JP2024075509A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータパックを提供すること。
【解決手段】連続体腕部ロボットのアクチュエータパックであり、アクチュエータパックは複数のアクチュエータパックセクションを備え、各セクションは、筐体およびインターフェースプレートを有し、各セクションは、さらに、それら自体のそれぞれの駆動電子機器に接続される複数のアクチュエータからなる列を含み、アクチュエータは筐体またはインターフェースプレートに装着され、インターフェースプレートの穴を通して露出した駆動頭部を有し、アクチュエータパックのセクションは、１つの状態で共に結合されるように構成される。
【選択図】図２

Description

本開示は、連続体腕部ロボット用の汎用アクチュエータに関する。本開示はさらに、交換可能な連続体腕部を有する汎用アクチュエータを含む連続体腕部ロボットに関する。

連続体腕部ロボットまたはヘビ型腕部ロボットは、いくつかの異なる種々の技術分野で関心が高まっている。これらのロボットは、例えば、ガスタービンエンジンもしくは原子炉などの複雑なシステムの検査および修理に使用され、あるいは人体の外科手術に使用できる。このシステムの利点は、適応腕部を使ってなされる制御であるが、これは、周囲領域に潜在的に重大な損傷を与えることなく、人間が入ることが困難または危険な領域にアクセスできることを意味する。連続体腕部ロボットは、いくつかの関節からなる腕部を備え、それらの剛性はロボットが作られるときに設定できる。所望の剛性を持つこれらの関節は、ロボットに、所望のタスクを行うために必要な強度および柔軟性を与える。関節は、関節を通る腱によって、典型的には、操縦され、操作者の要求に応じて張力を付与し、または緩めることができる。操作者は、ロボット腕部を通る腱に結合されたアクチュエータの使用により、腕部内の張力付与の程度を制御する。各連続体腕部ロボットには、腕部と腕部に取り付けられた頭部との制御に使用されるすべての個々のアクチュエータを含む、それ自体のアクチュエータパックが設けられる。頭部は、所望の工程に対する要求に応じて工具使用もしくは検査機器を提供する。

使用時、必要なタスクを完了するために、複数の連続体ロボットが必要とされる場合がある。これは、タスクが複雑な工程の場合、ロボットが異なる頭部を必要とすることがあり、あるいは、関節の異なる剛性を必要とすることがあるためである。複数の異なる連続体腕部ロボットを有するためのこのような要件により、各ステップで異なる連続体腕部ロボットを構成する必要があり、工程が完了されると、取り外して次の連続体腕部ロボットを構成する必要があるため、工程のコストおよび複雑さが増加する。あるいは、ロボットが変更を必要とする場合は、工程に必要とされる処理時間が長くなる。したがって、これにより、いくつかの異なる連続体腕部ロボットおよびそれらが結び付けられるアクチュエータパック、ならびに異なる連続体腕部ロボットの変更および設置における操作者の時間を所有するという要件によって、コストが増加する。したがって、連続体腕部ロボットおよびそれらのアクチュエータの動作を改良することが望ましい。

本開示の第１の態様によれば、連続体腕部ロボット用のアクチュエータパックが提供され、アクチュエータパックは、複数のアクチュエータパックセクションを含み、各セクションは、筐体およびインターフェースプレートを有し、各セクションは、さらに、それら自体のそれぞれの駆動電子機器に接続される複数のアクチュエータからなる列を含み、アクチュエータは筐体またはインターフェースプレートに装着され、インターフェースプレートの穴を通して露出した駆動頭部を有し、アクチュエータパックのセクションは、１つの状態で共に結合されるように構成される。

各アクチュエータパックセクションは、各アクチュエータパックセクションが個々のアクチュエータパックとして動作できるように、アクチュエータの駆動電子機器を制御する電子回路を含んでもよい。
アクチュエータパックセクションは、アクチュエータパックセクション内でアクチュエータを駆動するために電子回路を制御するように電子回路を共有してもよい。

アクチュエータパックセクションには、換気部が設けられてもよい。
アクチュエータは、アクチュエータパックセクション内に複数のアクチュエータの対として装着されてもよい。
アクチュエータの対は、アクチュエータパックセクションの筐体に結合された枠に装着された２つのアクチュエータを備えてもよい。

アクチュエータパックセクションは、恒久的に共に結合されてもよい。
アクチュエータパックセクションは、非恒久的手段によってオフ状態で共に留められることができ、作業状態で使用するために分離するように構成されてもよい。
アクチュエータパックセクションは、閉状態でアクチュエータパックセクションを接合する際に助けとなる位置づけ特徴部を有してもよい。

本開示の第２の態様によれば、第１の態様によるアクチュエータパックと、その作業状態にあるアクチュエータパックセクションのうちの少なくとも１つに結合された連続体腕部ロボットと、を含む連続体腕部ロボットシステムが提供され、連続体腕部ロボットは、それらの遠位端で関節に接続され、近位端でアクチュエータに接続される腱によって作動されるいくつかの変形可能な関節セクションを備える。

インターフェースプレートには、ロボットの腕部に接続するカラーが設けられてもよい。
インターフェースプレートには、インターフェースプレートの端から延び、かつロボットトラフの腱を動かすためにアクチュエータのそれぞれに延びる通路を有する切り抜きセクションが設けられてもよい。

ロボットの腕部は、連続体腕部ロボットの遠位端の端に接続する接続板であって、一端から、腱の遠位端が通過するいくつかの開口まで延びる切り抜きセクションを有する接続板を備え、接続板は、接続板がアクチュエータパックセクションに接続されるときに、接続板の開口がアクチュエータパックセクション内でアクチュエータと位置合わせされるためにアクチュエータパックセクションと位置合わせされるように構成される。

接続板には、アクチュエータパックセクションと接続させる留め手段が設けられてもよい。
接続板は、少なくとも２つの面に開口を有するように構成されてもよく、アクチュエータパックは、少なくとも２つのアクチュエータパックセクションを備え、それらのアクチュエータは、接続板の開口で、腱の遠位端に結合する。

回転可能な板は、複数の開口内に位置してもよく、回転可能な板は、接続板に接続された車軸に取り付けられ、開口に結び付けられた腱は、板に接続される。
板には、その周囲に溝が設けられてもよく、腱は板内にある。
回転可能な板は、ばね式クラッチによって接続板にさらに結合されてもよい。

本開示の第３の態様によれば、連続体腕部ロボット用の接続板が提供され、接続板は、連続体腕部ロボットに接続するカラーと、一端からの接続板の面内に存在する複数の開口まで延びる切り抜きセクションとを有する。

本開示の第４の態様によれば、ロボット腕部と、接続板とを備える連続体腕部ロボットが提供され、ロボット腕部は、カラーを介して連続体腕部ロボットの遠位端の端に接続する接続板を備え、接続板は、一端から、腱の遠位端が通過する複数の開口内へ延びる切り抜きセクションを有する。

切り抜きセクションは、溝またはスロットであってもよい。
接続板は、切り抜きセクション内に含まれ、かつ起動されると腱を定位置にクランプ留めするブレーキを備えてもよく、ロボット腕部内の腱の張力は変化しない。

回転可能な板は、複数の開口内に位置してもよく、回転可能な板は、接続板に接続された車軸に取り付けられ、開口に結び付けられた腱は、板に接続される。
板は、その周囲に溝が設けられてもよく、腱は板内にある。

回転可能な板は、ばね式クラッチによって接続板にさらに結合されてもよい。
板は、板の材料よりも高い摩擦係数を有する被覆で被覆されてもよい。
車軸との接続部と反対側の板面は、アクチュエータの頭部と係合するように形成された突起または切り取りセクションを有してもよい。

カラーは、カラーから延び、かつカラーの近傍内のロボット腕部の曲げを防ぐ保護カラーをさらに備えてもよい。
開口は、接続板の複数の面に設けられてもよい。

本開示の別の態様によれば、第４の態様による連続体腕部ロボットと、複数の露出したアクチュエータ頭部を有する少なくとも１つのアクチュエータパックとを備える連続体腕部ロボットシステムが提供され、接続板の開口は、アクチュエータパックのアクチュエータと位置合わせされ、腱はアクチュエータに結合される。

接続板およびアクチュエータパックは、アクチュエータパックに接続板を位置づけるために、互いに対応する位置合わせ特徴が設けられてもよい。
アクチュエータパックおよび接続板は、非恒久的な留め具によって共に結合されてもよい。
接続板は、複数の面に開口を有してもよく、アクチュエータパックは、そこから延びる開口を有する接続板の各面に接続される。

当業者であれば、相互に排他的な場合を除いて、上記の態様のうちのいずれか１つに関して説明される特徴またはパラメータが、任意の他の態様に適用されてもよいことを認識する。さらに、相互に排他的な場合を除いて、本明細書に説明される任意の特徴またはパラメータは、任意の態様に適用され、かつ／または、本明細書に説明される任意の他の特徴もしくはパラメータと組み合わされてもよい。
実施形態は、ここで、以下の図を参照して、一例としてのみ説明される。

図１ａは、先行技術による連続体腕部ロボット用アクチュエータの切り取り例を示す。図１ｂは、使用時の先行技術の連続体腕部ロボットの画像を示す。 本開示によるアクチュエータパックの一例を示す。 図３ａは、本開示による筐体なしのアクチュエータの装着の一例を示す。図３ｂは、本開示によるインターフェースプレートの一例を示す。 本開示によるアクチュエータパックの断面の一例を示す。 連続体腕部を本開示のアクチュエータパックに取り付ける接続板の一例を示す。 本開示の態様によるばね式クラッチ板の一例を示す。 図７ａ～図７ｄは、ばね式クラッチ板のアクチュエータへの接続工程の一例を示す。

本開示の態様および実施形態は、ここで、添付図を参照して論議される。さらなる態様および実施形態は、当業者には明らかである。

図１ａは、連続体腕部ロボットの切り取り部の先行技術例を示す。先行技術の連続体腕部ロボットは、恒久的に一体化され、かつアクチュエータパック１０２から延びる連続体腕部ロボット部分１０１を備える。アクチュエータパック１０２は、複数の独立したアクチュエータ１０３を含む。これらのアクチュエータは、連続体腕部１０１を通る腱内の張力を調節するために使用される。腱は腕部内の関節に結び付けられ、これらの関節のそれぞれは、関節に結び付けられた腱の張力付与または緩めることに応じて移動するように設計される。したがって、腱のこの張力付与または緩めることにより、関節の収縮または伸長を引き起こし、これにより、連続体腕部は曲げることができる。アクチュエータパックは、検査される構成要素の近くに配置されるレールもしくは支持体１０４上に配置されていることが示される。アクチュエータにはまた、アクチュエータに電力供給し、かつ対処するために使用される複数の電力および信号ケーブル１０５が設けられる。アクチュエータの範囲を横切る個々の信号は、連続体腕部１０１を方向付けることができるように関節の制御を行う。図１には示されていないが、連続体腕部の動きを制御し、かつ所望のタスクを行うために、アクチュエータに連結されたコンピューティング装置を持つ操作者も必要である。連続体腕部ロボットがアクチュエータパック内へ恒久的に一体化されるため、工程で工具を変える必要がある場合は、完全に別の設置が必要とされる。これにより、用途のための制御管理コストが増加する。先行技術のアクチュエータに接続されるコンピューティング装置は、ロボットに必要なオペレーティングソフトウェアと、連続体腕部の制御を可能にするジョイスティックなどの制御入力とを特徴とするラップトップコンピュータなどの任意の適切なコンピューティングシステムであってもよい。

図１ｂは、連続体腕部ロボットの関節の一例を示す。腕部は複数の関節を備え、関節ごとに少なくとも２つのケーブルを必要とする。例えば、３つの関節を有するシステムは、関節ごとに４つの腱を有し、腕部を駆動するために１２のアクチュエータを必要とする。関節の数を増やすには、アクチュエータの数を増やす、または関節あたりの腱の数を減らすのいずれかが必要である。強調表示された関節１０６、１０７、１０８は、３次元で移動するように操縦できる。関節は、関節１０６および１０８が腕部の中心に対して同じ平面で屈曲できるように構成され、一方、関節１０７が移動できる平面は、関節１０６および１０８に対して９０°オフセットされる。関節の角度を交互にする構成を繰り返すことで、それぞれが異なる直交平面で移動するため、腕部は３次元で操縦できる。腕部内の各関節には、屈曲できる量に制限があり、これは、腕部の設計および使用される材料によって画定される。各関節における屈曲の制限により、最小曲げ半径、および関節内の角度変化を引き起こすために必要とされるトルクなどのロボットの特性を設定する。腕部の端では、連続体腕部が定位置に収まった後に１つまたは複数の機能を行うように設計された工具またはプローブが配置される。連続体腕部ロボットの頭部には、しばしば、光学システムが設けられるので、操作者は頭部が構成要素内へ挿入される様子を確認し、タスクを行う頭部を制御できる。光学システムはまた、照明システムに頻繁に結合される。工具用制御ケーブル、照明システムへの電力接続器、および光ケーブルは、通常、連続体腕部内の関節の中心を通ることができる。これには、ケーブルをいかなる潜在的な損傷からも保護するという利点がある。これら構成要素ならびに腕部構造はすべて、アクチュエータに恒久的に結合され、これは、腕部の故障または問題が生じた場合は、連続体腕部ロボット全体は交換される必要があることを意味する。

したがって、連続体腕部ロボットまたはヘビ型腕部ロボットは、従来技術が使用できない複雑の機器の、いくつかの検査、修理およびメンテナンスタスクに使用できる、非常に有用かつ汎用性の高い工具である。しかしながら、現在の設置では、すべての連続体ロボットがアクチュエータに恒久的に接続されるため、多段階の工程にいくつかのロボットが必要であるという問題が生じる。あるいは、ロボットは、アクチュエータから連続体ロボットを取り外し、次に異なる連続体腕部ロボットを再接続するという長い工程を経ることもできる。図２は、本開示によるアクチュエータパック２００の一例を示す。図２では、アクチュエータパックは、２つのセクション２０１および２０２から構成される。本例は２つのセクションが示されているが、任意の適切な数のアクチュエータセクションにすることができる。例えば、２、３、４、５つのアクチュエータパックセクションがあってもよい。アクチュエータパックの各セクションは、アクチュエータパックのセクションの接合面に配置されるインターフェースプレート２０３を有する密閉容器であってもよい。あるいは、インターフェースプレートは外方へ向けて、アクチュエータパックの中央に仕切りが配置されてもよい。アクチュエータパックセクションの内側には、ロボットの腱を駆動するアクチュエータ２０４と、必要な駆動電子機器および駆動電子機器に結び付けられた制御器とがある。アクチュエータは、アクチュエータパックセクションの両方のセクションの対の列内に装着されてもよい。アクチュエータは、アクチュエータの対を定位置に保持する枠であって、アクチュエータパックセクションに留められた枠に装着されてもよい。この図は、それぞれが５対のアクチュエータの列を有するアクチュエータセクションを示す。しかしながら、アクチュエータパックは、任意の適切な数のアクチュエータの対を有してもよい。アクチュエータは対で装着される必要はないが、任意の合理的な構成で設置できる。これは、個別に、または整数の列で行うことができる。アクチュエータパックセクションの外側の壁は、任意の適切な材料から作られてもよい。これは、アルミニウムなどの金属材料であってもよい。あるいは、プラスチックまたは複合材料から作られてもよい。セクションは、プラスチックまたは複合材料と金属材料との混成物から作られてもよい。セクションは、一端に留め具でヒンジ結合されて定位置に保持してもよい。あるいは、それらのセクションは、一端に接続もしくは位置づけ手段２０５と、それらを共に保持する留め具とを有してもよい。２つのセクションのケーシングには、冷却空気がアクチュエータへ流れることができるように、換気部が設けられてもよい。換気部２０６は、アクチュエータパック内で電子構成要素上へ冷却空気を強制的に流すファンをアクチュエータセクションに補助的に設けてもよい。インターフェースプレートは、アクチュエータへ開放しているアクチュエータパックセクションの一部である。インターフェースプレートは、任意の適切な材料から作ることができる。インターフェースプレートは、金属材料から作られてもよい。あるいは、複合材料またはプラスチック材料から作られてもよい。インターフェースプレートには、アクチュエータパックの２つのセクションが正確に係合することを確実にするように、補完的な配置特徴部が設けられてもよい。インターフェースプレートは、その内部に、連続体ロボットの腱をアクチュエータへ通すことを可能にする経路を有してもよい。インターフェースプレートに経路を設けることによって、腱を損傷から保護する。この経路は、アクチュエータに留められると、腱を保護するように溝に載置できる覆いを有する溝であってもよい。また、この経路により、アクチュエータパックの２つのセクションが共に正確に閉じるので、ロボット腕部が２つのインターフェースプレートの間の経路内に確実に保持されるため、ロボットの正確な動作を可能にする。アクチュエータパックの端には、ロボットをアクチュエータパックに固定し、かつロボットのわずかな動きを可能にするが、アクチュエータパックと接続する時点でロボット腕部への損傷を防ぐ弾力性のあるカラーが設けられてもよい。あるいは、図２に示されるように、接続板２０７は、インターフェースプレート内に経路を有する必要性に取って代わる。接続板は、カラー２０８が設けられて示されている。しかしながら、カラーは任意選択の追加品である。接続板は、連続体ロボットに恒久的に接続されてもよく、ロボットとアクチュエータパックとの間の界面として働き、連続体腕部ロボットの迅速な接続および変更を可能にする。経路または溝２０９は、接続板内に設けられ、これにより、腱は接続板を通過できる。また、接続板には、腱の端に取り付けられるいくつかの接続器２１０が設けられてもよい。接続器には、駆動アクチュエータに取り付けるための結合手段が設けられる。また、接続板には、ロボットが正確かつ安全に駆動できるように、接続板がアクチュエータに対して正しく配置されることを確実にするために、インターフェースプレートと結合する位置づけ特徴部２１１が設けられてもよい。接続板は、接続板およびアクチュエータパックセクションのしっかりとした接続を確実にできる掛合部２１２を有することが示されている。留め具は、フックおよびカム留め具、または接続板内の対応するねじ穴を有するねじもしくはボルトであってもよい。他の留め手段は、当業者には明らかである。

アクチュエータは外方へアクチュエータパックに面し、接続器はインターフェースプレートに面する。連続体腕部ロボットは、直接、または接続板の使用により、アクチュエータに接続されてもよい。直接接続は、スロットを使って腱を挿入し、アクチュエータに直接固着することによって行われてもよい。あるいは、これは、アクチュエータ上の腱が通るスロットの使用、またはアクチュエータの頭部と接続するように形成された中心を有する腱の端の結合円盤の使用によるものであってもよい。アクチュエータは、任意の適切なアクチュエータであってもよい。例えば、アクチュエータには、腱荷重を測定するためにトルクフィードバックを提供できる静的トルク変換器、変位を測定するための出力軸上の高精度エンコーダ、高ギア比の変速機、荷重セル調整器、および／またはモータ制御器のうちの１つまたは複数が設けられてもよい。例えば、これらは注文仕立てのアクチュエータまたは特別注文のアクチュエータから外れてもよい。特に、アクチュエータは、パッケージ化された統合システムであってもよく、トルク変換器、ブラシレスＤＣモータ、ハーモニック駆動変速機、モータ駆動器、荷重セル信号調整器、二重高精度回転式エンコーダ、静的ブレーキ、軸受、および筐体を含む。アクチュエータの制御は、腱の動きに０．５ｍｍ未満の誤差を有してもよい。好ましくは、これは、０．３ｍｍ未満である。力のフィードバックおよび力の制御は、定格荷重の２％以内であってもよい。特に、この力のフィードバックおよび力の制御は、定格荷重の１％以内であってもよい。アクチュエータは、最大回転速度が１００ｒｐｍ未満であってもよい。好ましくは、最大回転数は７５ｒｐｍ未満である。アクチュエータは、プログラム可能な論理回路の制御装置で駆動され、イーサキャットを介して接続できる。アクチュエータは、位置制御モードまたはトルク制御モードのいずれかで駆動できる。どちらのモードでも、現在位置および電流トルクを含むデータを制御システムに供給する。アクチュエータパックは、ケースの外側にインターフェースプレートを有し、セクションの分割が中央にあってもよい。この場合、アクチュエータパックが輸送されるとき、インターフェースプレートにカバーが設けられてもよい。あるいは、パックは、恒久的に接続される縁辺のうちの１つに沿ってヒンジ結合されてもよい。アクチュエータパックセクションのうちの各セクションは、ロボット腕部自体を駆動することができる独立したアクチュエータパックとして動作できるように、すべての電子機器およびコンピューティングプロセッサを有してもよい。あるいは、アクチュエータパックはそれらの間の電子機器の一部を共有し、ヒンジには２つのセクションの間に電力および信号を供給するために電気接続も含む。各アクチュエータパックセクションは、独自の連続体腕部ロボットを制御できてもよい。これは、２つの工程が必要とされる状況、または第１のロボットを支持するために第２のロボットが必要とされる状況で有用である。あるいは、２つのセクションを使用して同じロボットを制御する。アクチュエータパックは、１つのロボットを制御する、または２つのロボットを制御する、の２つの動作モード間で切り替え可能であってもよい。２つのロボットが使用される場合は、手動、または各ロボットのインターフェースプレートの使用のいずれかでアクチュエータ列に接続されてもよい。アクチュエータパックセクションは、少なくとも１つの状態で共に結合されるように構成される。この結合は、動作時または輸送時であってもよい。輸送時の場合、セクションは現場で分離され、独自のロボットタスクを別個に行うために使用できる。

図３ａは、筐体セクションのないアクチュエータの装着の例を示す。この例では、アクチュエータ３０１は、基板上へ、それぞれが２つのアクチュエータで構成される５つの列に装着される。基板３０２は、筐体セクション内に嵌合するように機械加工される。装着基板は、接続棒３０４で上部板３０３に接続される。アクチュエータは、ケーブル３０５を使って直列に接続されることが示されている。装着基板、頂板および接続器バーは、任意の適切な材料から作られてもよい。例えば、金属材料またはプラスチック材料であってもよい。示されている例では、装着基板は、インターフェースプレート３０６に接続される。図３ｂは、アクチュエータ３０１のうちの１つの周りのインターフェースプレート３０６の一例を示す。アクチュエータは、ボルト３０７を使って、装着枠およびインターフェースプレート内へボルト留めされる。インターフェースプレートは、ボルト３０８を使って筐体にボルト留めされてもよい。

図４は、本開示のアクチュエータパックの断面を示す。この場合、アクチュエータパックの第１のセクション４０１および第２のセクション４０２は互いに接続される。本例では、接続板４０３は、アクチュエータパックの２つのセクションの間にある。アクチュエータパックでは、アクチュエータの第１および第２のセクションの両方にアクチュエータ４０４ａ、ｂの対が示されている。アクチュエータは、それらおよび電子機器を定位置に接続かつ保持する枠４０５に装着される。枠は２つのセクションで筐体に接続される。アクチュエータパック内のアクチュエータの確実な接続は、アクチュエータパックが容易かつ安全に輸送可能であり、作業の箇所に容易に持ち運べることを意味する。アクチュエータの回転セクションは、結合手段に接続される。接続板は、アクチュエータパックの２つのセクションと接続する２つの側面４０３ａ、ｂを有することが示されている。各半分は、アクチュエータの頭部と接続する２つの接続面である。接続面は、接続板を通る腱に接続される。

アクチュエータパックは適切なコンピュータに接続される。接続は、ケーブルを介して物理的であってもよく、または無線通信を介してもよい。コンピュータは、操作者がアクチュエータパックを制御するために使用できるプログラムを実行するためのプロセッサおよびメモリを必要とする。この制御により、操作者は連続体腕部ロボットの動きを制御できる。操作者は、入力システムを使ってコンピュータと界面で接続できてもよい。これは、ボタン制御、キーボード、マウス、タッチスクリーンであってもよく、またはジョイスティックもしくは同様の入力具を介してもよい。コンピュータは、ラップトップ、デスクトップ、またはタブレットコンピュータシステムであってもよい。アクチュエータの操作は遠隔で行われてもよいので、操作者はアクチュエータパックに対して不在である。その場合、アクチュエータパックには、アクチュエータパック内のコンピュータの制御器に接続されたインターネットアクセスカードを有してもよい。ソフトウェアは、運動学的モデルを使ってロボット腕部の動きのモデルを計算できる。このモデルを使って、ソフトウェアは関節のそれぞれで必要とされる屈曲を決定でき、連続体腕部の変形を得るために関節の角度を変更する際、必要とされるアクチュエータの動きを計算できる。この信号はアクチュエータパック制御器に送信される。

図５は、アクチュエータパック用の接続板５００の一例を示す。接続板はロボット腕部の端に恒久的に固定されてもよく、ロボットのアクチュエータパックへの迅速な変更を可能にする。接続板には、腱がアクチュエータパック内のアクチュエータに容易にアクセスできるように、開口５０１が設けられてもよい。接続板には、接続板から延び、かつアクチュエータ本体との接続点の近くで連続体腕部ロボットの端を損傷から保護する保護カラー５０２が設けられてもよい。したがって、これにより、連続体ロボットの耐久性を向上する。保護カラーは、開いても、閉じていてもよい。保護カラーには、連続体ロボットまたはそこから延びる腱が、腱を接続板内へ給送できるように通されることができる穴が設けられてもよい。アクチュエータの腱は、次いで接続板内の経路、溝、またはスロット内へ給送されてもよい。開口には、腱に接続されたばね式クラッチ板５０３が設けられてもよい。接続板上の接続器は、アクチュエータの頭部と結合する部品である。これは、アクチュエータパックのアクチュエータの頭部と係合するように設計された成形部分であってもよい。接続板は、開口または穴の２つの列を有してもよい。これらは、両側のアクチュエータパックの半分に接続できるように、接続板の両側に設けられてもよい。あるいは、これらの列は互いに隣りに装着されてもよいので、アクチュエータパックセクションは互いに隣りに装着されてもよい。接続板は、留め具または他の非恒久的な接続手段５０４を使ってアクチュエータパックセクションに接続されてもよい。留め具は、ボルトまたはねじであってもよい。あるいは、接続手段は、これらを共に引っ張るレバーを有するクランプであってもよい。接続板は、それらの上に位置合わせ特徴部５０５を有してもよい。位置合わせ特徴部により、接続板はアクチュエータパックに正確に装着されることが確実になる。また、接続板の穴または開口が、接続器が存在する場合はアクチュエータと結合できるように、アクチュエータの位置と位置合わせされることが確実になる。接続板には、それを通るスロット５０６または経路が設けられてもよい。スロットまたは経路により、連続体ロボットの腱は接続板を通過できる。経路は開口まで延びてもよいので、腱はアクチュエータへのカラーまたはインターフェースプレートの端から保護できる。接続板には、腱ブレーキが設けられてもよい。これらは、接続板内のカラーの後ろに配置されるクランプであってもよい。これらのブレーキを接続板内に有することで、取扱中に連続体ロボットの能動的もしくは受動的セクションを曲げることができ、接続板内の腱の長さに影響を与えることなく、腱の長さが変化する。取扱時にロボットを曲げることは回避できず、腱に作られたたるみは、取り外し工程を意味するスプール溝からの飛び出し、または腱の接続板内での動きには十分である。ブレーキは手動で作動操作されてもよい。あるいは、ブレーキは、接続板が１つまたは複数のアクチュエータパックから取り外されるとき、自動的に操作してもよい。

図６は、本開示の一態様によるばね式クラッチ板の一例を示す。ばね式クラッチ板６００は、ロボットの腱ケーブルが取り付けられ、接続板から延びる車軸に装着されている。ばね式クラッチ板６００は、ばね６０３の使用によって主板から押し離されるクラッチ板６０２を有する主板６０１を含む。クラッチ板は、１つから６つの間のばねを利用してもよい。好ましくは、これは２つから４つの間のばねであってもよい。ばね式クラッチ板は、溝６０４を有することが示され、これにより、腱はそれらに巻き付けることができる。ばね式クラッチ板は、腱が解放されることを可能にする可逆クランプ６０５が設けられてもよい。これはまた、腱ケーブルの端を固着する口金を有してもよい。腱がばね式クラッチ板に接続されて、ロボット腕部がアクチュエータパックから取り外されるとき、腱の張力を維持できる。ばね式クラッチ板には、アクチュエータパックセクション内のアクチュエータに取り付ける接続器が設けられてもよい。これは、ばねがクラッチ板を接続板の側壁に対して押して、ばねによって発生される力が接触摩擦によるスプール回転に対する抵抗を作り出す。これは、腱内の張力を維持することを助ける。ばねクラッチ板には、より高い摩擦被覆が施されてもよい。クラッチ板のこの被覆は、アクチュエータとの確実な結合を保証する。

図７ａから図７ｄは、アクチュエータパック内のアクチュエータへのばね式クラッチ板の接続例を示す。図７ａでは、接続板７０１は、アクチュエータパック７０２に向かって移動される。この上の摩擦板７０３は、アクチュエータ頭部７０４と接続していない。図７ｂでは、アクチュエータスプール７０５の内側は、接続板上のアクチュエータの腱スプール７０６と位置合わせされる。スプールは、図示されるように、位置合わせを助ける面取りされた縁辺を有してもよい。図７ｃでは、摩擦板がアクチュエータと接触するように載置される。図７ｄでは、係留ボルト７０７がスプールをアクチュエータ上に引き戻し、摩擦ベースのトルク伝達のための荷重を提供する。スプールを定位置にして、アクチュエータは連続体ロボット内で腱を操作できるようになる。これの摩擦板はトルク伝達のための高い一貫した摩擦係数を提供する。摩擦板の摩擦係数は０．７であってもよい。このロボット基部の摩擦板は、アクチュエータに結合されていないときにスプールを定位置に保持するために、ばねによってスプールから押し離される。接続板を取り外すには、係留ボルトは解放され、接続板はアクチュエータパックから取り外すことができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲内で、本明細書に記載の概念を逸脱することなく、様々な修正および改良を行うことができることが理解される。

１０１ 連続体ロボット腕部
１０２、２００、７０２ アクチュエータパック
１０３、２０４、３０１、４０４ａ、４０４ｂ アクチュエータ
１０４ レール
１０５ ケーブル
１０６、１０７、１０８ 関節
２０１、２０２、４０１、４０２ セクション
２０３、３０６ インターフェースプレート
２０５ 位置づけ手段
２０６ 換気部
２０７、４０３、５００、７０１ 接続板
２０８ カラー
２０９ 経路
２１０ 接続器
２１１ 位置づけ部
２１２ 掛合部
３０２ 基板
３０３ 上板
３０４ 接続棒
３０５ ケーブル
３０７、３０８ ボルト
４０３ａ、４０３ｂ 側面
５０１ 開口
５０２ 保護カラー
５０３、６００ ばね式クラッチ板
５０４ 接続手段
５０５ 位置合わせ部
５０６ スロット
６０１ 主板
６０２ クラッチ板
６０３ ばね
６０４ 溝
６０５ 可逆クランプ
７０３ 摩擦板
７０４ アクチュエータ頭部
７０５ アクチュエータスプール
７０６ 腱スプール
７０７ 係留ボルト

Claims (15)

1. 連続体腕部ロボット用のアクチュエータパックであって、複数のアクチュエータパックセクションを備え、各セクションは、筐体およびインターフェースプレートを有し、各セクションは、さらに、それら自体のそれぞれの駆動電子機器に接続される複数のアクチュエータからなる列を含み、前記アクチュエータは前記筐体または前記インターフェースプレートに装着され、前記インターフェースプレートの穴を通して露出した駆動頭部を有し、前記アクチュエータパックの前記セクションは、１つの状態で共に結合されるように構成される、アクチュエータパック。
2. 各アクチュエータパックセクションは、各アクチュエータパックセクションが個々のアクチュエータパックとして動作できるように、前記アクチュエータの前記駆動電子機器を制御する電子回路を含む、請求項１に記載のアクチュエータパック。
3. 前記アクチュエータパックセクションは、前記アクチュエータパックセクション内で前記アクチュエータを駆動するために電子回路を制御するように前記電子回路を共有する、請求項１に記載のアクチュエータパック。
4. 前記アクチュエータパックセクションには、換気部が設けられる、請求項１から３のいずれか一項に記載のアクチュエータパック。
5. 前記アクチュエータは、前記アクチュエータパックセクション内に複数のアクチュエータの対として装着される、請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエータパック。
6. 前記アクチュエータの対は、前記アクチュエータパックセクションの前記筐体に結合された枠に装着された２つのアクチュエータを備える、請求項５に記載のアクチュエータパック。
7. アクチュエータパックの半分同士は、恒久的に共に結合される、請求項１から６のいずれか一項に記載のアクチュエータパック。
8. 前記アクチュエータパックセクションは、非恒久的手段によってオフ状態で共に留めることができ、作業状態で使用するために分離するように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載のアクチュエータパック。
9. 前記アクチュエータパックセクションは、閉状態で前記アクチュエータパックセクションを接合する際に助けとなる位置づけ特徴部を有する、請求項８に記載のアクチュエータパック。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のアクチュエータパックと、その作業状態にある前記アクチュエータパックセクションのうちの少なくとも１つに結合された連続体腕部ロボットと、を備える連続体腕部ロボットシステムであって、前記連続体腕部ロボットは、それらの遠位端で関節に接続され、近位端で前記アクチュエータに接続される腱によって作動されるいくつかの変形可能な関節セクションを備える、連続体腕部ロボットシステム。
11. 前記インターフェースプレートには、前記ロボットの腕部に接続するカラーが設けられる、請求項１０に記載の連続体腕部ロボットシステム。
12. 前記インターフェースプレートには、前記インターフェースプレートの端から延び、かつロボットトラフの腱を動かすために前記アクチュエータのそれぞれに延びる通路を有する切り抜きセクションが設けられる、請求項１０または１１に記載の連続体腕部ロボットシステム。
13. 連続体腕部ロボットシステムであって、ロボット腕部が、連続体腕部ロボットの遠位端の端に接続する接続板であって、一端から、腱の遠位端が通過するいくつかの開口まで延びる切り抜きセクションを有する接続板を備え、前記接続板は、前記接続板がアクチュエータパックセクションに接続されるときに、前記接続板の前記開口が前記アクチュエータパックセクション内でアクチュエータと位置合わせされるために、前記アクチュエータパックセクションと位置合わせされるように構成される、連続体腕部ロボットシステム。
14. 前記接続板には、前記接続板を前記アクチュエータパックセクションと接続させる留め手段が設けられる、請求項１３に記載の連続体腕部ロボットシステム。
15. 前記接続板は、少なくとも２つの面に開口を有するように構成され、アクチュエータパックは、少なくとも２つのアクチュエータパックセクションを備え、前記アクチュエータは、前記接続板の前記開口で、前記腱の前記遠位端に結合する、請求項１３または１４に記載の連続体腕部ロボットシステム。