WO2018164178A1 - 駆動アシスト装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a drive assist device that assists driving by an actuator.
- a drive device equipped with an actuator such as a servo motor is used for a joint portion of a robot hand, a knee joint portion of a biped or quadruped walking robot, or an auxiliary operation device for assisting a human joint operation.
- the required driving force may differ depending on the rotation direction of the actuator. For example, if it is a finger joint part of a robot hand, the gripping direction requires a larger driving force than the opening direction, and if it is a knee joint part of a biped or quadruped walking robot, the extension direction against gravity is the bending direction. A larger driving force is required.
- the conventional driving device described above when used for the left and right knee joints of a biped robot, if the driving devices are installed symmetrically, the rotation direction to which the urging force should be applied is reversed between the right side and the left side. For this reason, it is necessary to prepare another drive device having different urging force application directions at the left and right knee joints.
- the knee bending angle at which the assist of the urging force is most necessary differs between the front and rear knee joints. It is necessary to prepare four types of driving devices including different urging forces.
- the present invention has been proposed to deal with such problems. That is, the present invention has an object to provide a drive assist device that applies an urging force and has versatility that can cope with various installation situations.
- the drive assist device has the following configuration.
- a housing from which an output shaft driven by an actuator protrudes, a connecting member for connecting the output shaft to a driving target, an assist spring having one end fixed to the connecting member and disposed around the output shaft,
- a drive assist device comprising: an assist member fixed to the other end of the assist spring; and an adjustment member assembled to the housing while adjusting the biasing force of the assist spring.
- FIG. 1 is an exploded perspective view (viewed from above) of a drive assist device according to an embodiment of the present invention. It is a disassembled perspective view (figure seen from the lower part) of the drive assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is assembly explanatory drawing (perspective view seen from the upper part) of the drive assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is assembly explanatory drawing (perspective view seen from the lower part) of the drive assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
- FIG. 1 is an overall view of a drive assist device according to an embodiment of the present invention ((a) is a front view, and (b) is an AA cross-sectional view in (a)). It is explanatory drawing which showed the usage example of the drive assistance apparatus which concerns on embodiment of this invention.
- the drive assist device 1 includes an output shaft 2, a housing 3, a connecting member 4, an assist spring 5, an adjustment member 6, and a cover member 7.
- the output shaft 2 is pivotally supported by the housing 3 and is rotationally driven by an actuator M disposed in the housing 3.
- an actuator (servo motor) M is disposed in the housing 3, and the output shaft 2 is connected via a gear train 8 disposed in the housing 3. It is driven.
- the output shaft 2 is not limited to this, and may be rotationally driven by an actuator disposed outside the housing 3.
- the housing 3 includes a cylindrical adjustment member accommodating portion 3 ⁇ / b> A that accommodates the adjustment member 6 around the output shaft 2.
- a plurality of positioning holes 3 ⁇ / b> B are arranged around the output shaft 2 in the adjustment member housing 3 ⁇ / b> A.
- the output shaft 2 has an engaging portion 2 ⁇ / b> A formed at the tip portion.
- the engaging portion 2 ⁇ / b> A engages with the engaged portion 4 ⁇ / b> A of the connecting member 4, so that the connecting member 4 is connected to the output shaft 2.
- the connecting member 4 is a member (horn) that connects the output shaft 2 to the drive target.
- the connecting member 4 includes the above-described engaged portion 4A at the center, and a plurality of engaging holes 4B around it.
- the assist spring 5 is a torsion coil spring disposed so as to be wound around the output shaft 2, and one end portion 5 ⁇ / b> A is extended in the same direction as the output shaft 2, so Engage with the crab.
- the other end 5 ⁇ / b> B of the assist spring 5 is extended in a direction crossing the output shaft 2 and is engaged with the adjustment member 6.
- the adjustment member 6 includes a central hole 6A through which the output shaft 2 and the assist spring 5 pass, and the assist spring 5 is wound by accommodating the columnar outer peripheral edge 6B in the adjustment member accommodating portion 3A of the housing 3.
- the output shaft 2 is supported rotatably.
- the adjustment member 6 includes an engagement protrusion 6C on the back side, and the engagement protrusion 6C is engaged with a positioning hole 3B provided in the adjustment member accommodating portion 3A of the housing 2, Positioned and fixed with respect to the housing 3.
- An engaging groove 6D communicating with the central hole 6A is formed on the back surface side of the adjusting member 6, and the other end 5B of the assist spring 5 is engaged with the engaging groove 6D.
- the adjusting member 6 has a gripping surface 6E on the outer peripheral surface, and the adjusting member 6 can be rotated and adjusted around the output shaft 2 by gripping the gripping surface 6E with a tool such as a spanner.
- the assist spring 5 is disposed in the central hole 6 ⁇ / b> A of the adjustment member 6, and the connecting member 4 is disposed on the adjustment member 6.
- the one end portion 5A of the assist spring 5 is engaged with the engagement hole 4B of the connecting member 4, and the other end portion 5B of the assist spring 5 is engaged with the engagement groove portion 6D communicating with the central hole portion 6A of the adjustment member 6.
- the cover member 7 is put on the outer peripheral edge 6B of the adjustment member 6, and the engagement portion 4A of the connecting member 4 is engaged with the engagement portion 2A of the output shaft 2, while the engagement of the adjustment member 6 is performed.
- the mating protrusion 6C is positioned in the positioning hole 3B of the housing 3, and the cover member 7 is attached to the housing 3 with screws 7A.
- the adjusting member 6 is held in a state where the gripping surface 6E is gripped by a spanner or the like, and the adjusting member 6 is rotated around the output shaft 2 when the connecting member 4 is engaged with the output shaft 2.
- the adjusting member 6 is rotated around the output shaft 2 when the connecting member 4 is engaged with the output shaft 2.
- the drive force of the output shaft 2 that is rotationally driven by the actuator M can be assisted by the twist biasing force of the assist spring 5 only in one direction.
- rattling (backlash) of the output shaft 2 driven via the gear train 8 can be suppressed by constantly applying the biasing force of the assist spring 5 to the output shaft 2.
- the biasing force of the assist spring 5 can be adjusted to an arbitrary state by adjusting the rotation of the adjustment member 6. Adjustment of the urging force by the adjustment member 6 can be performed including the urging direction. Further, by winding the assist spring 5 and changing it to a spring having a different direction, it is possible to easily obtain a spring having a reverse assist direction.
- the drive assist device 1 according to the embodiment of the present invention can apply one drive assist device 1 to various parts having different assist forces and assist directions. Thus, it is possible to provide a versatile drive assist device that can cope with various installation situations.
- FIG. 6 shows an example in which the drive assist device 1 according to the embodiment of the present invention is applied to the knee joint portion of the quadruped walking robot 10.
- the drive assist devices 1 (A) and 1 (B) on the front foot side that are opposite to each other in the assist direction.
- On the rear foot side it is necessary to use drive assist devices 1 (C) and 1 (D) in which an assist force different from that on the front foot side is set and the left and right assist directions are opposite to each other.
- the four drive assist devices 1 (A), 1A, and 4B are simply changed by adjusting the urging force of the assist spring 5 with the adjusting member 6 and changing the winding direction of the assist spring 6 to the left and right.
- 1 (B), 1 (C), and 1 (D) can be handled by one device.
- a drive assist device with a wide application range can be provided.
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Abstract
付勢力を付与する駆動アシスト装置であって、様々な設置状況に対応可能な汎用性のある駆動アシスト装置を提供する。駆動アシスト装置1は、アクチュエータに駆動される出力軸2が突出する筐体3と、出力軸2を駆動対象に連結する連結部材4と、連結部材4に一端が固定され、出力軸2に巻き回されるアシストバネ5と、アシストバネ5の他端が固定され、アシストバネ5の付勢力を調整しながら筐体3に組み付けられる調整部材6とを備える。
Description
本発明は、アクチュエータによる駆動をアシストする駆動アシスト装置に関するものである。
ロボットハンドの関節部や二足又は四足歩行のロボットの膝関節部、或いは人の関節動作を補助する補助動作装置などには、サーボモータなどのアクチュエータを備えた駆動装置が用いられている。このような駆動装置では、アクチュエータの回転方向によって、必要となる駆動力が異なる場合がある。例えば、ロボットハンドの指関節部であれば、握り方向が開き方向より大きな駆動力が必要であり、二足又は四足歩行のロボットの膝関節部であれば、重力に逆らう伸び上がり方向が折り曲げ方向より大きな駆動力が必要になる。
従来、このような駆動装置は、アクチュエータで右回りと左回りの回転駆動を行う際に、大きな駆動力が必要となる側の回転方向に、捻りコイルバネや引っ張りコイルバネによる付勢力が働くようにして、駆動力を付勢力でアシストすることが行われている(例えば、下記特許文献1,2参照)。
前述した従来の駆動装置は、例えば、二足歩行ロボットの左右の膝関節部に用いる場合、左右対称に駆動装置を設置すると、付勢力を付与すべき回転方向が右側と左側で逆になる。このため、左右の膝関節部に付勢力の付与方向が異なる別の駆動装置を用意することが必要になる。また、駆動装置を四足歩行ロボットにおける左右前後の膝関節部に用いる場合には、前後の膝関節部では、付勢力のアシストが最も必要となる膝曲げ角度が異なるので、前述した左右の違いを含めて、付勢力の設定が異なる4種類の駆動装置を用意することが必要になる。
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、付勢力を付与する駆動アシスト装置であって、様々な設置状況に対応可能な汎用性のある駆動アシスト装置を提供すること、などを課題としている。
このような課題を解決するために、本発明による駆動アシスト装置は、以下の構成を具備するものである。
アクチュエータに駆動される出力軸が突出する筐体と、前記出力軸を駆動対象に連結する連結部材と、前記連結部材に一端が固定され、前記出力軸の周りに配置されるアシストバネと、前記アシストバネの他端が固定され、前記アシストバネの付勢力を調整しながら前記筐体に組み付けられる調整部材とを備えることを特徴とする駆動アシスト装置。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
図1~図5に示すように、駆動アシスト装置1は、出力軸2と、筐体3と、連結部材4と、アシストバネ5と、調整部材6と、カバー部材7とを備えている。
出力軸2は、筐体3に軸支されており、筐体3内に配置されるアクチュエータMによって回転駆動される。図示の例では、図5(b)に示すように、筐体3内にアクチュエータ(サーボモータ)Mを配置して、出力軸2は、筐体3内に配置されたギア列8を介して駆動されている。出力軸2は、これに限らず、筐体3外に配置されたアクチュエータによって回転駆動されるものであってもよい。
筐体3は、出力軸2の周りに、調整部材6を収容する円筒状の調整部材収容部3Aを備えている。そして、調整部材収容部3A内には、出力軸2の周りに複数の位置決め孔3Bが配置されている。
出力軸2には、先端部に係合部2Aが形成されており、係合部2Aが、連結部材4の被係合部4Aに係合することで、連結部材4は、出力軸2と一体に回転駆動される。連結部材4は駆動対象に出力軸2を連結する部材(ホーン)である。連結部材4は、中心に前述した被係合部4Aを備え、その回りに複数の係合孔4Bを備えている。
アシストバネ5は、出力軸2の周りに巻回されるように配置される捻りコイルバネであり、一端部5Aが出力軸2と同方向に延長されて、連結部材4の係合孔4Bの何れかに係合する。アシストバネ5の他端部5Bは、出力軸2と交差する方向に延長され、調整部材6に係合される。
調整部材6は、出力軸2及びアシストバネ5を通す中央孔部6Aを備え、円柱状の外周縁6Bを筐体3の調整部材収容部3A内に収めることで、アシストバネ5が巻回された出力軸2の周りに回転自在に支持される。また、調整部材6は、背面側に係合突起6Cを備えており、この係合突起6Cを、筐体2の調整部材収容部3A内に設けられた位置決め孔3Bに係合することで、筐体3に対して位置決め固定される。
調整部材6の裏面側には、中央孔部6Aに連通する係合溝部6Dが形成されており、この係合溝部6Dに、アシストバネ5の他端部5Bが係合される。更に、調整部材6は、外周面に掴み面6Eを備えており、スパナなどの工具で掴み面6Eを掴んで、調整部材6を出力軸2周りに回転調整できるようにしている。
駆動アシスト装置1を組み付ける際には、図3及び図4に示すように、調整部材6の中央孔部6A内にアシストバネ5を配置し、調整部材6の上に連結部材4を配置して、アシストバネ5の一端部5Aを連結部材4の係合孔4Bに係合し、アシストバネ5の他端部5Bを調整部材6の中央孔部6Aに連通する係合溝部6Dに係合する。そして、この状態で、調整部材6の外周縁6Bにカバー部材7を被せて、連結部材4の被係合部4Aを出力軸2の係合部2Aに係合させながら、調整部材6の係合突起6Cを筐体3の位置決め孔3Bに位置決めして、カバー部材7をネジ7Aで筐体3に取り付ける。
この組み付け時に、調整部材6は、スパナ等で掴み面6Eが掴まれた状態で保持されており、連結部材4が出力軸2に係合された段階で、調整部材6を出力軸2の回りに適宜回転することで、アシストバネ5の捻り付勢力を調整しながら、任意の調整状態で筐体3に係合して位置決め固定する。
このような駆動アシスト装置1によると、アクチュエータMによって回転駆動される出力軸2の駆動力を、一方向のみアシストバネ5の捻り付勢力でアシストすることができる。この際、アシストバネ5の付勢力が出力軸2に常時付与されることで、ギア列8を介して駆動される出力軸2のがたつき(バックラッシュ)を抑止することができる。
また、組み付け時には、調整部材6を回転調整することで、アシストバネ5の付勢力を任意の状態に調整することができる。調整部材6による付勢力の調整は、付勢方向を含めた調整が可能になる。更には、アシストバネ5を巻回し方向が異なるバネに変更することで、アシスト方向が逆方向のものを簡単に得ることができる。このように、本発明の実施形態に係る駆動アシスト装置1は、1つの駆動アシスト装置1をアシスト力やアシスト方向が異なる各種部位に適用することができる。これによって、様々な設置状況に対応可能な汎用性のある駆動アシスト装置を提供することができる。
図6は、本発明の実施形態に係る駆動アシスト装置1を四足歩行ロボット10の膝関節部に適用した例を示している。四足歩行ロボット10の膝関節部に用いられる4つのアクチュエータをアシストするには、前足側は、アシスト方向が左右で互いに逆の駆動アシスト装置1(A),1(B)を用いる必要があり、後ろ足側は、前足側とは異なるアシスト力が設定され、左右のアシスト方向が互いに逆の駆動アシスト装置1(C),1(D)を用いる必要がある。このような設置状況に対して、アシストバネ5の付勢力を調整部材6で調整し、アシストバネ6の巻回し方向を左右で異なるものに代えるだけで、4つの駆動アシスト装置1(A),1(B),1(C),1(D)を1つの装置で対応することが可能になる。このように適用範囲の広い駆動アシスト装置を提供することができる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
1:駆動アシスト装置,2:出力軸,2A:係合部,
3:筐体,3A:調整部材収容部,3B:位置決め孔,
4:連結部材,4A:被係合部,4B:係合孔,
5:アシストバネ,5A:一端部,5B:他端部,
6:調整部材,6A:中央孔部,6B:外周縁,
6C:係合突起,6D:係合溝部,6E:掴み面,
7:カバー部材,7A:ネジ,
8:ギア列,10:四足歩行ロボット,M:アクチュエータ
3:筐体,3A:調整部材収容部,3B:位置決め孔,
4:連結部材,4A:被係合部,4B:係合孔,
5:アシストバネ,5A:一端部,5B:他端部,
6:調整部材,6A:中央孔部,6B:外周縁,
6C:係合突起,6D:係合溝部,6E:掴み面,
7:カバー部材,7A:ネジ,
8:ギア列,10:四足歩行ロボット,M:アクチュエータ
Claims (3)
- アクチュエータに駆動される出力軸が突出する筐体と、
前記出力軸を駆動対象に連結する連結部材と、
前記連結部材に一端が固定され、前記出力軸の周りに配置されるアシストバネと、
前記アシストバネの他端が固定され、前記アシストバネの付勢力を調整しながら前記筐体に組み付けられる調整部材とを備えることを特徴とする駆動アシスト装置。 - 前記アシストバネは、前記出力軸の周りに巻回されるように配置された捻りコイルバネであり、前記調整部材は、前記出力軸の回りに回転して前記アシストバネの付勢力を調整し、任意の調整状態で前記筐体に係合されることを特徴とする請求項1記載の駆動アシスト装置。
- 前記出力軸は、前記筐体内に配備されたギア列を介して駆動されることを特徴とする請求項1又は2記載の駆動アシスト装置。
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Legal Events
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Ref document number: 18764658 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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