JP4758119B2 - 非線形弾性機構及びロボット用関節機構 - Google Patents
非線形弾性機構及びロボット用関節機構 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4758119B2 JP4758119B2 JP2005070084A JP2005070084A JP4758119B2 JP 4758119 B2 JP4758119 B2 JP 4758119B2 JP 2005070084 A JP2005070084 A JP 2005070084A JP 2005070084 A JP2005070084 A JP 2005070084A JP 4758119 B2 JP4758119 B2 JP 4758119B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastic
- ball screw
- coil spring
- motor
- torsion coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
Koganezawa, Watanabe and Shimizu, "Antagonistic muscle-like actuator and its application to multi-d.o.f.forearm prosthesis", Advanced Robotics, 1999, vol.12, No.7.8 pp.771-789 Koganezawa, Yamazaki, "Mechanical Stiffness Control of Tendon-Driven Joints", IEEE Inte’l Conf. on Intelligent Robots and Systems, 1999, pp818-825 兵頭、小林、"非線形バネ要素をもつ腱制御手首機構の研究"、日本ロボット学会誌、1993年、vol.11, No.8, pp.1244-1251
ることで、小さなハードウェアサイズで、ロボットの手首関節等の動きと剛性の可変制御を可能とするハードウェアを提供することが可能となる。
における剛性を調整することが可能となる。また、回転駆動装置によって、太陽歯車から遊星歯車、キャリアと駆動力を伝達させることで、エンドエフェクタを自転させることが可能となる。この場合、太陽歯車とキャリアとの関係から大きな減速比を得ることが可能となり、回転駆動装置によって比較的大きなトルクをエンドエフェクタに発生させることが可能となる。
ξ1=k(δ)n
ξ2=k(δ)n
これらの式において、kはバネ定数、δは初期変位であり、nは1以外の数字である。
τ+r{k(δ−rθ)n−k(δ+rθ)n}=0
上記の式において、rは張力ξ1、ξ2が作用する位置と手首関節3の回転中心との距離である。
の結合部では、それぞれの微分値が連続となるようにテーパ面形状が決定される。これにより、テーパ面形状の変化が滑らかとなる。
ータ15によって、ボールネジナット14に異なる二つの動きを行わせることで、非線形弾性機構5における剛性の変化と、その先端の位置の変化を得ることが可能となる。尚、ボールネジナット14において回転モードと直動モードの何れかが行われるかは、ボールネジナット14とボールネジ10との間の摩擦力や、ガイドシャフト13を通してボールネジナット14に外部から伝えられる外力との関係によって決まる。
ールネジナットが上述の直動モードの動作を行う。その結果、非線形弾性機構5が接続されている内歯車31aが傾き、以てエンドエフェクタ32の姿勢が変動する。また、残りの一組の非線形弾性機構5においても、ボールネジナットが直動モードの動きをすべくそれぞれのモータを駆動させることで、エンドエフェクタ32の姿勢をより細かく制御することが可能となる。更に、キャリア用モータ34によって、エンドエフェクタ32を、太陽歯車31dを中心として回転させることも可能である。
2・・・・エンドエフェクタ
3・・・・手首関節
4・・・・アーム本体
5・・・・非線形弾性機構
5a・・・・弾性部材
5b・・・・モータ
5c・・・・腱
6・・・・非線形弾性機構
6a・・・・弾性部材
6b・・・・モータ
6c・・・・腱
10・・・・ボールネジ
11・・・・ねじりコイルバネ
12・・・・伝達板
13・・・・ガイドシャフト
14・・・・ボールネジナット
15・・・・モータ
20・・・・コイルカバー
30、40、50・・・・手首関節機構
31、41、51・・・・遊星歯車機構
31a、41a、51a・・・・内歯車
31b、41b、51b・・・・遊星歯車
31c、41c、51c・・・・キャリア
31d、41d、51d・・・・太陽歯車
32、42、52・・・・エンドエフェクタ
33・・・・キャリア用シャフト
34・・・・キャリア用モータ
43、53・・・・太陽歯車用シャフト
44、54・・・・太陽歯車用モータ
Claims (8)
- モータと、
前記モータによって動力が伝達される入力部と、
前記入力部の動きに対応する出力部と、
前記入力部と前記出力部との間に設けられ、該出力部に外力が加わって該出力部が該入力部へ近づくとバネの圧縮によって該出力部に加えられた外力に対して反力を生み出す弾性特性を有する弾性部材と、を備える機構であって、
前記モータによって前記入力部が第一の動きをするとき、前記弾性部材の弾性特性が該入力部の動きに応じて変化する第一駆動モードと、
前記モータによって前記入力部が前記第一の動きとは異なる第二の動きをするとき、該入力部の動きに連動して前記出力部が変位する第二駆動モードと、
を有し、
前記第一駆動モードでは、前記モータによって前記入力部が回転駆動されることで、前記弾性部材の弾性特性が変化し、
前記第二駆動モードでは、前記モータによって前記入力部が直動されることで、前記出力部が該入力部の動きに連動して直動することを特徴とする非線形弾性機構。 - 前記モータに接続されたボールネジと、該ボールネジに取り付けられるボールネジナットを備え、
前記入力部は前記ボールネジナットであって、
前記ボールネジナットと前記出力部との間には、両者を連結する連結部材と該連結部材と並列にねじりコイルバネが設けられ、
前記弾性部材は前記ねじりコイルバネであって、
前記第一駆動モードでは、前記モータによって前記ボールネジナットが回転駆動されることで前記ねじりコイルバネが捻られてその弾性特性が変化し、
前記第二駆動モードでは、前記モータによって前記ボールネジナットが直動されることで前記連結部材を介して前記出力部が直動することを特徴とする請求項1に記載の非線形弾性機構。 - 前記連結部材は、外表面が前記ボールネジの軸方向に傾斜するテーパ形状を有し、
前記ねじりコイルバネは、該ねじりコイルバネの少なくとも一部が前記連結部材の外表
面に接触した状態で該連結部材を内包し、
前記第一駆動モードでは、前記モータによって前記ボールネジナットを介して前記ねじりコイルバネが捻られて、該ねじりコイルバネが前記連結部材の外表面に接触していない有効展開長さが変化することで、該ねじりコイルバネの弾性特性が変化することを特徴とする請求項2に記載の非線形弾性機構。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の非線形弾性機構を少なくとも三台、且つ並列に備え、
前記非線形弾性機構のそれぞれの出力部が接続された関節装置を有することを特徴とするロボット用関節機構。 - 前記関節装置は、太陽歯車、遊星歯車、内歯車および遊星歯車用のキャリアから構成される遊星歯車機構を有し、該遊星歯車機構に前記非線形弾性機構のそれぞれの出力部が接続され、
前記太陽歯車、前記内歯車、前記キャリアの何れかにロボット用エンドエフェクタが接続されるとともに、該ロボット用エンドエフェクタを回転駆動させる回転駆動装置が設けられることを特徴とする請求項4に記載のロボット用関節機構。 - 前記非線形弾性機構のそれぞれの出力部は前記遊星歯車機構の前記内歯車に接続され、
前記遊星歯車機構の前記太陽歯車にはロボット用エンドエフェクタが接続され、
前記回転駆動装置は、前記遊星歯車機構の前記キャリアを回転駆動することを特徴とする請求項5に記載のロボット用関節機構。 - 前記非線形弾性機構のそれぞれの出力部は前記遊星歯車機構の前記内歯車に接続され、
前記遊星歯車機構の前記キャリアにはロボット用エンドエフェクタが接続され、
前記回転駆動装置は、前記遊星歯車機構の前記太陽歯車を回転駆動することを特徴とする請求項5に記載のロボット用関節機構。 - 前記非線形弾性機構のそれぞれの出力部は前記遊星歯車機構の前記キャリアに接続され、
前記遊星歯車機構の前記内歯車にはロボット用エンドエフェクタが接続され、
前記回転駆動装置は、前記遊星歯車機構の前記太陽歯車を回転駆動することを特徴とする請求項5に記載のロボット用関節機構。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005070084A JP4758119B2 (ja) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | 非線形弾性機構及びロボット用関節機構 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005070084A JP4758119B2 (ja) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | 非線形弾性機構及びロボット用関節機構 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006250296A JP2006250296A (ja) | 2006-09-21 |
JP4758119B2 true JP4758119B2 (ja) | 2011-08-24 |
Family
ID=37091013
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005070084A Expired - Fee Related JP4758119B2 (ja) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | 非線形弾性機構及びロボット用関節機構 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4758119B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016204441A1 (ko) * | 2015-06-15 | 2016-12-22 | 에스지메카트로닉스 | 다관절 로봇의 구동장치 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4852705B2 (ja) * | 2007-02-21 | 2012-01-11 | 国立大学法人東京工業大学 | 可変剛性機構及び該機構を備えたロボット用関節機構 |
JP5062675B2 (ja) * | 2007-08-02 | 2012-10-31 | 国立大学法人東北大学 | 可変剛性を有する関節機構 |
JP5488610B2 (ja) * | 2009-11-12 | 2014-05-14 | 株式会社安川電機 | ロボット |
JP5734043B2 (ja) * | 2011-03-23 | 2015-06-10 | キヤノン株式会社 | リンク機構 |
CN102179821B (zh) * | 2011-06-10 | 2013-03-27 | 北方工业大学 | 一种可调刚度弹性直线伸缩式被动机器人关节 |
JP2014000650A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Canon Inc | 関節駆動機構及びロボットアーム |
CN107000220B9 (zh) * | 2015-02-19 | 2020-04-17 | 奥林巴斯株式会社 | 机械手和机械手系统 |
CN115741771B (zh) * | 2022-11-16 | 2024-04-12 | 安徽工程大学 | 一种单向压紧双边摩擦变刚度柔顺关节及工作方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5529300B2 (ja) * | 1973-06-13 | 1980-08-02 | ||
JPS5547030A (en) * | 1978-09-28 | 1980-04-02 | Nhk Spring Co Ltd | Torsion coil spring device |
JPH04123337A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-23 | Canon Inc | 記録および/または再生を行なう装置 |
JP2569277B2 (ja) * | 1994-06-29 | 1997-01-08 | 川崎重工業株式会社 | 空間3自由度の駆動装置 |
JPH08326864A (ja) * | 1995-05-31 | 1996-12-10 | Pentel Kk | 直線駆動装置 |
-
2005
- 2005-03-11 JP JP2005070084A patent/JP4758119B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016204441A1 (ko) * | 2015-06-15 | 2016-12-22 | 에스지메카트로닉스 | 다관절 로봇의 구동장치 |
US10807232B2 (en) | 2015-06-15 | 2020-10-20 | Angel Robotics Co., Ltd. | Articulated robot actuator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006250296A (ja) | 2006-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4758119B2 (ja) | 非線形弾性機構及びロボット用関節機構 | |
JP5590355B2 (ja) | ロボットハンド及びロボット装置 | |
US5816105A (en) | Three degree of freedom parallel mechanical linkage | |
US7407208B2 (en) | Joint drive mechanism and robot hand | |
US9895798B2 (en) | Device for movement between an input member and an output member | |
US10371128B2 (en) | Compliant actuator | |
JP4144021B2 (ja) | 機械的自重補償装置 | |
KR102009311B1 (ko) | 로봇 핸드 | |
JP2008079371A (ja) | ねじれ紐式アクチュエータ | |
JP2008196566A (ja) | ねじれ紐式アクチュエータ | |
WO2015063524A1 (en) | Twisted cord actuating system for robotic arm | |
JP5521674B2 (ja) | ロボット | |
JP2013148204A (ja) | 関節機構 | |
JP2006247804A (ja) | ロボットアーム | |
JP4442464B2 (ja) | 多関節アーム機構 | |
CN114131644A (zh) | 机械手 | |
EP2337656B1 (en) | Method for remote mechanism actuation and exoskeleton aptic interface based thereon | |
US11628577B2 (en) | Robot hand | |
Chen et al. | Design paradigms based on spring agonists for underactuated robot hands: Concepts and application | |
JP2007216332A (ja) | アクチュエータ、これを用いた指ユニットおよび把持ハンド | |
KR101867763B1 (ko) | 관절기구의 휨 강성 제어장치 | |
JP2002178290A (ja) | ロボットの関節機構 | |
JP2007078036A (ja) | 非円形歯車を用いる非線形弾性要素 | |
Shi et al. | Cable-driven 3-DOF wrist rehabilitation robot with optimized human-robot interaction performance | |
JP2020196091A (ja) | トルク制御が可能なサーボモーター装置システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080303 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100722 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100727 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100909 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110111 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110210 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110510 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110602 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140610 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |