in the variable rigidity mechanism 20, the positional relationship between the rollers 22d to 22d and the fixed portion 12e may be set so that the four leaf springs 24 have different leaf spring deformation lengths Lx. With this configuration, the stiffnesses of the four joints 2b can be set to values different from each other, and the stiffnesses can be changed at the same time.

さらに、第１実施形態は、可変剛性機構２０において、第２アクチュエータ２１がスライダ２２を駆動することにより、板ばね２４とローラの位置関係を変更するように構成した例であるが、これに代えて、第２アクチュエータ２１の作動に伴い、油圧又は空気圧がローラに供給され、それにより、板ばね２４とローラの位置関係が変更されるように構成してもよい。 Furthermore, the first embodiment is an example in which the second actuator 21 drives the slider 22 in the variable stiffness mechanism 20 to change the positional relationship between the leaf spring 24 and the roller. Hydraulic pressure or air pressure may be supplied to the roller as the second actuator 21 is operated, thereby changing the positional relationship between the leaf spring 24 and the roller.

また、第２アクチュエータ２１によってワイヤを駆動するとともに、このワイヤの動力によって、板ばね２４とローラの位置関係が変更されるように構成してもよい。 Alternatively, the wire may be driven by the second actuator 21, and the power of the wire may be used to change the positional relationship between the leaf spring 24 and the roller.

第１実施形態は、第２アクチュエータ２１として、回転タイプのアクチュエータを用いた例であるが、これに代えて、直動タイプのアクチュエータを第２アクチュエータとして用い、スライダ２２をこの第２アクチュエータによって左右方向に駆動するように構成してもよい。 The first embodiment is an example of using a rotary type actuator as the second actuator 21, but instead of this, a direct acting type actuator is used as the second actuator, and the slider 22 is moved left and right by this second actuator. It may be configured to drive in one direction.

例えば、第２アクチュエータ２１の回転軸をボールねじ機構のねじ軸に直結し、ボールねじ機構のナットをスライダ２２に連結することにより、第２アクチュエータ２１によって、スライダ２２を左右方向に駆動するように構成してもよい。 For example, by directly connecting the rotating shaft of the second actuator 21 to the screw shaft of the ball screw mechanism and connecting the nut of the ball screw mechanism to the slider 22, the second actuator 21 drives the slider 22 in the horizontal direction. may be configured.

さらに、第１実施形態の可変剛性機構２０は、第２アクチュエータ２１及びスライダ２２をロッド２１ｆによって連結した例であるが、バックドライブを回避する観点から、可変剛性機構２０を以下に述べるように構成してもよい。例えば、バックドライブが発生しない歯車機構によって第２アクチュエータ２１とスライダ２２の間を連結し、両者の間でバックドライブが発生しないように構成してもよい。 Furthermore, the variable stiffness mechanism 20 of the first embodiment is an example in which the second actuator 21 and the slider 22 are connected by a rod 21f. You may For example, the second actuator 21 and the slider 22 may be connected by a gear mechanism that does not generate backdrive so that backdrive does not occur between them.

また、第１実施形態は、機構本体を１つの筐体１１とした例であるが、これに代えて、複数の筐体１１を組み合わせて機構本体としてもよく、その場合には、４つの第１アクチュエータ及び第２アクチュエータを、複数の筐体１１内に分けて配置すればよい。 In addition, the first embodiment is an example in which one housing 11 is used as the mechanism main body, but instead of this, a plurality of housings 11 may be combined to form the mechanism main body. The first actuator and the second actuator may be arranged separately in a plurality of housings 11 .

さらに、第１実施形態は、２つの上側ローラ２２ｄ，２２ｄと２つの下側ローラ２２ｄ，２２ｄとによって、板ばね２４を挟持するように構成した例であるが、これに代えて、一対の上下ローラ２２ｄ，２２ｄによって板ばね２４を挟持するように構成してもよく、３つ以上の上側ローラ２２ｄと、３つ以上の下側ローラ２２ｄとによって、板ばね２４を挟持するように構成してもよい。 Furthermore, the first embodiment is an example in which the leaf spring 24 is sandwiched between two upper rollers 22d and 22d and two lower rollers 22d and 22d. The leaf spring 24 may be sandwiched between the rollers 22d, 22d, or the leaf spring 24 may be sandwiched between three or more upper rollers 22d and three or more lower rollers 22d. good too.

また、第１実施形態は、複数の移動部材として、４つのローラ２２ｄを用いた例であるが、本発明の複数の移動部材は、これらに限らず、直線状の位置の変更により、複数の弾性部材の各々の弾性変形に起因して発生する反力を変更可能なものであればよい。例えば、複数の移動部材として、位置を直線状に変更可能に構成された複数の丸棒、複数の角棒又は複数の板材を用いてもよい。 Further, the first embodiment is an example of using four rollers 22d as the plurality of moving members, but the plurality of moving members of the present invention is not limited to these, and the plurality of rollers 22d can be changed by changing linear positions. It is sufficient that the reaction force generated due to the elastic deformation of each elastic member can be changed. For example, as the moving members, a plurality of round bars, a plurality of square bars, or a plurality of plate members configured to be linearly changeable may be used.

また、第１実施形態は、一対の挟持部材として、上下のローラ２２ｄ，２２ｄを用いた例であるが、本発明の一対の挟持部材は、これらに限らず、板ばねを両側から挟持するものであればよい。例えば、一対の挟持部材として、一対の丸棒、一対の角棒又は一対の板材を用いてもよい。また、ローラ２２ｄに代えて、直動軸受によって板ばね２４を挟持するように構成してもよい。 In the first embodiment, the upper and lower rollers 22d, 22d are used as a pair of holding members. If it is For example, a pair of round bars, a pair of square bars, or a pair of plates may be used as the pair of holding members. Alternatively, instead of the roller 22d, the plate spring 24 may be sandwiched by a linear motion bearing.

さらに、第１実施形態は、第１アクチュエータ１２の駆動部として駆動プーリ１２ｂを用いた例であるが、これに代えて、歯車などを駆動部として用いてもよく、その場合には、歯車の動力が機械的に関節２ｂに伝達されるように構成すればよい。 Furthermore, the first embodiment is an example in which the driving pulley 12b is used as the driving portion of the first actuator 12, but instead of this, a gear or the like may be used as the driving portion. The configuration may be such that the power is mechanically transmitted to the joint 2b.

一方、第１実施形態は、軸受として、転がり軸受タイプの軸受１２ｃを用いた例であるが、本発明の軸受は、これに限らず、第１アクチュエータの本体部を回動自在に支持するものであればよい。 On the other hand, the first embodiment is an example in which the rolling bearing type bearing 12c is used as the bearing, but the bearing of the present invention is not limited to this, and supports the main body of the first actuator so as to be rotatable. If it is

また、第１実施形態は、駆動部材として、スライダ２２を用いた例であるが、本発明の駆動部材は、これに限らず、複数組の挟持部材が設けられ、板ばねの延設方向に移動可能なものであればよい。例えば、複数組の挟持部材が設けられた、板状又は棒状の部材を駆動部材として用いてもよい。 Further, although the first embodiment is an example using the slider 22 as the driving member, the driving member of the present invention is not limited to this, and is provided with a plurality of sets of clamping members that extend in the extending direction of the plate spring. Anything that can be moved will suffice. For example, a plate-like or rod-like member provided with a plurality of sets of holding members may be used as the driving member.

以下、図１０～１５を参照しながら、本発明の第２実施形態に係るリンク機構１Ａについて説明する。本実施形態のリンク機構１Ａは、第１実施形態のリンク機構１と比較した場合、可変剛性機構２０に代えて、可変剛性機構３０を備えている点のみが異なっている。 A link mechanism 1A according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 10 to 15. FIG. A link mechanism 1A of the present embodiment differs from the link mechanism 1 of the first embodiment only in that a variable rigidity mechanism 30 is provided instead of the variable rigidity mechanism 20. As shown in FIG.

したがって、以下、可変剛性機構３０を中心に説明するとともに、第１実施形態と同一の構成に対しては同じ符号を付すとともに、その説明を省略する。なお、図１０～１１では、１つの第１アクチュエータ１２の周辺の構成が示されているが、他の第１アクチュエータ１２においても、その周辺は同様に構成されている（図示せず）。 Therefore, the variable rigidity mechanism 30 will be mainly described below, and the same reference numerals will be given to the same components as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. 10 and 11 show the configuration around one first actuator 12, the other first actuators 12 also have the same configuration (not shown).

本実施形態の可変剛性機構３０は、ねじ軸３１、ナット３２、直動軸受３３、アーム３４及び一対のねじりコイルばね３５，３５（図１１参照）などを備えている。これらのねじ軸３１及びナット３２は、ボールねじ機構を構成している。この場合、ボールねじ機構に代えて、第１実施形態のスライダ２２と同じ駆動方式の機構を用いてもよい。 The variable stiffness mechanism 30 of this embodiment includes a screw shaft 31, a nut 32, a linear motion bearing 33, an arm 34, a pair of torsion coil springs 35, 35 (see FIG. 11), and the like. These screw shaft 31 and nut 32 constitute a ball screw mechanism. In this case, instead of the ball screw mechanism, a mechanism with the same drive system as the slider 22 of the first embodiment may be used.

ねじ軸３１は、４つの第１アクチュエータ１２間に延びているとともに、その一端部が第２アクチュエータ２１に連結されている。それにより、ねじ軸３１は、第２アクチュエータ２１の作動中、第２アクチュエータ２１によって中心軸周りに回転駆動される。 The screw shaft 31 extends between the four first actuators 12 and has one end connected to the second actuator 21 . As a result, the screw shaft 31 is rotationally driven around the central axis by the second actuator 21 during operation of the second actuator 21 .

また、ナット３２（駆動部材）は、ねじ軸３１に対して回動自在に螺合しているとともに、後述するように直動軸受３３に連結されている。以上の構成により、ねじ軸３１が第２アクチュエータ２１によって正逆回転方向に駆動されることにより、ナット３２はねじ軸３１上を左右方向に移動する。 A nut 32 (driving member) is rotatably screwed onto the screw shaft 31 and is connected to a linear motion bearing 33 as will be described later. With the above configuration, the screw shaft 31 is driven by the second actuator 21 in forward and reverse rotation directions, so that the nut 32 moves left and right on the screw shaft 31 .

また、直動軸受３３（移動部材）は、回転軸３６を介してナット３２に連結されている。それにより、直動軸受３３は、ナット３２に対して前後方向に延びる回転軸３６の中心軸ＡＸ１の周りに回動可能に構成されている。 Also, the linear motion bearing 33 (moving member) is connected to the nut 32 via a rotating shaft 36 . Thereby, the linear motion bearing 33 is configured to be rotatable about the central axis AX1 of the rotating shaft 36 extending in the front-rear direction with respect to the nut 32 .

一方、アーム３４（連結部材）は、直動軸受３３に摺動自在（又は転動自在）に嵌合しているとともに、その右端部が回転軸３７を介して、第１アクチュエータ１２の固定部１２ｅに連結されている。それにより、アーム３４は、第１アクチュエータ１２の固定部１２ｅに対して、前後方向に延びる回転軸３７の中心軸ＡＸ２の周りに回動可能に構成されている。 On the other hand, the arm 34 (connecting member) is slidably (or rollably) fitted to the linear motion bearing 33 , and its right end is connected to the fixed portion of the first actuator 12 via the rotating shaft 37 . 12e. Thereby, the arm 34 is configured to be rotatable about the central axis AX2 of the rotating shaft 37 extending in the front-rear direction with respect to the fixed portion 12e of the first actuator 12 .

さらに、２つのねじりコイルばね３５，３５（弾性部材）は、アーム３４の回転軸３７よりの部位と、第１アクチュエータ１２の本体部１２ａとの間に連結されている。これらのねじりコイルばね３５，３５の付勢力により、リンク部２からの外力が第１アクチュエータ１２に作用していない場合、図１１に示すように、アーム３４は、ねじ軸３１と平行な状態に保持される。 Furthermore, two torsion coil springs 35 , 35 (elastic members) are connected between a portion of the arm 34 near the rotation shaft 37 and the body portion 12 a of the first actuator 12 . Due to the urging forces of these torsion coil springs 35, 35, the arm 34 is parallel to the screw shaft 31 as shown in FIG. retained.

一方、上記の状態でリンク部２からの外力が第１アクチュエータ１２に作用した場合、外力がモーメントとして第１アクチュエータ１２に作用することにより、図１２に示すように、第１アクチュエータ１２の本体部１２ａがその中心軸ＡＸ３の周りに回転する。 On the other hand, when an external force from the link portion 2 acts on the first actuator 12 in the above state, the external force acts on the first actuator 12 as a moment, and as shown in FIG. 12a rotates around its central axis AX3.

この本体部１２ａの回転に伴い、アーム３４は、その右端部が固定部１２ｅに連結されていることで、固定部１２ｅに対して、中心軸ＡＸ２の周りに回動すると同時に、ねじ軸３１に対して、中心軸ＡＸ１の周りに回動する。その際、アーム３４は、直動軸受３３内を摺動（又は転動）しながら、直動軸受３３を中心軸ＡＸ１の周りに回動させる。 With this rotation of the body portion 12a, the arm 34 rotates around the central axis AX2 with respect to the fixed portion 12e by connecting the right end thereof to the fixed portion 12e, and at the same time, rotates the screw shaft 31. On the other hand, it rotates around the central axis AX1. At that time, the arm 34 rotates the linear motion bearing 33 around the central axis AX1 while sliding (or rolling) inside the linear motion bearing 33 .

それと同時に、アーム３４は、図１２の右側のねじりコイルばね３５を圧縮させ、図１２の左側のねじりコイルばね３５を伸張させながら回動する。これらのねじりコイルばね３５，３５の弾性変形に伴い、外力のモーメントに対する反力のモーメントが発生する。すなわち、関節２ｂは、このような反力を発生する剛性を有していることになる。言い換えれば、可変剛性機構３０によって、所定の剛性が関節２ｂに付与されている状態となる。 At the same time, the arm 34 rotates while compressing the right torsion coil spring 35 in FIG. 12 and expanding the left torsion coil spring 35 in FIG. As the torsion coil springs 35, 35 elastically deform, a moment of reaction force against the moment of external force is generated. That is, the joint 2b has the rigidity to generate such a reaction force. In other words, the variable stiffness mechanism 30 provides a predetermined stiffness to the joint 2b.

次に、可変剛性機構３０による剛性の変更動作について説明する。まず、第２アクチュエータ２１がねじ軸３１を回転駆動することにより、ナット３２が図１０，１１に示す位置から図１３，１４に示す位置まで左方に移動した場合、これと同時に、直動軸受３３は、アーム３４上を摺動し、図１３，１４に示す位置まで左方に移動する。 Next, the stiffness changing operation by the variable stiffness mechanism 30 will be described. First, when the second actuator 21 rotationally drives the screw shaft 31 to move the nut 32 leftward from the position shown in FIGS. 10 and 11 to the position shown in FIGS. 33 slides on arm 34 and moves to the left to the position shown in FIGS.

可変剛性機構３０が図１３，１４に示す状態にある場合において、リンク部２からの外力が第１アクチュエータ１２に作用した際、外力がモーメントとして第１アクチュエータ１２に作用することにより、図１５に示すように、第１アクチュエータ１２の本体部１２ａがその中心軸ＡＸ３の周りに回転する。 When the variable stiffness mechanism 30 is in the state shown in FIGS. 13 and 14, when an external force from the link portion 2 acts on the first actuator 12, the external force acts on the first actuator 12 as a moment, resulting in FIG. As shown, the body portion 12a of the first actuator 12 rotates around its central axis AX3.

この本体部１２ａの回転に伴い、アーム３４は、固定部１２ｅに対して、中心軸ＡＸ２の周りに回動すると同時に、ねじ軸３１に対して、中心軸ＡＸ１の周りに回動する。さらに、アーム３４は、直動軸受３３内を摺動（又は転動）しながら、直動軸受３３を中心軸ＡＸ１の周りに回動させる。 As the body portion 12a rotates, the arm 34 rotates about the central axis AX2 with respect to the fixed portion 12e, and rotates about the central axis AX1 with respect to the screw shaft 31 at the same time. Further, the arm 34 rotates the linear motion bearing 33 around the central axis AX1 while sliding (or rolling) inside the linear motion bearing 33 .

それと同時に、アーム３４は、図１５の右側のねじりコイルばね３５を圧縮させ、図１５の左側のねじりコイルばね３５を伸張させながら回動する。これらのねじりコイルばね３５，３５の弾性変形に伴い、外力のモーメントに対する反力のモーメントが発生する。 At the same time, the arm 34 rotates while compressing the right torsion coil spring 35 in FIG. 15 and expanding the left torsion coil spring 35 in FIG. As the torsion coil springs 35, 35 elastically deform, a moment of reaction force against the moment of external force is generated.

その結果、ナット３２が図１０に示す位置から図１３に示す位置まで移動することにより、可変剛性機構３０によって関節２ｂに付与されている剛性がより低い状態になる。言い換えれば、ナット３２が図１３に示す位置から図１０に示す位置まで移動することにより、可変剛性機構３０によって関節２ｂに付与されている剛性がより高い状態になる。 As a result, the nut 32 moves from the position shown in FIG. 10 to the position shown in FIG. 13, and the stiffness imparted to the joint 2b by the variable stiffness mechanism 30 becomes lower. In other words, by moving the nut 32 from the position shown in FIG. 13 to the position shown in FIG. 10, the stiffness imparted to the joint 2b by the variable stiffness mechanism 30 becomes higher.

以上の原理により、本実施形態の可変剛性機構３０によれば、第２アクチュエータ２１によってナット３２を左右方向に駆動することにより、４つの関節２ｂ～２ｂに付与される剛性を同時に変更することができる。 Based on the above principle, according to the variable stiffness mechanism 30 of the present embodiment, by driving the nut 32 in the lateral direction by the second actuator 21, the stiffness imparted to the four joints 2b to 2b can be changed simultaneously. can.

なお、第２実施形態の可変剛性機構３０は、弾性部材として、１組のねじりコイルばね３５，３５を用いた例であるが、これらに換えて、２組以上のねじりコイルばねを用いてもよい。 The variable rigidity mechanism 30 of the second embodiment is an example using one set of torsion coil springs 35, 35 as elastic members, but instead of these, two or more sets of torsion coil springs may be used. good.

さらに、第２実施形態は、ばねとして、ねじりコイルばね３５を用いた例であるが、本発明のばねは、これに限らず、付勢力を発生するものであればよい。例えば、ばねとして、渦巻きばね又は板ばねを用いてもよい。 Furthermore, the second embodiment is an example of using the torsion coil spring 35 as the spring, but the spring of the present invention is not limited to this, as long as it generates an urging force. For example, a spiral spring or a leaf spring may be used as the spring.

また、第１及び第２実施形態のリンク機構１，１Ａは、ロボット、電動義足、電動義手及び組立機器等の様々な産業機器に適用可能である。 Also, the link mechanisms 1 and 1A of the first and second embodiments are applicable to various industrial equipment such as robots, electric prosthetic legs, electric prosthetic hands, and assembly equipment.

１リンク機構
２ａリンク
２ｂ関節
１１筐体（機構本体）
１２第１アクチュエータ
１２ａ本体部
１２ｂ駆動プーリ（駆動部）
１２ｃ軸受
２０可変剛性機構
２１第２アクチュエータ
２２スライダ（駆動部材）
２２ｄローラ（移動部材、挟持部材）
２４板ばね（弾性部材）
２４ａ板ばね材
１Ａリンク機構
３０可変剛性機構
３２ナット（駆動部材）
３３直動軸受（移動部材）
３４アーム（連結部材）
３５ねじりコイルばね（弾性部材、ばね） 1 link mechanism 2a link 2b joint 11 housing (mechanism body)
12 first actuator 12a body portion 12b driving pulley (driving portion)
12c bearing 20 variable rigidity mechanism 21 second actuator 22 slider (driving member)
22d roller (moving member, pinching member)
24 leaf spring (elastic member)
24a leaf spring material 1A link mechanism 30 variable rigidity mechanism 32 nut (driving member)
33 linear motion bearing (moving member)
34 arm (connecting member)
35 torsion coil spring (elastic member, spring)

次に、可変剛性機構３０による剛性の変更動作について説明する。まず、第２アクチュエータ２１がねじ軸３１を回転駆動することにより、ナット３２が図１０，１１に示す位置から図１３，１４に示す位置まで左方に移動した場合、これと同時に、直動軸受３３は、アーム３４上を摺動（又は転動）し、図１３，１４に示す位置まで左方に移動する。 Next, the stiffness changing operation by the variable stiffness mechanism 30 will be described. First, when the second actuator 21 rotationally drives the screw shaft 31 to move the nut 32 leftward from the position shown in FIGS. 10 and 11 to the position shown in FIGS. 33 slides (or rolls) on arm 34 and moves to the left to the position shown in FIGS.

Claims

a mechanism body;
a plurality of first actuators provided in the mechanism main body, each having a main body portion and a driving portion;
a plurality of joints that are respectively driven by the drive units of the plurality of first actuators and that couple a plurality of links;
a bearing provided in the mechanism main body for rotatably supporting each of the main body portions of the plurality of first actuators;
connected to the body portions of the plurality of first actuators, and generates a reaction force against the external force acting on the body portions to rotate the body portions in a predetermined direction; a variable stiffness mechanism configured to change stiffness;
The variable stiffness mechanism is
a plurality of elastic members that elastically deform while resisting the external force when an external force acts on the body portions of the plurality of first actuators;
a plurality of moving members configured to be linearly changeable in position and capable of changing the reaction force generated due to elastic deformation of each of the plurality of elastic members by changing the position;
one second actuator that is provided separately from the plurality of first actuators and that simultaneously drives the plurality of moving members to change the positions of the plurality of moving members;
A link mechanism characterized by having

The link mechanism according to claim 1, wherein
each of the plurality of elastic members is composed of a leaf spring connected to the main body,
each of the plurality of moving members is a pair of clamping members that clamp a portion of the leaf spring other than the connecting portion with the main body from both sides;
The variable-rigidity mechanism further includes a driving member provided with one or more pairs of holding members, the pair of holding members being one set, and movable in the extending direction of the plate spring,
A link mechanism, wherein the second actuator changes a position where the one or more clamping members clamp the leaf spring by driving the driving member in the extending direction of the leaf spring.

In the link mechanism according to claim 2,
The leaf spring is configured by stacking a plurality of leaf spring materials,
A link mechanism, wherein grease is filled between two adjacent leaf spring members in the plurality of leaf spring members.

The link mechanism according to claim 1, wherein
The plurality of elastic members are composed of one or more pairs of springs, one of which is a pair of springs having one end fixed to the main body, and
The variable stiffness mechanism is
a plurality of connecting members each connected to the other end of the one or more sets of springs and connected to the plurality of moving members so as to be relatively movable;
a driving member to which the plurality of moving members are rotatably connected;
The second actuator drives the driving member and changes the positional relationship between each of the plurality of moving members and each of the plurality of connecting members, thereby generating when the external force acts on the main body. A link mechanism characterized in that it changes the moment of the reaction force applied.