JPWO2018037995A1 - アクチュエータ及びアクチュエータの動作制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このようなアクチュエータには、高速・高トルク・小型軽量・高バックドライバビリティという特性が要求される。
ここで、小型軽量・高トルクを実現するために、減速機を用いたアクチュエータが知られているが、減速機を用いることで、アクチュエータのバックドライバビリティが著しく劣化することとなる。
そこで、ギヤードモータの出力軸にバネやダンパ、クラッチ等の機械部品を連結させた直列弾性アクチュエータが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
この直列弾性アクチュエータは、省エネルギ化及び高バックドライバビリティ化の実現を図るものである。
また、クラッチを連結させたアクチュエータ(例えば、非特許文献2参照)や、バネ及びクラッチを両方利用したアクチュエータ(例えば、非特許文献3参照)等も提案されている。
したがって、減速機を備える従来のアクチュエータにおいては、高速な動作の実現が困難であった。
第1の減速機構を有し、出力動作を行う出力部に対する駆動力を発生する力/トルク源と、
前記力/トルク源によって発生された前記駆動力の伝達経路に設置され、前記駆動力の前記出力部への伝達を制御する伝達制御機構と、
前記駆動力の伝達経路において、前記伝達制御機構が前記駆動力の前記出力部への伝達を制御する点に対し、前記力/トルク源側の位置に一端を連結され、前記出力部側の位置に他端を連結された第1の弾性部材と、
を備えることを特徴とする。
初めに、本発明に係るアクチュエータ及びアクチュエータの動作制御方法に適用される基本的原理について説明する。
図1は、本発明の基本的原理を示すブロック図である。
図1に示すように、本発明に係るアクチュエータ1は、ギヤードモータ10と、クラッチ20と、弾性部材30とを備えている。
即ち、クラッチ20が入力軸20aと出力軸20bとを連結(固定)した状態でギヤードモータ10が出力軸10bを回転させると、出力軸10b(入力軸20a)及び出力軸20bが一体となって回転する。
このとき、ギヤードモータ10が減速機を備えていることから、高トルクでの駆動が可能である。
そして、予め設定された制御条件に応じて、クラッチ20の締結力がゼロとされ、入力軸20aと出力軸20bとの連結が解除されると、出力軸20bには、弾性部材30に蓄積された弾性エネルギによって、ギヤードモータ10による回転方向とは逆方向に回転する力が付与される。
また、アクチュエータ1において、クラッチ20の出力軸20bがギヤードモータ10によって回転されているときに、物体との接触等により外力が加わった場合、クラッチ20を開放し、出力軸20bへの駆動力の伝達を解除することができると共に、弾性部材30によって、クラッチ20の出力軸20bに対し、外力が加わった方向に回転する補助力を付与することができる。
そのため、クラッチ20の開放時に、出力軸20bを外力に応じた方向に高速に回転させることが可能となり、アクチュエータ1のバックドライバビリティを向上させることができる。
このように、本発明によれば、減速機を備えるアクチュエータにおいて、より高速な動作を実現することが可能となる。
次に、アクチュエータ1に求められる物理的特性について説明する。
減速機構を備えることで、小型かつ高出力のアクチュエーション機構が実現される。このとき、ギヤードモータ10を1慣性系とみなし、かつ、ギアでの効率を1とすれば、運動方程式は、式(1)で表される。
ただし、dは微分演算子であり、
Jg=Gr 2・Jm (2)
Dg=Gr 2・Dm (3)
τg fric=Gr・τm fric (4)
θg=1/Gr・θm (5)
である。
αg max=1/Gr・αm max=(Gr・Kt・Im max+τext−τg fric)/Jg (7)
Gg back=θg/τext=1/(Jg・s2+Dg・s) (8)
バックドライバビリティを表す伝達関数のゲインが高ければ高いほど、バックドライバビリティは高いものとなる。なお、実際には、静止摩擦τfricの影響を考えると、等価的なバックドライバビリティのゲインは、式(8)よりも小さくなる。
本発明に係るアクチュエータ1では、減速機により低下したバックドライバビリティ、最大加速度及び最高回転数を回復させるため、図1に示すように、クラッチ20と弾性部材30とを連結させた構成としている。
即ち、ギヤードモータ10の出力軸10bにクラッチ20を連結し、クラッチ20の入力軸20aと出力軸20bとの連結を制御し、等価慣性及び摩擦量を低下させた上で、上述のように弾性部材30に蓄えられた弾性エネルギを運動エネルギに変換することで、本発明に係るアクチュエータ1では高速運動を実現する。
(1)連結状態
連結状態では、アクチュエータ1は、ギヤードモータ10の慣性とクラッチ20の慣性とが一体となって動作するシステムとなり、弾性部材30からの弾性力を抵抗として受けるシステムとなる。連結状態に対応するモードでのアクチュエータ1における運動方程式は、式(9)、(10)のように表される。
(Jg+Jc)d2θc=Gr・Kt・Im+τext−Dg・dθc−K・θc−τg fric (9)
d2θg=d2θc (10)
ただし、Kは弾性部材30のばね定数、添え字cはクラッチ20を表す添え字である。
非連結状態では、ギヤードモータ10の出力が遮断されるため、外力と弾性部材30によるトルクによってのみ動作するシステムとなる。非連結状態に対応するモードでのアクチュエータ1における運動方程式は、式(11)、(12)で表される。
Jc・d2θc=τext−K・θc (11)
Jg・d2θg=Gr・Kt・Im+τext−Dg・dθg−τg fric (12)
ただし、ここではクラッチ20の摩擦はゼロとみなしている。
Gon back=1/((Jg+Jc)・s2+Dg・s+K) (13)
Goff back=1/(Jc・s2+K) (14)
なお、sはラプラス演算子である。
一般に、クラッチ20の慣性Jc及びクラッチ20の摩擦トルクは、高いギア比を有するギヤードモータ10の等価慣性Jg及び摩擦トルクと比較すると十分に小さい。
なお、図2においては、ギヤードモータ10単体のバックドライバビリティ(一点鎖線)、本発明を適用したアクチュエータ1の連結状態におけるバックドライバビリティ(破線)、本発明を適用したアクチュエータ1の非連結状態におけるバックドライバビリティ(実線)をそれぞれ示している。
図2に示すように、本発明を適用したアクチュエータ1の連結状態におけるバックドライバビリティと、ギヤードモータ10単体のバックドライバビリティとを比較すると、高周波領域においては、ほぼ同じ性能を示している。
これは、慣性の影響及び摩擦トルクの影響が、クラッチ20単体のシステム(非連結状態)では小さいことに起因している。
このように、本発明を適用したアクチュエータ1は、動作モードを切り替えることで、ギヤードモータ10の特徴を有する小型軽量・高トルクなシステムと、高いバックドライバビリティを有するシステムとを切り替えることができる。
上述の物理的特性を有するアクチュエータ1において、ギヤードモータ10における最大加速度あるいは最高回転数以上で動作を行う場合、ギヤードモータ10からの出力トルクを弾性部材30に蓄積しておき、動作モードを連結状態から非連結状態に切り替える(即ち、クラッチ20を開放する)。これにより、弾性部材30の弾性エネルギを運動エネルギに変換することで、高速な動作が実現される。
このとき、動作モードが連結状態において、弾性部材30に与えられるトルクをτonとすると、弾性部材30に蓄積される弾性エネルギEkは、式(15)で表される。
Ek=(1/2)・K・(τon/K)2=(1/2)・τon 2/K (15)
Ek=(1/2)・Jc・ωc max2 (16)
そのため、クラッチ20を開放した時の最高速度ωc maxは、式(17)で表される。
ωc max=τon/(Jc・K)1/2 (17)
したがって、ギヤードモータ10の最高速度ωg maxに対して、ωc max>ωg maxとなるように弾性部材30を選定し、ギヤードモータ10からのトルク入力を決定することで、ギヤードモータ10単体よりも高速な運動を実現することが可能となる。
即ち、本発明を適用したアクチュエータ1における非連結状態と連結状態とを使い分けることで、より高いバックドライバビリティ及びより高速な運動を実現することができる。
上述のような基本的原理によってアクチュエータを構成する場合、以下のような機能的構成を備える各種形態の装置として実現することができる。
図3は、本発明のアクチュエータ1の機能的構成を示すブロック図である。
図3に示すように、アクチュエータ1は、支持部110と、力/トルク源120と、伝達機構130と、連結/非連結機構140(伝達制御機構)と、出力軸150と、弾性機構160と、駆動回路170と、計算機180と、電力源190とを備えている。
伝達機構130は、歯車機構を備え、力/トルク源120によって出力される回転を、速度を変化させて出力する。
出力軸150は、連結/非連結機構140から入力される回転を出力する部材である。出力軸150には、弾性機構160の一端が連結されている。また、出力軸150の具体的な形態は、アクチュエータ1の実装目的に応じて種々の構成とすることができ、例えば円盤状の部材、アーム状の部材あるいはドリル状の部材等を有する構成とできる。
電力源190は、バッテリや商用電源等によって構成され、アクチュエータ1が動作を行うための電力を供給する。
なお、このような機能的構成に加え、アクチュエータ1には、種々の付加的な機能を備えることができる。
例えば、力/トルク源120の回転軸(出力軸)、連結/非連結機構140の入力軸及び出力軸、出力軸150等に、これらの回転角度や回転トルクを検出するセンサを適宜備えることが可能である。
以下、上述の機能的構成を有するアクチュエータ1の具体的な実施形態について説明する。
[構成]
図4は、アクチュエータ1の装置構成例を示す外観図である。
図4に示すように、アクチュエータ1は、ギヤードモータ10と、クラッチ20と、複数の弾性部材30とを備えている。
また、本実施形態において、ギヤードモータ10の筐体10aは、板状の第1の支持部B1に固定されており、ギヤードモータ10の出力軸10bはクラッチ20に繋がっている。
また、クラッチ20の出力軸20bは、入力軸20aと連結状態または非連結状態が切り替えられると共に、先端が円盤状に構成されている。そして、出力軸20bの先端を構成する円盤状の部分には、複数の弾性部材30それぞれの一端が連結されている。
本実施形態において、弾性部材30は、2つのコイルばね31,32によって構成され、2つのコイルばね31,32それぞれの一端が、出力軸20bの先端を構成する円盤状の部分において、中心を挟んだ対称の位置x1,x2に連結されている。
次に、動作を説明する。
図4に示す装置構成例のアクチュエータ1が動作する場合、初期状態では、クラッチ20の出力軸20bの回転位置が、基準位置(回転角度0度)に合わせられる。
そして、アクチュエータ1が通常の動作(ギヤードモータ10による出力軸20bの回転駆動)を行う場合、クラッチ20が連結状態とされる。
初期状態からギヤードモータ10がクラッチ20の出力軸20bを回転すると、弾性部材30を構成するコイルばね31,32は、それぞれ自然長から伸長される。このとき、ギヤードモータ10が出力する回転トルクに応じて、コイルばね31,32が伸長する長さが決定される。
すると、クラッチ20が非連結状態に切り替えられ、ギヤードモータ10から出力軸20bへの駆動力の伝達が解除される。これにより、クラッチ20の出力軸20bには、弾性部材30を構成するコイルばね31,32からの弾性力(自然長への復元力)が作用する状態となる。
これにより、クラッチ20の開放時に、出力軸20bをギヤードモータ10による回転方向とは逆方向に高速に回転させることができ、アクチュエータ1のバックドライバビリティを向上させることが可能となる。
即ち、減速機を備えるアクチュエータ1において、より高速な動作を実現することが可能となる。
図5A〜図5Cは、弾性部材による弾性力の入力に対するクラッチ20の出力軸20bの動きについて、図4のアクチュエータ1と、ギヤードモータ10単体とで評価実験を行った結果を示す図である。
なお、図5(A)は角度応答値を示す図、図5(B)は角速度応答値を示す図、図5(C)は移動距離(クラッチ20の出力軸20bの回転角度)と出力する最高回転数との関係を示す図である。
図5A〜図5Cにおいては、0[s]以前までにアクチュエータ1が通常の動作(ギヤードモータ10による出力軸20bの回転駆動)を行い、0[s]〜約0.4[s]においては回転駆動を停止し、弾性部材30にエネルギが蓄えられている状態で保持している。その後、約0.4[s]の時点でクラッチ20を開放した状態を示している。
一方、ギヤードモータ10単体では、出力軸20bの回転速度が、ギヤードモータ10の最大回転速度の範囲に制限される。
即ち、ギヤードモータ10が出力軸20bを回転駆動する角度が大きいほど、本発明におけるアクチュエータ1の効果がより顕著に表れることとなる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
[構成]
図6は、第2実施形態に係るアクチュエータ1の装置構成例を示す外観図である。
図6に示す装置構成例では、ギヤードモータ10の筐体10a及びクラッチ20の出力軸20bの一部に、ほぼ同径のフランジ部が形成され、これらフランジ部の間に、弾性部材30を構成する複数のコイルばねが連結されている。
以下、具体的に説明する。
また、クラッチ20の出力軸20bは、入力軸20aと連結状態または非連結状態が切り替えられると共に、軸方向における一部に、他の部分よりも半径が拡大している外縁が円形のフランジ部21bを備えている。そして、フランジ部21bのフランジ面は、ギヤードモータ10の筐体10aに備えられたフランジ部11aのフランジ面と対向している。
次に、動作を説明する。
図6に示す装置構成例のアクチュエータ1が動作する場合、初期状態では、クラッチ20の出力軸20bの回転位置が基準位置とされる。
そして、アクチュエータ1が通常の動作(ギヤードモータ10による出力軸20bの回転駆動)を行う場合、クラッチ20が連結状態とされる。
初期状態からギヤードモータ10がクラッチ20の出力軸20bを回転すると、弾性部材30を構成するコイルばね30−1〜30−nは、それぞれ自然長から伸長される。このとき、ギヤードモータ10が出力する回転トルクに応じて、コイルばね30−1〜30−nが伸長する長さが決定される。
すると、クラッチ20が非連結状態に切り替えられ、ギヤードモータ10から出力軸20bへの駆動力の伝達が解除される。これにより、クラッチ20の出力軸20bには、弾性部材30を構成するコイルばね30−1〜30−nからの弾性力(自然長への復元力)が作用する状態となる。
これにより、クラッチ20の開放時に、出力軸20bをギヤードモータ10による回転方向とは逆方向に高速に回転させることができ、アクチュエータ1のバックドライバビリティを向上させることが可能となる。
また、本実施形態におけるアクチュエータ1は、クラッチ20の周囲に弾性部材30を構成するコイルばね30−1〜30−nが配置された構成であるため、アクチュエータ1全体を小型化することができる。
上述の実施形態において、アクチュエータ1の出力軸20bに減速機を備え、さらに高トルク化を図ることができる。
図7は、図1の構成を有するアクチュエータ1の出力軸20bに減速機40をさらに備える構成を示すブロック図である。
図7に示すように、出力軸20bに減速機40を備え、弾性部材30の他端を減速機40の出力軸に連結することができる。
この場合、減速機40のギア比が大きいと、外力が入力した場合のバックドライバビリティの低下に繋がることから、減速機40のギア比はより小さく、ギヤードモータ10が有する減速機のギア比はより大きくすることが望ましい。
このような構成とすることで、アクチュエータ1の出力トルクをさらに高めることができる。また、このような構成とした場合、ギヤードモータ10が出力する回転数をさらに調整することも可能となる。
上述の実施形態において、クラッチ20の入力軸20aに一端を連結され、クラッチ20の出力軸20bに他端を連結された弾性部材30Aを備えることができる。
図8は、図1の構成を有するアクチュエータ1において、クラッチ20の入力軸20aと出力軸20bとに連結された弾性部材30Aをさらに備える構成を示すブロック図である。
図8に示すように、弾性部材30Aは、クラッチ20の入力軸20aと出力軸20bとに連結されているため、クラッチ20が連結状態の場合、伸長あるいは圧縮されることなく、クラッチ20の入力軸20a及び出力軸20bと共に回転する。
そして、クラッチ20が非連結状態とされた場合、弾性部材30に蓄積された弾性エネルギによって、クラッチ20の入力軸20aに対して出力軸20bが回転される。このとき、弾性部材30Aは、弾性部材30による出力軸20bの回転を妨げる方向の弾性力を発生する。
このような構成とすることで、クラッチ20が非連結状態とされた場合の出力軸20bの平衡点を変化させることができる。
上述の実施形態において、クラッチ20は入力軸20aと出力軸20bとを連結状態または非連結状態に切り替えるものとしたが、クラッチ20の締結力を調整可能な構成とすることが可能である。
例えば、電磁クラッチの場合、駆動電流量を調整することで、開放状態から固定状態まで、締結力を連続的な値に調整することができる。
このように、クラッチ20の締結力を調整することにより、アクチュエータ1が通常の動作(ギヤードモータ10による出力軸20bの回転駆動)を停止した場合に、ギヤードモータ10による回転方向とは逆方向に出力軸20bが回転する速度を調整することが可能となる。
図9A及び図9Bは、アクチュエータ1が通常の動作(ギヤードモータによる出力軸の回転駆動)を停止したときにクラッチ20の締結力を変化させた場合のクラッチ20の出力軸20bの動きを示す模式図である。
なお、図9Aは角度応答値を示す図、図9Bは角速度応答値を示す図である。
図9A及び図9Bに示すように、クラッチ20の締結力を変化させた場合、アクチュエータ1が通常の動作(ギヤードモータによる出力軸の回転駆動)を停止したときの出力軸20bの動きは、小さい角速度で応答する特性(図9Bにおける特性Q1)から、大きい角速度で応答する特性(図9Bにおける特性Q5)まで、種々の角速度に調整することが可能となる。これにより、速度の応答値について、出力軸20bが最も低い速度で回転する特性(図9Aにおける特性P1)から、高い速度で回転する特性(図9Aにおける特性P5)まで、種々の速度に調整することが可能となる。
上述の実施形態において、アクチュエータ1の出力として回転動作を行う場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、アクチュエータ1の出力として直動動作を行う場合にも、本発明を適用することができる。
図10は、アクチュエータ1の出力として直動動作を行う場合の構成例を示すブロック図である。
図10に示すように、アクチュエータ1は、ギヤードモータ10と、弾性部材30と、ボールねじ50と、ベアリング60と、ボールナット70と、連結・非連結機構80と、出力部90とを備えている。
図10に示すアクチュエータ1は、ボールねじ50を用いた直動機構を構成している。
即ち、ギヤードモータ10は、筐体10aを支持部Bに固定され、出力軸10bがボールねじ50となっている。
このボールねじ50は、ベアリング60によって回転自在に支持されていると共に、ボールねじ50の表面には、ねじ溝が形成されている。
また、ボールねじ50には、ボールねじ50のねじ溝に対応するねじ溝が形成されたボールナット70が挿通されており、ボールねじ50のねじ溝とボールナット70のねじ溝との間にはボールベアリングが設置されている。なお、ボールナット70は、ボールねじ50の回転に対して、一体に回転しないよう回転方向の動きが規制されている。
そのため、ギヤードモータ10の出力軸10bであるボールねじ50が回転すると、ボールナット70はボールねじ50の軸方向に直動運動する。
即ち、ボールナット70がボールねじ50の軸方向において、ギヤードモータ10から離れる方向に直動運動した場合、その移動距離に応じて、弾性部材30が伸長し、弾性エネルギが蓄積される。
連結・非連結機構80は、ボールナット70と出力部90とを係止し、ボールナット70と出力部90とが一体に直動運動する状態(連結状態)と、ボールナット70と出力部90との係止を解除し、ボールナット70に対して出力部90が直動運動の方向に移動(スライド等)する状態(非連結状態)とを切り替える。
このような構成において、ボールナット70に係止された出力部90がボールねじ50の軸方向において、ギヤードモータ10から離れる方向に直動運動すると、その移動距離に応じて、弾性部材30が伸長し、弾性エネルギが蓄積される。
そして、出力部90に、物体との接触等により外力が加わること等に応じて、アクチュエータ1が通常の動作(ギヤードモータによる出力軸の回転駆動)を停止した場合、連結・非連結機構80によって、出力部90のボールナット70に対する係止を解除し、ボールナット70に対して出力部90が直動運動の方向に移動可能な状態とすることができる。このとき、弾性部材30に蓄積された弾性エネルギによって、ギヤードモータ10に近付く方向に移動する補助力を付与することができる。
そのため、連結・非連結機構80によるボールナット70への係止の解除時に、出力部90をギヤードモータ10に近付く方向に高速に移動させることが可能となり、アクチュエータ1のバックドライバビリティを向上させることができる。
即ち、本変形例によれば、減速機を備えるアクチュエータにおいて、より高速な動作を実現することが可能となる。
上述の実施形態において、アクチュエータ1によって、多自由度を有するシステムを実現することができる。
このとき、出力の先端部分に質量が集中することを避けるため、パラレル機構を用いることが有利となる。
図11A及び図11Bは、アクチュエータ1によって、多自由度を有するパラレル機構を構成する場合の構成例を示す模式図である。
図11Aは、1つのアクチュエータ1によって動作するアームを3つ備えるシステム(3モータ/3アームシステム)の構成例を示す図である。
図11Aに示す構成例の場合、互いに直交する3軸の方向に移動可能な3自由度のシステムが実現される。
図11Bは、1つのアクチュエータ1によって動作するアームを6つ備えるシステム(6モータ/6アームシステム)の構成例を示す図である。
図11Bに示す構成例の場合、互いに直交する3軸の方向に移動可能であり、かつ、各軸の周りに回転運動可能な6自由度のシステムが実現される。
なお、図11A及び図11Bに示す構成の他、各種歯車及び各種モータを組み合わせた機構に、上述の原理に基づく本発明を適用することができる。
これらの構成により、出力の先端部分に質量が集中することを避けつつ、多自由度のシステムを実現することができる。また、これらのシステムにおいても、モータの駆動に伴い、弾性部材に弾性エネルギを蓄積しておくと共に、外力が加わること等に応じて、モータの出力の伝達を解除するよう動作させることができる。
これにより、アクチュエータ1が通常の動作(ギヤードモータによる出力軸の回転駆動)を停止した場合に、弾性エネルギによって、モータによる動作とは逆方向に動作させる力を付与することができ、アクチュエータ1のバックドライバビリティを向上させることができる。
即ち、本変形例によれば、減速機を備えるアクチュエータにおいて、より高速な動作を実現することが可能となる。
例えば、図4に示す第1実施形態の構成では、2つのコイルばね31,32それぞれの一端が、出力軸20bの先端を構成する円盤状の部分において、中心を挟んだ対称の位置x1,x2に連結されているものとしたが、これに限られない。即ち、コイルばね31,32を、出力軸20bの先端を構成する円盤状の部分において、中心から異なる距離の位置に連結したり、中心を挟んだ対称の位置以外に連結したりすることが可能である。また、この場合、コイルばね31,32の長さや弾性係数も連結位置に合わせて選択することができる。
例えば、本発明に係るアクチュエータ1は、ヒューマノイドロボットにおける脚の駆動力を発生する装置として設置することができる。この場合、股関節に対して脚を前後に揺動させる軸をアクチュエータ1で駆動する。そして、脚の揺動を高速に行う場合(走行やジャンプ等)には、股関節に対して鉛直下方を回転位置の基準位置として、基準位置から前方に向かう脚の動作及び基準位置から後方に向かう脚の動作を、ギヤードモータ10によって行う。一方、前方または後方に揺動した脚を基準位置に引き戻す動作の際には、クラッチ20を非連結状態とすることにより、弾性部材30の弾性エネルギを用いて、高速な動きを実現する。
これにより、ギヤードモータ10の最大回転速度を超えた回転速度で、脚の揺動を行うことが可能となる。
なお、このような構成とした場合、脚が接地した瞬間に地面からの衝撃を吸収する動作によって、弾性部材30への弾性エネルギの蓄積を行うことができる。
具体的には、クランプホルダによって工具を保持している場合、クランプホルダをギヤードモータ10によって駆動する。そして、クランプホルダにおいて工具を交換する場合には、クラッチ20を非連結状態とすることにより、弾性部材30に蓄積された弾性エネルギによって、クランプホルダによる工具の保持を解除する動作を補助する。
これにより、クランプホルダを小型化できると共に、クランプホルダの動作を高速化することが可能となる。
また、本発明に係るアクチュエータ1は、リハビリテーションロボット(患者のリハビリを補助するロボット)、装着型ロボット(装着した人間の動きを補助するロボット)、義手・義足ロボット(失われた身体の一部を代替するロボット)等に適用することができる。これらのロボットは、人間との接触動作が必要となるため、安全性が高いことが望まれ、即ち、高いバックドライバビリティが要求される。これに対し、本発明に係るアクチュエータ1を用いることで、小型化(ウェアラブル化)を図りつつ、高いバックドライバビリティを併せて実現することができる。
Claims (7)
- 第1の減速機構を有し、出力動作を行う出力部に対する駆動力を発生する力/トルク源と、
前記力/トルク源によって発生された前記駆動力の伝達経路に設置され、前記駆動力の前記出力部への伝達を制御する伝達制御機構と、
前記駆動力の伝達経路において、前記伝達制御機構が前記駆動力の前記出力部への伝達を制御する点に対し、前記力/トルク源側の位置に一端を連結され、前記出力部側の位置に他端を連結された第1の弾性部材と、
を備えることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記第1の弾性部材は、前記力/トルク源の筐体または当該筐体が固定された部分に前記一端を連結され、前記出力部と一体に出力動作を行う部分に前記他端を連結されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記力/トルク源の筐体はフランジ部を有し、
前記出力部は前記フランジ部のフランジ面に対向する対向部を有し、
前記第1の弾性部材は、前記フランジ部のフランジ面に前記一端を連結され、前記対向部に前記他端を連結されていることを特徴とする請求項1または2に記載のアクチュエータ。 - 前記力/トルク源と、前記伝達制御機構と、前記出力部とは、直列に接続され、
前記第1の弾性部材は、前記フランジ部と前記対向部とに挟まれた部分において、前記伝達制御機構の周囲に複数設置されていることを特徴とする請求項3に記載のアクチュエータ。 - 前記伝達制御機構と前記出力部との間に、第2の減速機構をさらに備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項の記載のアクチュエータ。
- 前記伝達制御機構の入力部側に一端を連結され、前記伝達制御機構の出力部側に他端を連結された第2の弾性部材をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のアクチュエータ。
- 減速機構を有し、出力動作を行う出力部に対する駆動力を発生する力/トルク源を備えるアクチュエータの動作制御方法であって、
前記力/トルク源が前記出力部を駆動する動作によって、弾性部材に弾性エネルギを蓄積し、
予め設定された制御条件に応じて、前記力/トルク源から前記出力部への駆動力の伝達を抑制すると共に、前記弾性部材の弾性エネルギによって、前記出力部に対し、前記力/トルク源による駆動方向とは逆方向への動作を補助する力を付与することを特徴とするアクチュエータの動作制御方法。
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