JP5380675B2 - Actuator and jumping apparatus using the actuator - Google Patents

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Description

本発明は、ばねと空気の両方の性質を有するアクチュエータ、及びこのアクチュエータを用いた跳躍装置に関する。   The present invention relates to an actuator having both spring and air properties, and a jumping apparatus using the actuator.

従来の跳躍装置の多くは、圧縮空気やばねを用いて、力学的エネルギーを蓄積し、この蓄積した力学的エネルギーを解放することにより、跳躍を実現させている。   Many of the conventional jumping devices use a compressed air or a spring to accumulate mechanical energy, and release the accumulated mechanical energy to realize jumping.

例えば下記特許文献1には、シリンダの一端にピストン状のロッドが出没可能に収納され、シリンダ内にピストン状のロッドを突出方向に付勢するばねが収納されるとともに、シリンダの他端に軸方向に延出してT字状のハンドル軸が設けられ、シリンダの一端側の外周に径方向に延出した足乗せのステップが設けられた跳躍装置(ホッピング)が開示されている。このホッピングによれば、装置に力を与えて空気を圧縮し、この圧縮した空気の反力により、人体を跳躍させることができる。   For example, in Patent Document 1 below, a piston-like rod is housed in one end of a cylinder so as to be able to project and retract, a spring for urging the piston-like rod in a protruding direction is housed in the cylinder, and a shaft is placed in the other end of the cylinder. A jumping device (hopping) is disclosed in which a T-shaped handle shaft extending in the direction is provided, and a step for stepping on the outer periphery on one end side of the cylinder is provided in the radial direction. According to this hopping, a force can be applied to the apparatus to compress the air, and the human body can be jumped by the reaction force of the compressed air.

また、例えば下記特許文献2には、外殻を構成する回転構造体からなるカプセルと、カプセル内に装着された跳躍手段及び回転手段を備えた跳躍装置(跳躍・回転移動体)が開示されている。跳躍手段は、カプセルに対して回転可能に設けたシリンダからなる。また、回転手段は、シリンダをその軸に対して直角なX軸廻り及びY軸廻りにそれぞれ回転させるX軸モータ及びY軸モータからなる。この跳躍・回転移動体によれば、空気圧タンクに圧縮空気を蓄積し、空気圧アクチュエータに圧縮空気を一気に加えることにより、跳躍を実現させている。   Further, for example, Patent Document 2 listed below discloses a capsule composed of a rotating structure constituting an outer shell, a jumping device (a jumping / rotating moving body) provided with jumping means and rotation means mounted in the capsule. Yes. The jumping means comprises a cylinder provided so as to be rotatable with respect to the capsule. The rotating means includes an X-axis motor and a Y-axis motor that rotate the cylinder around the X axis and the Y axis perpendicular to the axis. According to the jumping / rotating moving body, the jumping is realized by accumulating the compressed air in the pneumatic tank and applying the compressed air to the pneumatic actuator at a stroke.

特開2003−135625号公報JP 2003-135625 A 特開2004−9167号公報JP 2004-9167 A

しかしながら、上述した従来の跳躍装置にうち、上記特許文献1に開示される跳躍装置(ホッピング)は、空気をばねのように扱っていることから、大きな反力が発生して人の体重ほどの重量物を跳躍させることが可能となるが、その反力(特にタイミング)を制御することができず、したがって、反力が発生するタイミングでしか跳躍を行うことができないものであった。   However, among the above-described conventional jumping devices, the jumping device (hopping) disclosed in Patent Document 1 handles air like a spring, so that a large reaction force is generated, which is about the weight of a person. Although it is possible to jump a heavy object, the reaction force (particularly timing) cannot be controlled, and therefore, the jump can be performed only at the timing when the reaction force is generated.

また、上記特許文献2に開示される跳躍装置(跳躍・回転移動体)は、跳躍タイミングや跳躍高さなどを制御することはできるが、駆動源となる空気圧アクチュエータに流入可能な圧縮空気の流量や、空気圧アクチュエータが発生可能な力に限界があるため、現時点では、重量が数十kgもあるような重量物を跳躍させるには至っていない。   Further, the jumping device (jumping / rotating moving body) disclosed in Patent Document 2 can control the jumping timing, jumping height, etc., but the flow rate of compressed air that can flow into the pneumatic actuator as a drive source In addition, since there is a limit to the force that can be generated by the pneumatic actuator, at the present time, a heavy object having a weight of several tens of kg has not been jumped.

そこで本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、重量物を跳躍させるとともに、跳躍タイミングが制御可能なばねの性質と、跳躍高さ及び方向が制御可能な空気の性質を有するアクチュエータを提供すること、また、このアクチュエータを用いて、重量物を跳躍させることができ、跳躍タイミング、跳躍高さ及び方向を制御することも可能な跳躍装置を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention has been made in view of the above situation, and has an actuator that jumps a heavy object and has properties of a spring capable of controlling the jump timing and air properties capable of controlling a jump height and direction. It is another object of the present invention to provide a jumping apparatus that can jump a heavy object using this actuator and can control the jump timing, jump height, and direction.

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明に係る請求項1記載のアクチュエータは、二つの支持端2,2の間に繊維を有した中空ゴム材3が配置され、前記中空ゴム材3の内部に圧縮空気が流入されると該中空ゴム材3の径が拡張してその長さが短縮するとともに、前記中空ゴム材3の圧縮空気が流出されると該中空ゴム材3の径が収縮して元の長さに伸長する空気圧ゴム人工筋1(1a)と、
前記中空ゴム材3に圧縮空気を流入してから又は流入しながら、該中空ゴム材3をその長さ方向に外力を付与することにより張力を加えて伸長させた状態とし、該伸長させた状態から外力を解除することにより前記張力を取り除くことで瞬発力を得る外力付与又は解除手段と、
を有することを特徴としている。
Next, means for solving the above problems will be described with reference to the drawings corresponding to the embodiments.
In the actuator according to the first aspect of the present invention, the hollow rubber material 3 having fibers is disposed between the two support ends 2, 2, and when compressed air flows into the hollow rubber material 3, The diameter of the hollow rubber material 3 expands to shorten its length, and when the compressed air of the hollow rubber material 3 flows out, the diameter of the hollow rubber material 3 contracts and expands to the original length. Rubber artificial muscle 1 (1a) ,
The hollow rubber material 3 is stretched by applying an external force in the length direction of the hollow rubber material 3 while injecting compressed air into the hollow rubber material 3 or while flowing, and the stretched state. An external force applying or releasing means for obtaining an instantaneous force by removing the tension by releasing the external force from ,
It is characterized by having .

これまで、空気圧ゴム人工筋1は、中空ゴム材3が短縮することで得られる力を利用して、主に人の腕などの屈筋を補助する装置などに用いられていた。ところが、この場合は、中空ゴム材3に圧縮空気を流入してから又は流入しながら、中空ゴム材3をその長さ方向に張力を加えて伸長させた状態とし、伸長させた状態から加えた張力を取り除くことにより、所望のタイミングでばねのような瞬発力を発生させる。   Until now, the pneumatic rubber artificial muscle 1 has been mainly used in a device for assisting flexor muscles such as a human arm by utilizing a force obtained by shortening the hollow rubber material 3. However, in this case, the compressed air is introduced into the hollow rubber material 3 or while the compressed air is introduced, the hollow rubber material 3 is stretched by applying tension in the length direction thereof, and is added from the stretched state. By removing the tension, an instantaneous force such as a spring is generated at a desired timing.

請求項2記載の跳躍装置は、請求項1記載のアクチュエータを用いた跳躍装置であって、
前記アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aと、他の空気圧ゴム人工筋1bと、その一端部が回動自在に設けられた上腿部材13と、該上腿部材13の他端部に一端部が回動自在に連結された下腿部材16と、該下腿部材16の他端部に一端部が回動自在に連結された足部18と、を備え、
前記アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aは、前記上腿部材13の前側に配置され、該上腿部材13と共に上腿部12を構成し、一方の前記支持端2が前記上腿部材13の回動部14に接続されるとともに、他方の前記支持端2が前記上腿部材13と前記下腿部材16の回動連結部17よりも前側にて該下腿部材16に接続され、
前記他の空気圧ゴム人工筋1bは、前記下腿部材16の後側に配置され、該下腿部材16と共に下腿部15を構成し、一端が前記上腿部材13と前記下腿部材16の回動連結部17よりも後側にて該上腿部材13に接続されるとともに、他端が前記下腿部材16と前記足部18の回動連結部19よりも後側にて該足部18に接続され
前記空気圧ゴム人工筋1aに圧縮空気を流入してから又は流入しながら、前記外力付与又は解除手段による外力付与により前記上腿部材13と前記下腿部材16の連結部17及び前記下腿部材16と前記足部18の連結部19がそれぞれ所定角度回動して、前記上腿部材13と前記下腿部材16のなす角度が狭まるとともに前記下腿部材16と前記足部18のなす角度が狭まることにより、前記空気圧ゴム人工筋1aを伸長させた状態とした跳躍準備姿勢となり、
前記外力付与又は解除手段による外力解除により前記空気圧ゴム人工筋1aに瞬発力を発生させて前記上腿部材13と前記下腿部材16の連結部17及び前記下腿部材16と前記足部18の連結部19がそれぞれ所定角度回動して、前記上腿部材13と前記下腿部材16のなす角度が広がるとともに前記下腿部材16と前記足部18のなす角度が広がることにより跳躍することを特徴としている。
The jumping device according to claim 2 is a jumping device using the actuator according to claim 1,
Pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as the actuator, another pneumatic rubber artificial muscle 1b, an upper leg member 13 having one end thereof rotatably provided, and one end at the other end of the upper leg member 13 A crus member 16 having a part rotatably connected thereto, and a foot part 18 having one end part rotatably connected to the other end of the crus member 16;
The pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as the actuator is disposed on the front side of the upper thigh member 13, and constitutes the upper thigh portion 12 together with the upper thigh member 13, and the one support end 2 is the upper thigh member. And the other support end 2 is connected to the crus member 16 on the front side of the rotational connection part 17 of the crus member 13 and the crus member 16,
The other pneumatic rubber artificial muscle 1b is arranged on the rear side of the crus member 16 and constitutes a crus part 15 together with the crus member 16, and one end of the crus member 13 and the crus member 16 is rotated. It is connected to the upper leg member 13 on the rear side of the connecting part 17 and the other end is connected to the foot part 18 on the rear side of the rotating connecting part 19 of the lower leg member 16 and the foot part 18. Connected ,
The joint part 17 of the upper leg member 13 and the lower leg member 16 and the lower leg member 16 by applying external force by the external force applying or releasing means after flowing compressed air into the pneumatic rubber artificial muscle 1a. When the connecting portion 19 of the foot 18 is rotated by a predetermined angle, the angle between the upper leg member 13 and the lower leg member 16 is narrowed and the angle between the lower leg member 16 and the foot 18 is narrowed. , A jumping ready posture with the pneumatic rubber artificial muscle 1a extended,
When the external force is released by the external force imparting or releasing means, an instantaneous force is generated in the pneumatic rubber artificial muscle 1a to connect the crus member 13 to the crus member 16 and the crus member 16 to the foot 18. Each of the portions 19 rotates by a predetermined angle, and the angle formed by the upper leg member 13 and the lower leg member 16 is widened, and the angle formed by the lower leg member 16 and the foot part 18 is increased to jump. Yes.

すなわち、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aが大腿四頭筋に相当するとともに、他の空気圧ゴム人工筋1bが腓腹筋に相当し、全体として、人の脚の構造を模した跳躍装置となる。   That is, the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator corresponds to the quadriceps femoris muscle, and the other pneumatic rubber artificial muscle 1b corresponds to the gastrocnemius muscle, so that a jumping device simulating the structure of a human leg as a whole is obtained.

アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aの中空ゴム材3に圧縮空気が流入されると、中空ゴム材3は短縮する。このとき、中空ゴム材3の内部圧力は上昇する。短縮する中空ゴム材3に張力を加えて、中空ゴム材3を、高い内部圧力を保持したまま伸長させた状態とする。このとき、跳躍装置10は、人が跳躍しようとして脚を曲げたような姿勢となる。アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aの中空ゴム材3に加えた張力を取り除くと、跳躍装置10は、人が跳躍するような動作で跳躍する。   When compressed air flows into the hollow rubber material 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator, the hollow rubber material 3 is shortened. At this time, the internal pressure of the hollow rubber material 3 increases. Tension is applied to the hollow rubber material 3 to be shortened so that the hollow rubber material 3 is extended while maintaining a high internal pressure. At this time, the jumping device 10 is in a posture in which a leg is bent so as to jump. When the tension applied to the hollow rubber material 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator is removed, the jumping device 10 jumps in such a manner that a person jumps.

また、中空ゴム材3に加えた張力を使用者の所望のタイミングで取り除くことができる。   Further, the tension applied to the hollow rubber material 3 can be removed at a timing desired by the user.

請求項3記載の跳躍装置は、請求項2記載の跳躍装置において、
前記アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aの前記中空ゴム材3に流入される圧縮空気の圧力及び流量を制御可能に設けたことを特徴としている。
The jumping device according to claim 3 is the jumping device according to claim 2,
The pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as the actuator is provided with controllable pressure and flow rate of compressed air flowing into the hollow rubber material 3.

大腿四頭筋に相当する、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aの中空ゴム材3に流入される圧縮空気の圧力及び流量を制御することにより、跳躍高さが制御可能となる。   The jump height can be controlled by controlling the pressure and flow rate of the compressed air flowing into the hollow rubber material 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator corresponding to the quadriceps femoris.

請求項4記載の跳躍装置は、請求項2又は3記載の跳躍装置において、
前記他の空気圧ゴム人工筋1bを構成する中空ゴム材3に流入される圧縮空気の圧力及び流量を制御可能に設けたことを特徴としている。
The jumping device according to claim 4 is the jumping device according to claim 2 or 3,
The pressure and flow rate of the compressed air flowing into the hollow rubber material 3 constituting the other pneumatic rubber artificial muscle 1b is provided so as to be controllable.

腓腹筋に相当する、他の空気圧ゴム人工筋1bの中空ゴム材3に流入される圧縮空気の圧力及び流量を制御することにより、(前後の)跳躍方向が制御可能となる。   By controlling the pressure and flow rate of the compressed air flowing into the hollow rubber material 3 of the other pneumatic rubber artificial muscle 1b, which corresponds to the gastrocnemius, the jump direction (front and back) can be controlled.

請求項5記載の跳躍装置は、請求項2又は3記載の跳躍装置において、
前記他の空気圧ゴム人工筋1bに換えて、伸縮性を有する他の弾性体を備えたことを特徴としている。
The jumping device according to claim 5 is the jumping device according to claim 2 or 3,
Instead of the other pneumatic rubber artificial muscle 1b, another elastic body having elasticity is provided.

他の空気圧ゴム人工筋1bに換えて、伸縮性を有する他の弾性体としても、空気圧ゴム人工筋1bの場合と同様、この弾性体は人の腓腹筋のように機能する。   In place of other pneumatic rubber artificial muscles 1b, other elastic bodies having elasticity can function like human gastrocnemius muscles as in the case of the pneumatic rubber artificial muscles 1b.

本発明に係るアクチュエータによれば、空気圧ゴム人工筋の中空ゴム材に圧縮空気を流入してから又は流入しながら、中空ゴム材をその長さ方向に張力を加えて伸長させた状態とし、伸長させた状態から加えた張力を取り除くことにより、ばねのような瞬発力を発生させる。これにより、空気圧ゴム人工筋は、重量物を跳躍させるとともに、跳躍タイミングが制御可能なばねの性質と、中空ゴム材の内部圧力が制御可能な空気の性質を有するアクチュエータとなる。   According to the actuator according to the present invention, the compressed air is introduced into the hollow rubber material of the pneumatic rubber artificial muscle, or while the compressed air is introduced into the hollow rubber material, the hollow rubber material is stretched by applying a tension in the length direction thereof. By removing the applied tension from the applied state, an instantaneous force such as a spring is generated. Thus, the pneumatic rubber artificial muscle becomes an actuator having the nature of a spring capable of jumping a heavy object and controlling the jump timing and the nature of air capable of controlling the internal pressure of the hollow rubber material.

また、本発明に係る跳躍装置は、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋が大腿四頭筋に相当するとともに、他の空気圧ゴム人工筋が腓腹筋に相当し、全体として、人の脚の構造を模した跳躍装置となる。したがって、本発明に係る跳躍装置によれば、大腿四頭筋に相当する、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋が、上述したように、重量物を跳躍させるとともに、跳躍タイミングが制御可能なばねの性質と、跳躍高さ及び方向が制御可能な空気の性質を有することにより、重量物を跳躍させることができ、跳躍タイミング、跳躍高さ及び方向を制御することも可能となる。   Further, in the jumping device according to the present invention, the pneumatic rubber artificial muscle serving as the actuator corresponds to the quadriceps muscle, and the other pneumatic rubber artificial muscle corresponds to the gastrocnemius muscle, and imitated the structure of a human leg as a whole. It becomes a jumping device. Therefore, according to the jumping device according to the present invention, the pneumatic rubber artificial muscle serving as the actuator corresponding to the quadriceps muscle jumps the heavy object and the spring property capable of controlling the jump timing as described above. Since the jumping height and direction have the property of air that can be controlled, the heavy object can be jumped, and the jumping timing, jumping height, and direction can be controlled.

さらに、大腿四頭筋に相当する、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋の中空ゴム材に流入される圧縮空気の圧力及び流量を制御することにより、跳躍高さが制御可能となる。   Furthermore, the jump height can be controlled by controlling the pressure and flow rate of the compressed air that flows into the hollow rubber material of the pneumatic artificial rubber muscle serving as the actuator corresponding to the quadriceps femoris.

また、腓腹筋に相当する、他の空気圧ゴム人工筋の中空ゴム材に流入される圧縮空気の圧力及び流量を制御することにより、(前後の)跳躍方向が制御可能となる。   Further, by controlling the pressure and flow rate of compressed air flowing into the hollow rubber material of another pneumatic rubber artificial muscle corresponding to the gastrocnemius muscle, the jumping direction (front and back) can be controlled.

さらに、他の空気圧ゴム人工筋に換えて、ばねやワイヤーなどの伸縮性を有する他の弾性体としても、空気圧ゴム人工筋の場合と同様にこの弾性体は人の腓腹筋のように機能し、跳躍装置を跳躍させることができる。   Furthermore, in place of other pneumatic rubber artificial muscles, other elastic bodies having elasticity such as springs and wires, like the pneumatic rubber artificial muscles, this elastic body functions like a human gastrocnemius muscle, Jumping device can be jumped.

(a),(b)空気圧ゴム人工筋の説明図である。(A), (b) It is explanatory drawing of a pneumatic rubber artificial muscle. (a),(b),(c)本発明に係るアクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋の説明図である。(A), (b), (c) It is explanatory drawing of the pneumatic rubber artificial muscle used as the actuator which concerns on this invention. アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋と通常用途の空気圧ゴム人工筋の力の発生タイミングを比較する図(グラフ)である。It is a figure (graph) which compares the generation | occurrence | production timing of the pneumatic rubber artificial muscle used as an actuator with the pneumatic rubber artificial muscle of a normal use. 本発明に係る跳躍装置の実施の形態を示す図(側面図)である。It is a figure (side view) which shows embodiment of the jumping apparatus which concerns on this invention. 同実施の形態の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the embodiment. (a),(b),(c)同実施の形態の跳躍動作を示す図である。(A), (b), (c) It is a figure which shows the jumping operation | movement of the same embodiment. 同実施の形態の跳躍の高さ及び方向を示す図である。It is a figure which shows the height and direction of the jump of the embodiment.

「アクチュエータ」
まず、本発明に係るアクチュエータを図1乃至3を参照して説明する。このアクチュエータには空気圧ゴム人工筋1を用いている。
"Actuator"
First, an actuator according to the present invention will be described with reference to FIGS. A pneumatic rubber artificial muscle 1 is used for this actuator.

図1に示すように、空気圧ゴム人工筋1は、二つの支持端2,2の間にナイロンなどの繊維を有した中空ゴム材3が配置されてなる。この例では、ナイロン繊維は、中空ゴム材3に沿って、その内部に配置されているが、例えばマッキベン型人工筋のように、繊維が中空ゴム材3の外部に配置されていてもよい。空気圧ゴム人工筋1は、いずれか一方の支持端2がチューブ4を介してエアー供給源26に接続されている(図5参照)。特に図1(b)に示すように、エアー供給源26から中空ゴム材3の内部に圧縮空気が流入されると、中空ゴム材3の径が拡張してその長さが短縮する。また、中空ゴム材3のその長さ方向に外力(張力)が加わると、中空ゴム材3の径が収縮して元の長さに伸長するという特性がある。通常、空気圧ゴム人工筋1は、中空ゴム材3が短縮することで得られる力を利用して、主に人の腕などの屈筋を補助する装置などに用いられている。   As shown in FIG. 1, the pneumatic rubber artificial muscle 1 is formed by disposing a hollow rubber material 3 having a fiber such as nylon between two support ends 2 and 2. In this example, the nylon fibers are disposed inside the hollow rubber material 3, but the fibers may be disposed outside the hollow rubber material 3, for example, like a McKibben artificial muscle. One of the support ends 2 of the pneumatic rubber artificial muscle 1 is connected to the air supply source 26 via the tube 4 (see FIG. 5). In particular, as shown in FIG. 1B, when compressed air flows from the air supply source 26 into the hollow rubber member 3, the diameter of the hollow rubber member 3 expands and its length decreases. Further, when an external force (tension) is applied in the length direction of the hollow rubber material 3, there is a characteristic that the diameter of the hollow rubber material 3 is contracted and extended to the original length. Usually, the pneumatic rubber artificial muscle 1 is mainly used for a device for assisting a flexor muscle such as a human arm by using a force obtained by shortening the hollow rubber material 3.

図2(a),(b)に示すように、空気圧ゴム人工筋1は、中空ゴム材3に圧縮空気が流入されていない状態では、中空ゴム材3の内部圧力は1atmである。中空ゴム材3に圧縮空気が流入されると、中空ゴム材3の内部圧力は上昇する。なお、図例では、中空ゴム材3の内部圧力は6atmに上昇する。図2(c)に示すように、空気圧ゴム人工筋1は、短縮する中空ゴム材3に対してその長さ方向に張力を加えると、6atmの高い内部圧力を保持したまま中空ゴム材3を伸長させることができる。このとき、中空ゴム材3は力学的エネルギーが蓄積された状態にある。中空ゴム材3を伸長させた状態から加えた張力を取り除くと、中空ゴム材3は瞬間的に短縮する。これにより、中空ゴム材3に蓄積された力学的エネルギーは解放され、中空ゴム材3からばねのような瞬発力を発生させることができる。このように、空気圧ゴム人工筋1を通常と異なる方法で用いることにより、空気圧ゴム人工筋1は、瞬発力を発生させるアクチュエータとなる。   As shown in FIGS. 2A and 2B, in the pneumatic rubber artificial muscle 1, the internal pressure of the hollow rubber material 3 is 1 atm in a state where compressed air is not flowing into the hollow rubber material 3. When compressed air flows into the hollow rubber material 3, the internal pressure of the hollow rubber material 3 increases. In the illustrated example, the internal pressure of the hollow rubber material 3 rises to 6 atm. As shown in FIG. 2C, when the pneumatic rubber artificial muscle 1 applies tension in the length direction to the hollow rubber material 3 to be shortened, the pneumatic rubber material 3 holds the hollow rubber material 3 while maintaining a high internal pressure of 6 atm. Can be stretched. At this time, the hollow rubber material 3 is in a state where mechanical energy is accumulated. When the tension applied from the stretched state of the hollow rubber material 3 is removed, the hollow rubber material 3 is instantaneously shortened. Thereby, the mechanical energy accumulated in the hollow rubber material 3 is released, and an instantaneous force such as a spring can be generated from the hollow rubber material 3. Thus, by using the pneumatic rubber artificial muscle 1 by a method different from usual, the pneumatic rubber artificial muscle 1 becomes an actuator that generates instantaneous force.

図3に実線にて示すように、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1は、中空ゴム材3を伸長させた状態から張力を取り除いたタイミングt1で瞬間的に高い圧力を得ることができる。すなわち、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1は、ばねと空気の両方の性質を有するようになる。なお、図中の一点鎖線は、比較例として、空気圧ゴム人工筋1を上述した通常の方法で用いて瞬発力を得ようとした場合であるが、この場合は、中空ゴム材3に圧縮空気を流入して所望の圧力に到達するまでに時間がかかり、所望の瞬発力が得られないことがわかる。   As shown by a solid line in FIG. 3, the pneumatic rubber artificial muscle 1 serving as an actuator can instantaneously obtain a high pressure at timing t <b> 1 when the tension is removed from the state in which the hollow rubber material 3 is extended. That is, the pneumatic rubber artificial muscle 1 serving as an actuator has both spring and air properties. In addition, although the dashed-dotted line in a figure is a case where it is going to obtain instantaneous force using the pneumatic rubber artificial muscle 1 by the normal method mentioned above as a comparative example, in this case, it is compressed air to the hollow rubber material 3 It can be seen that it takes time to reach the desired pressure after flowing in, and the desired instantaneous force cannot be obtained.

上述したアクチュエータによれば、空気圧ゴム人工筋1の中空ゴム材3に圧縮空気を流入してから又は流入しながら、中空ゴム材3をその長さ方向に張力を加えて伸長させた状態とし、伸長させた状態から加えた張力を取り除くことにより、所望のタイミングでばねのような瞬発力を発生させる。これにより、空気圧ゴム人工筋1は、重量物を跳躍させるとともに、跳躍タイミングが制御可能なばねの性質と、中空ゴム材3の内部圧力が制御可能な空気の性質を有するアクチュエータとなる。   According to the actuator described above, the compressed air is introduced into the hollow rubber material 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1 or while inflow, the hollow rubber material 3 is stretched by applying tension in its length direction, By removing the applied tension from the extended state, an instantaneous force such as a spring is generated at a desired timing. Thus, the pneumatic rubber artificial muscle 1 becomes an actuator that jumps a heavy object and has a spring property capable of controlling the jump timing and an air property capable of controlling the internal pressure of the hollow rubber material 3.

また、空気圧ゴム人工筋1の中空ゴム材3に蓄積された力学的エネルギーは、圧縮空気による圧力エネルギーと、ばねによる弾性エネルギーの総和であり、空気圧ゴム人工筋1は、これらの二つの力学的エネルギーを同時に利用するため、重量物を跳躍させることに適したアクチュエータとなる。   Further, the mechanical energy accumulated in the hollow rubber material 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1 is the sum of the pressure energy by compressed air and the elastic energy by the spring. Since energy is used simultaneously, the actuator is suitable for jumping heavy objects.

「跳躍装置」
次に、本発明に係る跳躍装置を図4乃至7を参照して説明する。この跳躍装置10は、そのアクチュエータとして、上述したアクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1を用いている。
"Jumping device"
Next, a jumping apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. This jumping device 10 uses the pneumatic rubber artificial muscle 1 serving as the actuator described above as its actuator.

図4に示すように、跳躍装置10は、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1(1a)と、他の空気圧ゴム人工筋1(1b)と、上腿部12と、下腿部15と、足部18とを備え、全体として、人の脚の構造を模した装置となる。   As shown in FIG. 4, the jumping device 10 includes a pneumatic rubber artificial muscle 1 (1a), another pneumatic rubber artificial muscle 1 (1b), an upper leg part 12, a lower leg part 15, As a whole, a device that imitates the structure of a human leg is provided.

また、跳躍装置10の上部には胴部11が設けられている。胴部11は、上腿部12に連結されており、跳躍装置10を例えば二足歩行ロボットの脚に適用した場合にこのロボットの胴体となる。   In addition, a trunk portion 11 is provided on the top of the jumping device 10. The torso 11 is connected to the upper thigh 12, and becomes the torso of the robot when the jumping device 10 is applied to a leg of a biped robot, for example.

上腿部12は、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aと、上腿部材13とを備えている。上腿部材13は、略矩形の長体からなり、その一端部が、回転ジョイント14を介して、胴部11に回動自在に連結されている。回転ジョイント14は、上腿部材13の回動部となる。なお、他端部には下腿部15の下腿部材16が連結されている。アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aは、人体における大腿四頭筋に相当するように、胴部11と下腿部材16の間にて上腿部材13の前側に配置されている。アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aは、一方の支持端2が、上腿部材13の回動部に接続されている。また、他方の支持端2が、上腿部材13と下腿部材15の回動連結部よりも前側にて、下腿部材15に接続されている。   The upper thigh 12 includes a pneumatic rubber artificial muscle 1 a that serves as an actuator, and an upper thigh member 13. The upper thigh member 13 is formed of a substantially rectangular long body, and one end portion of the upper thigh member 13 is rotatably connected to the trunk portion 11 via the rotary joint 14. The rotary joint 14 serves as a rotating part of the upper leg member 13. A crus member 16 of the crus 15 is connected to the other end. The pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator is disposed on the front side of the upper leg member 13 between the trunk 11 and the lower leg member 16 so as to correspond to the quadriceps muscle in the human body. One support end 2 of the pneumatic rubber artificial muscle 1 a serving as an actuator is connected to a rotating portion of the upper leg member 13. Further, the other support end 2 is connected to the crus member 15 on the front side of the rotational connection portion of the crus member 13 and the crus member 15.

下腿部15は、他の空気圧ゴム人工筋1bと、下腿部材16とを備えている。下腿部材16は、略矩形の長体からなり、その一端部が、回転ジョイント17を介して、上腿部材13に回動自在に連結されている。回転ジョイント17は、上腿部材13と下腿部材16の回動連結部となる。なお、他端部には足部18が連結されている。他の空気圧ゴム人工筋1bは、人体における腓腹筋に相当するように、上腿部材13と足部18の間にて下腿部材16の後側に配置されている。他の空気圧ゴム人工筋1bは、その一端、すなわち、一方の支持端2が、上腿部材13と下腿部材16の回動連結部よりも後側にて、上腿部材13に接続されている。また、その他端、すなわち、他方の支持端2が、下腿部材16と足部18の回動連結部よりも後側にて、足部18に接続されている。   The lower leg 15 includes another pneumatic rubber artificial muscle 1 b and a lower leg member 16. The crus member 16 is formed of a substantially rectangular long body, and one end of the crus member 16 is rotatably connected to the crus member 13 via a rotary joint 17. The rotary joint 17 serves as a rotational connection portion between the upper leg member 13 and the lower leg member 16. A foot 18 is connected to the other end. The other pneumatic rubber artificial muscle 1b is arranged on the rear side of the lower leg member 16 between the upper leg member 13 and the foot 18 so as to correspond to the gastrocnemius muscle in the human body. The other pneumatic rubber artificial muscle 1b is connected to the upper thigh member 13 at one end thereof, that is, one support end 2 on the rear side of the rotational connecting portion of the upper thigh member 13 and the lower thigh member 16. ing. Further, the other end, that is, the other support end 2 is connected to the foot 18 on the rear side of the rotational connection portion of the crus member 16 and the foot 18.

足部18は、略矩形の長体部材を備えており、人体における足首に相当する一端部が、回転ジョイント19を介して、下腿部材16の他端部に回動自在に連結されている。回転ジョイント19は、下腿部材16と足部16の回動連結部となる。また、足部18の他端部は、つま先に相当するように、前側を向いて配置されている。   The foot 18 is provided with a substantially rectangular long member, and one end corresponding to the ankle in the human body is rotatably connected to the other end of the crus member 16 via the rotary joint 19. The rotary joint 19 serves as a rotational connection portion between the crus member 16 and the foot 16. Moreover, the other end part of the foot part 18 is arrange | positioned facing the front side so that it may correspond to a toe.

なお、胴部11(胴部材)、上腿部材13、下腿部材16及び足部18(足部材)は、アルミ合金などの軽金属を材料として形成されている。   In addition, the trunk | drum 11 (torso member), the upper leg member 13, the lower leg member 16, and the foot | leg part 18 (foot member) are formed using light metals, such as an aluminum alloy, as a material.

図4及び5に示すように、人体における膝に相当する、上腿部材13と下腿部材16の回動連結部には第一駆動部20が設けられている。第一駆動部20は、モータ21とクラッチ22からなり、モータ21の動力がクラッチ22を介して回転ジョイント17に伝達されるように構成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, a first drive unit 20 is provided at a rotational connection portion of the upper leg member 13 and the lower leg member 16 corresponding to a knee in a human body. The first drive unit 20 includes a motor 21 and a clutch 22, and is configured such that the power of the motor 21 is transmitted to the rotary joint 17 via the clutch 22.

また、人体における足首に相当する、下腿部材16と足部18の回動連結部には第二駆動部23が設けられている。第二駆動部23は、第一駆動部20と同様に、モータ24とクラッチ25からなり、モータ24の動力がクラッチ25を介して回転ジョイント19に伝達されるように構成されている。   In addition, a second drive unit 23 is provided at a rotational connection portion between the crus member 16 and the foot 18 corresponding to the ankle in the human body. Similar to the first drive unit 20, the second drive unit 23 includes a motor 24 and a clutch 25, and is configured such that the power of the motor 24 is transmitted to the rotary joint 19 via the clutch 25.

図4及び5に示すように、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aは、チューブ4を介してエアー供給部26に接続されている。これと同様に、他の空気圧ゴム人工筋1bは、チューブ4を介してエアー供給部26に接続されている。エアー供給部26は、二つ設けられて、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aと他の空気圧ゴム人工筋1bのそれぞれに割り当てるように構成してもよいし、一つだけ設けられて、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aと他の空気圧ゴム人工筋1bを一つで統括するように構成してもよい。   As shown in FIGS. 4 and 5, the pneumatic rubber artificial muscle 1 a serving as an actuator is connected to the air supply unit 26 via the tube 4. Similarly, the other pneumatic rubber artificial muscle 1 b is connected to the air supply unit 26 via the tube 4. Two air supply units 26 may be provided and assigned to each of the pneumatic rubber artificial muscle 1a and the other pneumatic rubber artificial muscle 1b serving as an actuator, or only one air supply unit 26 may be provided. The pneumatic rubber artificial muscle 1a and the other pneumatic rubber artificial muscle 1b may be integrated together.

図4及び5に示すように、跳躍装置10は、上述した第一駆動部20、第二駆動部23及びエアー供給部26,26を制御する制御部27を備えている。また、この制御部27は、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aと他の空気圧ゴム人工筋1bのそれぞれの中空ゴム材3に流入される圧縮空気の圧力及び流量制御を行う。さらに、制御部27は、第一駆動部20と第二駆動部23のそれぞれのモータ21,24及びクラッチ22,25を制御し、外力付与手段として、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aと他の空気圧ゴム人工筋1bのそれぞれの中空ゴム材3,3に外力(張力)を付与する制御を行うとともに、外力解除手段として、中空ゴム材3,3から外力(張力)を取り除くための制御を行う。   As shown in FIGS. 4 and 5, the jumping device 10 includes a control unit 27 that controls the first drive unit 20, the second drive unit 23, and the air supply units 26 and 26 described above. The control unit 27 controls the pressure and flow rate of the compressed air flowing into the hollow rubber material 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1a and the other pneumatic rubber artificial muscle 1b serving as actuators. Furthermore, the control unit 27 controls the motors 21 and 24 and the clutches 22 and 25 of the first drive unit 20 and the second drive unit 23, and as an external force applying unit, the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator and other Control is performed to apply an external force (tension) to each of the hollow rubber materials 3 and 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1b, and control to remove the external force (tension) from the hollow rubber materials 3 and 3 is performed as an external force release means. .

ここから、跳躍装置10の跳躍動作を図6及び7を参照して説明する。図6(a)に示すように、初期状態では、跳躍装置10は待機姿勢となるが、制御部27によって、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aの中空ゴム材3に所定量の圧縮空気が流入され、中空ゴム材3は短縮する。このとき、中空ゴム材3の内部圧力は、1atmから6atm程度に上昇する。   From here, the jumping operation of the jumping apparatus 10 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 6A, in the initial state, the jumping device 10 is in a standby posture, but a predetermined amount of compressed air flows into the hollow rubber material 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator by the control unit 27. Thus, the hollow rubber material 3 is shortened. At this time, the internal pressure of the hollow rubber material 3 increases from about 1 atm to about 6 atm.

図6(b)に示すように、制御部27による第一駆動部20及び第二駆動部23の駆動制御を行い、上腿部材13と下腿部材16の連結部及び下腿部材16と足部18の連結部がそれぞれ所定角度回動し、上腿部材13と下腿部材16のなす角度が狭まるとともに、下腿部材16と足部18のなす角度が狭まり、人が跳躍しようと脚を曲げた姿勢(跳躍準備姿勢)となる。このとき、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aの短縮した中空ゴム材3には、第一駆動部20により張力が付与され(外力付与)、中空ゴム材3は、6atm程度の高い内部圧力を保持したまま伸長される。また、制御部27による圧縮空気の流入制御を行い、他の空気圧ゴム人工筋1bの中空ゴム材3に所定量の圧縮空気が流入される。   As shown in FIG.6 (b), the control part 27 performs drive control of the 1st drive part 20 and the 2nd drive part 23, the connection part of the upper leg member 13 and the lower leg member 16, and the lower leg member 16 and the foot part. Each of the 18 connecting portions is rotated by a predetermined angle, the angle between the upper leg member 13 and the lower leg member 16 is narrowed, and the angle between the lower leg member 16 and the foot part 18 is narrowed so that a person bends the leg to jump. Posture (jumping ready posture). At this time, tension is applied to the hollow rubber material 3 shortened by the pneumatic artificial rubber muscle 1a serving as an actuator by the first driving unit 20 (external force is applied), and the hollow rubber material 3 maintains a high internal pressure of about 6 atm. It is stretched as it is. Moreover, the control part 27 performs inflow control of the compressed air, and a predetermined amount of compressed air flows into the hollow rubber material 3 of the other pneumatic rubber artificial muscle 1b.

跳躍準備姿勢をとった跳躍装置10に対して、所望の跳躍タイミングで、制御部27によって第一駆動部20(モータ21及びクラッチ22)を制御し、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aの中空ゴム材3に加えた張力を取り除く(外力解除)と、中空ゴム材3は瞬間的に短縮してばねのような瞬発力を発生させる。図6(c)に示すように、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aの中空ゴム材3が瞬発力を発生させると、上腿部材13と下腿部材16の回転ジョイント17及び下腿部材16と足部18の回転ジョイント19はそれぞれ回動し、上腿部材13と下腿部材16のなす角度が広がるとともに、下腿部材16と足部18のなす角度が広がり、足部18が地面を蹴るように動作するとともに、上腿部材13と下腿部材16が脚を伸ばすように動作する。すなわち、跳躍装置10は、人が跳躍するような動作で跳躍する。   With respect to the jumping device 10 which has taken the jump ready posture, the control unit 27 controls the first drive unit 20 (the motor 21 and the clutch 22) at a desired jump timing, and the hollow rubber of the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator When the tension applied to the material 3 is removed (release of external force), the hollow rubber material 3 is instantaneously shortened to generate an instantaneous force such as a spring. As shown in FIG. 6C, when the hollow rubber material 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as the actuator generates an instantaneous force, the rotary joint 17 of the upper leg member 13 and the lower leg member 16, and the lower leg member 16 and the foot. The rotation joints 19 of the part 18 are respectively rotated so that the angle formed by the upper leg member 13 and the lower leg member 16 is widened, and the angle formed by the lower leg member 16 and the foot part 18 is widened so that the foot part 18 kicks the ground. While operating, the upper leg member 13 and the lower leg member 16 operate so as to extend their legs. That is, the jumping device 10 jumps with an operation that causes a person to jump.

さらに、他の空気圧ゴム人工筋1bは、上腿部材13と足部18の距離を機構的に制限する二関節筋でもあり、跳躍装置10の重心の動きを直線に近いものにする機能を有する。   Furthermore, the other pneumatic rubber artificial muscle 1b is also a biarticular muscle that mechanically limits the distance between the upper leg member 13 and the foot 18 and has a function of making the movement of the center of gravity of the jumping device 10 close to a straight line. Have.

図7に示すように、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aの中空ゴム材3に流入される圧縮空気の圧力及び流量制御により、この中空ゴム材3の内部圧力を制御することが可能となる。これにより、跳躍装置10の跳躍高さHを制御することができる。   As shown in FIG. 7, the internal pressure of the hollow rubber material 3 can be controlled by controlling the pressure and flow rate of the compressed air flowing into the hollow rubber material 3 of the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator. Thereby, the jump height H of the jump device 10 can be controlled.

また、図7に示すように、他の空気圧ゴム人工筋1bの中空ゴム材3に流入される圧縮空気の圧力及び流量制御により、この中空ゴム材3の内部圧力を制御することが可能となる。これにより、跳躍装置10の前後の跳躍方向を制御することができる。なお、跳躍装置10は、他の空気圧ゴム人工筋1bが軟らかければ前方へ、硬ければ後方へと跳躍する。   Further, as shown in FIG. 7, the internal pressure of the hollow rubber material 3 can be controlled by controlling the pressure and flow rate of the compressed air flowing into the hollow rubber material 3 of another pneumatic rubber artificial muscle 1b. . Thereby, the jump direction before and behind the jumping apparatus 10 can be controlled. The jumping device 10 jumps forward if the other pneumatic rubber artificial muscle 1b is soft, and backward if it is hard.

上述した跳躍装置10によれば、大腿四頭筋に相当する、アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋1aが、ばねと空気の両方の性質を有することにより、重量物を跳躍させることができ、跳躍タイミングを制御することも可能となる。   According to the jumping device 10 described above, the pneumatic rubber artificial muscle 1a serving as an actuator, corresponding to the quadriceps femoris, has both spring and air properties, so that it is possible to jump heavy objects, and jump timing Can also be controlled.

なお、上述した跳躍装置10では、他の空気圧ゴム人工筋1bを腓腹筋に相当するように配置した構成としているが、他の空気圧ゴム人工筋1bに換えて、ばねやワイヤーなどの伸縮性を有する他の弾性体としてもよい。他の弾性体としても、空気圧ゴム人工筋1bの場合と同様にこの弾性体は人の腓腹筋のように機能し、跳躍装置10を跳躍させることができる。他の弾性体を用いた場合、空気圧ゴム人工筋1bのように空気を流入させるものではないため、長さや弾性力の制御を行うことはできないが、安価に得られるという利点がある。   In addition, in the jumping apparatus 10 mentioned above, it is set as the structure which has arrange | positioned the other pneumatic rubber artificial muscle 1b so that it may correspond to a gastrocnemius muscle, However, It replaces with the other pneumatic rubber artificial muscle 1b, and has elasticity, such as a spring and a wire. Other elastic bodies may be used. As another elastic body, as in the case of the pneumatic rubber artificial muscle 1b, this elastic body functions like a human gastrocnemius muscle and can jump the jumping device 10. When another elastic body is used, air is not introduced like the pneumatic rubber artificial muscle 1b. Therefore, the length and elastic force cannot be controlled, but there is an advantage that it can be obtained at a low cost.

また、上述した跳躍装置10を二足歩行ロボットなどに適用すれば、跳躍高さや跳躍タイミングを更に精緻に制御することにより、このロボットを走行させることも可能となる。さらに、このロボットは、地震などの災害により倒壊した家屋などを移動する場合、あるいは、崖などの急激な段差を移動する場合などのように、障害物が多く存在する地形を移動する必要がある場合に、跳躍や走行を駆使することにより、障害物を乗り越えながら素早く進退させることができるようになる。   In addition, if the jumping device 10 described above is applied to a bipedal walking robot or the like, the robot can be run by controlling the jumping height and jumping timing more precisely. Furthermore, this robot needs to move over terrain where there are many obstacles, such as when moving a house that has been destroyed by a disaster such as an earthquake, or when moving a steep step such as a cliff. In this case, it is possible to quickly advance and retreat while overcoming obstacles by making full use of jumping and running.

1…空気圧ゴム人工筋
1a…アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋
1b…他の空気圧ゴム人工筋
2…支持端
3…中空ゴム材
10…跳躍装置
11…胴部
12…上腿部
13…上腿部材
14…回動部となる回転ジョイント
15…下腿部
16…下腿部材
17…回動連結部となる回転ジョイント
18…足部
19…回動連結部となる回転ジョイント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pneumatic rubber artificial muscle 1a ... Pneumatic rubber artificial muscle used as actuator 1b ... Other pneumatic rubber artificial muscles 2 ... Support end 3 ... Hollow rubber material 10 ... Jumping device 11 ... Trunk part 12 ... Upper thigh part 13 ... Upper thigh part Material 14: Rotating joint as a rotating part 15 ... Lower leg part 16 ... Lower leg member 17 ... Rotating joint as a rotating connecting part 18 ... Foot part 19 ... Rotating joint as a rotating connecting part

Claims (5)

二つの支持端の間に繊維を有した中空ゴム材が配置され、前記中空ゴム材の内部に圧縮空気が流入されると該中空ゴム材の径が拡張してその長さが短縮するとともに、前記中空ゴム材の圧縮空気が流出されると該中空ゴム材の径が収縮して元の長さに伸長する空気圧ゴム人工筋と、
前記中空ゴム材に圧縮空気を流入してから又は流入しながら、該中空ゴム材をその長さ方向に外力を付与することにより張力を加えて伸長させた状態とし、該伸長させた状態から外力を解除することにより前記張力を取り除くことで瞬発力を得る外力付与又は解除手段と、
を有することを特徴とするアクチュエータ。
A hollow rubber material having a fiber is disposed between two support ends, and when compressed air flows into the hollow rubber material, the diameter of the hollow rubber material expands and its length decreases, When the compressed air of the hollow rubber material flows out, the diameter of the hollow rubber material contracts and the pneumatic rubber artificial muscle extends to the original length ;
While or flows from the inlet compressed air into the hollow rubber material, a state of being stretched under tension by applying an external force to the hollow rubber material in the longitudinal direction, the external force from the state of being該伸length An external force applying or releasing means for obtaining an instantaneous force by removing the tension by releasing
An actuator comprising:
請求項1記載のアクチュエータを用いた跳躍装置であって、
前記アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋と、他の空気圧ゴム人工筋と、その一端部が回動自在に設けられた上腿部材と、該上腿部材の他端部に一端部が回動自在に連結された下腿部材と、該下腿部材の他端部に一端部が回動自在に連結された足部と、を備え、
前記アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋は、前記上腿部材の前側に配置され、該上腿部材と共に上腿部を構成し、一方の前記支持端が前記上腿部材の回動部に接続されるとともに、他方の前記支持端が前記上腿部材と前記下腿部材の回動連結部よりも前側にて該下腿部材に接続され、
前記他の空気圧ゴム人工筋は、前記下腿部材の後側に配置され、該下腿部材と共に下腿部を構成し、一端が前記上腿部材と前記下腿部材の回動連結部よりも後側にて該上腿部材に接続されるとともに、他端が前記下腿部材と前記足部の回動連結部よりも後側にて該足部に接続され
前記空気圧ゴム人工筋に圧縮空気を流入してから又は流入しながら、前記外力付与又は解除手段による外力付与により前記上腿部材と前記下腿部材の連結部及び前記下腿部材と前記足部の連結部がそれぞれ所定角度回動して、前記上腿部材と前記下腿部材のなす角度が狭まるとともに前記下腿部材と前記足部のなす角度が狭まることにより、前記空気圧ゴム人工筋を伸長させた状態とした跳躍準備姿勢となり、
前記外力付与又は解除手段による外力解除により前記空気圧ゴム人工筋に瞬発力を発生させて前記上腿部材と前記下腿部材の連結部及び前記下腿部材と前記足部の連結部がそれぞれ所定角度回動して、前記上腿部材と前記下腿部材のなす角度が広がるとともに前記下腿部材と前記足部のなす角度が広がることにより跳躍することを特徴とする跳躍装置。
A jumping device using the actuator according to claim 1,
Pneumatic rubber artificial muscle that serves as the actuator, another pneumatic rubber artificial muscle, an upper leg member that is rotatably provided at one end thereof, and one end that is pivoted at the other end of the upper leg member A crus member that is freely connected, and a foot part having one end part rotatably connected to the other end part of the crus member,
A pneumatic rubber artificial muscle serving as the actuator is disposed on the front side of the upper thigh member, and forms an upper thigh with the upper thigh member. And the other support end is connected to the crus member on the front side of the rotational connection part of the crus member and the crus member,
The other pneumatic rubber artificial muscle is disposed on the rear side of the crus member and constitutes a crus part together with the crus member, and one end is posterior to the rotational connecting part of the crus member and the crus member Is connected to the upper leg member, and the other end is connected to the foot part on the rear side of the rotational connection part of the lower leg member and the foot part ,
Connection of the upper leg member and the lower leg member and connection of the lower leg member and the foot part by applying external force by the external force applying or releasing means after or after flowing compressed air into the pneumatic rubber artificial muscle The pneumatic rubber artificial muscle is stretched by rotating the respective parts by a predetermined angle so that the angle between the upper leg member and the lower leg member is narrowed and the angle between the lower leg member and the foot part is narrowed. And jumping ready posture
An instantaneous force is generated in the pneumatic rubber artificial muscle by applying an external force by the external force applying or releasing means, and the connecting part of the upper leg member and the lower leg member and the connecting part of the lower leg member and the foot part are respectively rotated by a predetermined angle. The jumping apparatus is characterized in that the jumping device moves and jumps when an angle formed by the upper leg member and the lower leg member is widened and an angle formed by the lower leg member and the foot part is widened .
請求項2記載の跳躍装置において、
前記アクチュエータとなる空気圧ゴム人工筋の前記中空ゴム材に流入される圧縮空気の圧力及び流量を制御可能に設けたことを特徴とする跳躍装置。
The jumping device according to claim 2,
A jumping device characterized in that the pressure and flow rate of compressed air flowing into the hollow rubber material of the pneumatic rubber artificial muscle serving as the actuator can be controlled.
請求項2又は3又記載の跳躍装置において、
前記他の空気圧ゴム人工筋を構成する中空ゴム材に流入される圧縮空気の圧力及び流量を制御可能に設けたことを特徴とする跳躍装置。
The jumping device according to claim 2 or 3,
A jumping device characterized in that the pressure and flow rate of compressed air flowing into a hollow rubber material constituting the other pneumatic rubber artificial muscle can be controlled.
請求項2又は3記載の跳躍装置において、
前記他の空気圧ゴム人工筋に換えて、伸縮性を有する他の弾性体を備えたことを特徴とする跳躍装置。
In the jumping device according to claim 2 or 3,
A jumping device comprising another elastic body having elasticity instead of the other pneumatic rubber artificial muscle.
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