JP6347346B2 - 曲げおよびねじり機構とロボット工学およびエネルギー変換へのその応用 - Google Patents
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Description
− 前記モジュールまたは各前記モジュールは厳密に3つの面を有していてよい。
− 前記縦方向連結部または各前記縦方向連結部は自身の第2終端の近傍で前記横方向連結部または各前記横方向連結部に接続されている。
− 当該機構は、縦走繊維の終端を介して互いに接続された前記一連のモジュールを含んでいてよい。
− 前記直列接続されたモジュールは、当該機構が周期的構造を有するように、互いにほぼ同一であってよい。
− 当該機構は、前記直列接続されたモジュールの少なくとも2つと、前記一連のモジュールのうち最終モジュールと呼ばれる終端モジュールおよび最後から2番目のモジュールと呼ばれる前記最終モジュールの近位モジュールに接続された中子とを含んでいてよく、前記中子は以下の要素、すなわち、各前記モジュール内の縦走繊維と同数の剛性且つ非延伸連結部を有するピラミッド型構造であって、各前記連結部が互いに垂直且つ前記連結部の方向に垂直な各軸の回りの2つの回転自由度で前記最後から2番目のモジュールの各縦走繊維に接続された第1終端、および3つの回転自由度で前記ピラミッドの最上部に接続された第2終端を有するピラミッド型構造と、各前記モジュール内の縦走繊維と同数の連結部を有する星型構造であって、各前記連結部が、前記繊維に並行な軸の回りに1つの回転自由度および前記軸に沿って摺動自由度で前記最終モジュールの各縦走繊に接続された第1終端、および前記星型の中心に堅牢に接続された第2終端を有し、各前記連結部が延伸可能であって前記第1終端を担持する第1セグメントおよび前記第2終端を担持する第2セグメントを有し、前記2つのセグメントが各軸回りの2つの回転自由度で相互接続されていて、前記軸の一方が前記第1または前記第2セグメントのいずれかに平行であって、前記軸の他方が前記第1軸および当該モジュールの縦方向に垂直である星型構造と、前記ピラミッドの最上部に3つの回転自由度で取り付けられ、前記星型の中心に堅牢に取り付けられたシャフトとを含んでいる。
− 前記横方向連結部または少なくとも1つの前記横方向連結部の前記第2終端は、前記第2の縦走繊維に平行に延在してその遠位端の近傍で固定されたカンチレバーに摺動可能に接続されていてよい。
− 前記繊維に平行な軸回りの1つの回転自由度および前記軸に沿った1つの摺動自由度を有する最終(遠位)モジュールMNの各縦走繊維(連結部921上の円筒継手J9212、同様の継手が星型構造の他の連結部に設けられており、横方向連結部2、2’について議論したように、これらの円筒継手は、繊維に平行に延在して前記繊維の遠位端の近傍で接続されたカンチレバーに沿って摺動可能である)、および
− 星型の中心においてシャフト90に堅牢に接続されている。
− 曲線Dは波動機構の瞬間的な形状を示す。
− 曲線Eは機構に沿って伝播する平面波列のエンベロープに対応している。
− 曲線Sは、アクチュエータの瞬間的な変位、または透過的に、横方向連結部の第2終端の瞬間的な摺動変位に対応している。
− 曲線SEは波の一周期にわたる前記瞬間的な変位のエンベロープに対応している。
0−4、1−1’、4−4’ 継手
1、4、1’、4’ 縦走繊維
2、2’ 横方向連結部
3−4 円筒継手
3−32 自在継手
0−1、4−0、32−0 弾性継手
9 中子
32 縦方向連結部
40 カンチレバー
90 シャフト
90−91 頂点
91 ピラミッド型構造
92 星型構造
911、912、913 非延伸連結部
921、922、923 連結部
DS 背部
H 頭部
J911、J912、J913 自在継手
J9212 円筒継手
J9213 回転継手
LS 腰部
M1、...、MN モジュール
P プロセッサ
D、E、S、SE 曲線
SH 横方向バー
SP 脊椎
SW 外洋うねり
Claims (10)
- 少なくとも3つの面を有する管状構造を有する少なくとも1つのモジュールを含む機構であって、前記面の各々が、
− 各々が近位端と呼ばれる第1終端および遠位端と呼ばれる第2終端を有する剛性且つ非延伸の2本の平行な縦走繊維であって、各前記繊維が前記モジュールの2つの隣接する面に共通であり、且つ各前記繊維の前記近位端が近位モジュールと呼ばれる別のモジュールの相同な繊維の遠位端または基台に3つの回転自由度で接続された2本の平行な縦走繊維と、
− 前記2本の縦走繊維を接続する横方向の非延伸連結部であって、前記モジュールの各繊維が横方向連結部の第1終端および別の横方向連結部の第2終端に接続されるように、前記第1繊維に堅牢に接続された第1終端および、前記繊維に沿って1つの摺動自由度およびその回りの1つの回転自由度で前記第2繊維に接続された第2終端を有し、各前記横方向連結部が前記第1終端を担持する第1セグメントおよび前記第2終端を担持する第2セグメントを含み、前記2つのセグメントが第1軸および第2軸それぞれの回りに2つの回転自由度で相互接続されていて、前記第1軸が前記第1または前記第2セグメントのいずれかに平行であって、前記第2軸が前記第1軸および前記モジュールの縦方向の両方に垂直である横方向の非延伸連結部と、
− 前記横方向連結部を、互いに垂直且つ前記縦方向連結部に垂直な各軸回りの3つの回転自由度を有する第1の接続および2つの回転自由度だけを有する第2の接続を介して前記近位モジュールの相同な横方向連結部または前記基台に接続する縦方向連結部と、
− 前記縦方向連結部の長さを変えるアクチュエータ、角柱継手、および前記縦方向連結部の長さの変化を可能にし、且つそのような変化の結果として電力を発生させる発電トランスデューサから選択された装置とを含む機構。 - 前記モジュールまたは各前記モジュールが厳密に3つの面を有する、請求項1に記載の機構。
- 前記縦方向連結部または各前記縦方向連結部が、前記横方向連結部または各前記横方向連結部にその第2終端の近傍で接続されている、請求項1に記載の機構。
- 自身の縦走繊維の終端を介して互いに接続された前記一連のモジュールを含む、請求項1に記載の機構。
- 前記直列接続されたモジュールが、前記機構が周期的構造を有するように、互いにほぼ同一である、請求項4に記載の機構。
- 前記直列接続されたモジュールの少なくとも2つと、前記一連のモジュールのうち最終モジュールと呼ばれる終端モジュールおよび最後から2番目のモジュールと呼ばれる前記最終モジュールの近位モジュールに接続された中子とを含み、前記中子が
− 各前記モジュール内の縦走繊維と同数の剛性且つ非延伸連結部を有するピラミッド型構造であって、各前記連結部が互いに垂直且つ前記連結部の方向に垂直な各軸の回りの2つの回転自由度で前記最後から2番目のモジュールの各縦走繊維に接続された第1終端、および3つの回転自由度で前記ピラミッドの最上部に接続された第2終端を有するピラミッド型構造と、
− 各前記モジュール内の縦走繊維と同数の連結部を有する星型構造であって、各前記連結部が、前記繊維に並行な軸の回りに1つの回転自由度および前記軸に沿って摺動自由度で前記最終モジュールの各縦走繊維に接続された第1終端、および前記星型の中心に堅牢に接続された第2終端を有し、各前記連結部が延伸可能であって前記第1終端を担持する第1セグメントおよび前記第2終端を担持する第2セグメントを有し、前記2つのセグメントが第1軸および第2軸それぞれの回りの2つの回転自由度で相互接続されていて、前記第1軸が前記第1または前記第2セグメントのいずれかに平行であって、前記第2軸が前記第1軸および前記モジュールの縦方向に垂直である星型構造と、
− 前記ピラミッドの最上部に3つの回転自由度で取り付けられ、前記星型の中心に堅牢に取り付けられたシャフトとを含む、請求項1に記載の機構。 - 前記横方向連結部または少なくとも1つの前記横方向連結部の前記第2終端が、前記第2の縦走繊維に平行に延在してその遠位端の近傍で固定されたカンチレバーに摺動可能に接続されている、請求項1に記載の機構。
- 各前記縦方向連結部が、その長さを変えるアクチュエータ、および前記アクチュエータを互いに独立に制御するプロセッサを備えている請求項1〜7のいずれか1項に記載の機構を含む装置。
- 請求項8に記載の装置を含む脊柱を有する人型ロボット。
- 請求項4に記載の機構を用いてエネルギーを変換する方法であって、前記縦方向連結部の少なくとも1つが、前記連結部の縦方向の長さの変化を可能にし、且つそのような変化の結果として電力を発生させる発電トランスデューサを備える方法。
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