JP2018144169A - 動作補助装置の駆動装置 - Google Patents
動作補助装置の駆動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018144169A JP2018144169A JP2017041489A JP2017041489A JP2018144169A JP 2018144169 A JP2018144169 A JP 2018144169A JP 2017041489 A JP2017041489 A JP 2017041489A JP 2017041489 A JP2017041489 A JP 2017041489A JP 2018144169 A JP2018144169 A JP 2018144169A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulley
- driving
- rotating shaft
- driven
- drive
- 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.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 65
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 47
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 22
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 14
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 6
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 210000001624 hip Anatomy 0.000 description 3
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 210000004394 hip joint Anatomy 0.000 description 2
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 230000003183 myoelectrical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
【課題】動作補助装置の関節部の回転方向又は回転位相に応じて変速比が変化する動作補助装置の駆動装置を提供する。
【解決手段】人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、回転軸に支持された第1の駆動プーリと、回転軸に支持された第2の駆動プーリと、回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリに巻き付く可撓性の動力伝達部材と、動力伝達部材の中間部が巻き付く従動プーリと、回転軸の回転トルクによる第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、回転軸の回転トルクによる第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて回転軸から従動プーリへの回転伝達比が異なる。
【選択図】図3
【解決手段】人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、回転軸に支持された第1の駆動プーリと、回転軸に支持された第2の駆動プーリと、回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリに巻き付く可撓性の動力伝達部材と、動力伝達部材の中間部が巻き付く従動プーリと、回転軸の回転トルクによる第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、回転軸の回転トルクによる第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて回転軸から従動プーリへの回転伝達比が異なる。
【選択図】図3
Description
本発明は、人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する動作補助装置の駆動装置に関する。
健常者あるいは障害者の動作を支援あるいは補助する動作補助装置としての人体装着型ロボットが知られている。人体装着型ロボットは、例えば、ユーザに装着される関節部と、ユーザの意図又は動作状態を検出するためのセンサと、関節部に付与するトルクを発生する駆動装置と、駆動装置を制御する制御装置とを備えて構成される。例えば駆動装置は、電気式のモータと、モータの高速回転を人体の動作に適した低速回転に変換する減速機とを備える。変速機は、例えば1/50〜1/200の変速比でモータの回転を減速する。かかる駆動装置において、複数のプーリと可撓性のケーブルやワイヤ、ベルト等の動力伝達部材とを含むトルク伝達機構が用いられる場合がある。このようなトルク伝達機構を用いた駆動装置は、駆動装置の配置の自由度を高められるという利点を有する。
ここで、人体装着型ロボットにおいて、関節部の駆動に要求されるトルク又は回転速度が回転方向又は回転位相によって非対称であるという特性を有する。例えば膝関節の前後方向への回転動作を補助するロボットにおいて、脚を踏み込む動作中においては関節を曲げる方向への比較的大きなトルクが必要であり、脚を揺らす動作中においては小さなトルクしか必要とされない一方で比較的速い回転速度が必要になる。従来の駆動装置では、例えば対称形の複数のプーリや、同じ直径の複数のプーリにより構成されて回転方向にかかわらず同じ回転伝達比となるプーリ機構が用いられており、両方向への回転駆動に要求される最大トルクかつ最大速度をカバーし得る高出力のアクチュエータが必要となる。このため、駆動装置が重く高価な装置となったり、エネルギ効率が低下したりする場合があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、動作補助装置の関節部の回転方向又は回転位相に応じて回転伝達比が変化する動作補助装置の駆動装置を提供することにある。
本発明のある観点によれば、人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、回転軸に支持された第1の駆動プーリと、回転軸に支持された第2の駆動プーリと、回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリに巻き付く可撓性の動力伝達部材と、動力伝達部材の中間部が巻き付く従動プーリと、回転軸の回転トルクによる第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、回転軸の回転トルクによる第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて回転軸から従動プーリへの回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置が提供される。
また、本発明の別の観点によれば、人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、回転軸に支持された第1の駆動プーリと、回転軸に支持された第2の駆動プーリと、回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリの回転トルクにより駆動される従動プーリと、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び従動プーリに巻き付く可撓性の第1の動力伝達部材と、両端側がそれぞれ第2の駆動プーリ及び従動プーリに巻き付く可撓性の第2の動力伝達部材と、回転軸の回転トルクによる第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、回転軸の回転トルクによる第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて回転軸から従動プーリへの回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置が提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、回転軸に支持された第1の駆動プーリと、回転軸に支持された第2の駆動プーリと、被駆動軸に支持された第1の従動プーリと、被駆動軸に支持された第2の従動プーリと、回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び第1の従動プーリに巻き付く可撓性の第1の動力伝達部材と、両端側がそれぞれ第2の駆動プーリ及び第2の従動プーリに巻き付く可撓性の第2の動力伝達部材と、回転軸の回転トルクによる第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、回転軸の回転トルクによる第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、被駆動軸の回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて回転軸から被駆動軸への回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置が提供される。
以上説明したように本発明によれば、動作補助装置の関節部の回転方向又は回転位相に応じて回転伝達比を変化させることができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<<1.第1の実施の形態>>
<1−1.駆動装置の構成例>
図1及び図2を参照して、本実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10について説明する。図1及び図2は、動作補助装置の駆動装置10の構成例を示す模式図である。図1は、回転軸17の軸方向に直交する方向から見た駆動装置10の模式図であり、図2は、回転軸17の軸方向に沿って見た駆動装置10の模式図である。
<1−1.駆動装置の構成例>
図1及び図2を参照して、本実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10について説明する。図1及び図2は、動作補助装置の駆動装置10の構成例を示す模式図である。図1は、回転軸17の軸方向に直交する方向から見た駆動装置10の模式図であり、図2は、回転軸17の軸方向に沿って見た駆動装置10の模式図である。
駆動装置10は、可撓性ケーブル9と、第1の駆動プーリ3と、第2の駆動プーリ5と、従動プーリ1と、アクチュエータ11と、減速機15とを備えている。第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5は、共通の回転軸17によって同軸に支持されている。第1の駆動プーリ3は、例えば外周面に、可撓性ケーブル9が巻付く第1の巻付き部3aを有する。また、第2の駆動プーリ5は、例えば外周面に、可撓性ケーブル9が巻付く第2の巻付き部5aを有する。第2の巻付き部5aの直径D2は、第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さくなっている。
可撓性ケーブル9の両端側はそれぞれ第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5に固定又は巻き付けられ、可撓性ケーブル9の中間部は従動プーリ1に巻き付けられている。具体的に、従動プーリ1から導出された可撓性ケーブル9の一端側の部分9aは第1の駆動プーリ3に固定又は巻き付けられ、従動プーリ1から導出された可撓性ケーブル9の他端側の部分9bは第2の駆動プーリ5に固定又は巻き付けられている。可撓性ケーブル9は、第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5の周囲に複数回巻き付けられて固定されていてもよい。
可撓性ケーブル9としては、例えばスチール製又は合成繊維製のケーブルが用いられる。中でも合成繊維製のケーブルは、スチール製のケーブルに比べて、径が比較的小さなプーリへの巻き付き動作における耐久性に優れていることから、小型化が望まれる駆動装置10に適用されるケーブルとしてより好適である。
なお、上記の説明では、可撓性ケーブル9は、一端側の部分9aから他端側の部分9bまで繋がった一本のケーブルであるが、可撓性ケーブル9は、二本に分かれていてもよい。例えば可撓性ケーブルは、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ3と従動プーリ1とに固定された第1の可撓性ケーブル9aと、両端側がそれぞれ第2の駆動プーリ5と従動プーリ1とに固定された第2の可撓性ケーブル9bとを含んでいてもよい。この場合、可撓性ケーブル9a,9bは、第1の駆動プーリ3、第2の駆動プーリ5及び従動プーリ1の周囲に複数回巻き付けられて固定されていてもよい。
アクチュエータ11は、第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5を支持する回転軸17を回転する動力(回転トルク)を出力する。アクチュエータ11は、双方向の回転トルクを出力可能になっている。アクチュエータ11の駆動は、図示しない制御装置により制御される。本実施形態に係る駆動装置10では、アクチュエータ11が出力した回転トルクは減速機15を介して回転軸17に伝達される。アクチュエータ11としては、代表的には電気駆動式のロータリーモータが用いられる。ただし、アクチュエータ11は、ロータリーモータに限られず、例えば電気駆動式のリニアモータとリニアモータの直動運動を回転運動に変換するトルク変換機構とを組み合わせたアクチュエータであってもよい。
減速機15は、アクチュエータ11から出力された回転を、所定の減速比で減速して回転軸17に伝達する。減速機15としては、公知の減速機が適宜用いられる。減速機15は、例えば波動歯車装置であってもよい。
第1の駆動プーリ3への可撓性ケーブル9aの巻付き方向と第2の駆動プーリ5への可撓性ケーブル9bの巻付き方向とは逆になっており、一方の駆動プーリに可撓性ケーブル9が巻き付けられるときに他方の駆動プーリから可撓性ケーブル9が導出される。アクチュエータ11の回転駆動により第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5が双方向に回転することで、回転トルクが可撓性ケーブル9を介して従動プーリ1に伝達される。図2において、回転軸17が時計回りに回転するときに第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9を巻き取り、従動プーリ1が時計回りに回転する。また、回転軸17が反時計回りに回転するときに第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9を巻き取り、従動プーリ1が反時計回りに回転する。これにより、従動プーリ1は、双方向の回転トルクを出力可能になっている。
上述のとおり、第2の駆動プーリ5における第2の巻付き部5aの直径D2は、第1の駆動プーリ3における第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さくなっている。つまり、同じ回転速度で回転軸17をいずれかの方向に回転させたときの第1の駆動プーリ3への可撓性ケーブル9の巻取り量と、第2の駆動プーリ5への可撓性ケーブル9の巻取り量とが異なる。したがって、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9を巻き取る際の回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比は、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9を巻き取る際の回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比よりも大きくなる。これにより、従動プーリ1の回転方向によって回転伝達比が異なる駆動装置10が実現される。
ここで、駆動装置10は、回転軸17が双方向に回転する際の第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の巻取り量及び導出量の差を補償するための補償機構を備える。図3は、本実施形態に係る駆動装置10の補償機構を示す説明図である。図3においては、理解を容易にするために同一の回転軸17に支持された第1の駆動プーリ3と第2の駆動プーリ5とが分離して示されている。
本実施形態に係る駆動装置10は、補償機構として第1のツーウェイクラッチ21、第2のツーウェイクラッチ23及びトーションスプリング25を備えている。第1の駆動プーリ3は、第1のツーウェイクラッチ21を介して回転軸17に支持され、第2の駆動プーリ5は、第2のツーウェイクラッチ23を介して回転軸17に支持されている。また、第1の駆動プーリ3は、可撓性ケーブル9aを第1の駆動プーリ3への巻付き方向に引っ張る張力を付与するトーションスプリング25を備えている。例えばトーションスプリング25の一端が第1の駆動プーリ3に固定され、他端が回転軸17に固定され、中央部が回転軸17に巻き付けられる。
第1のツーウェイクラッチ21は、回転軸17の回転トルクによる第1の駆動プーリ3の回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチに相当する。第1のツーウェイクラッチ21は、回転軸17の回転方向にかかわらず、回転軸17の回転数Naが第1の駆動プーリ3の回転数Nd1よりも大きい場合にロック状態となって、回転軸17の回転トルクを第1の駆動プーリ3に伝達する。一方、第1のツーウェイクラッチ21は、回転軸17の回転方向にかかわらず、回転軸17の回転数Naが第1の駆動プーリ3の回転数Nd1よりも小さい場合にアンロック状態となって、第1の駆動プーリ3を空転させる。
第2のツーウェイクラッチ23は、回転軸17の回転トルクによる第2の駆動プーリ5の回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチに相当する。第2のツーウェイクラッチ23は、回転軸17の回転方向にかかわらず、回転軸17の回転数Naが第2の駆動プーリ5の回転数Nd2よりも大きい場合にロック状態となって、回転軸17の回転トルクを第2の駆動プーリ5に伝達する。一方、第2のツーウェイクラッチ23は、回転軸17の回転方向にかかわらず、回転軸17の回転数Naが第2の駆動プーリ5の回転数Nd2よりも小さい場合にアンロック状態となって、第2の駆動プーリ5を空転させる。
第1のツーウェイクラッチ21及び第2のツーウェイクラッチ23としては、それぞれ公知のツーウェイクラッチを使用することができる。
図3において回転軸17が反時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9aの張力によって第1の駆動プーリ3の回転数Nd1が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、第1のツーウェイクラッチ21はロック状態になり、第1の駆動プーリ3は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを巻き取ることによって従動プーリ1が反時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、可撓性ケーブル9bの張力により回転される第2の駆動プーリ5の回転数Nd2は回転軸17の回転数Naよりも大きくなる。このため、第2のツーウェイクラッチ23はアンロック状態になり、第2の駆動プーリ5は空転状態となって、可撓性ケーブル9bの張力が維持される。このようにして、回転軸17が反時計回りに回転する際の第1の駆動プーリ3による可撓性ケーブル9の巻取り量と、第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の導出量との差が補償される。
また、図3において回転軸17が時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9bの張力によって第2の駆動プーリ5の回転数Nd2が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、第2のツーウェイクラッチ23はロック状態になり、第2の駆動プーリ5は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを巻き取ることによって従動プーリ1が時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比は、回転軸17が反時計回りに回転する場合に比べて小さくなる。
また、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、可撓性ケーブル9aに生じる張力は小さく、回転軸17の回転数Naが第1の駆動プーリ3の回転数Nd1よりも大きくなる。このため、第1のツーウェイクラッチ21はロック状態になり、第1の駆動プーリ3は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。このとき、第1の駆動プーリ3に設けられたトーションスプリング25が、可撓性ケーブル9aを、第1の駆動プーリ3への巻付き方向へと引っ張っている。このため、可撓性ケーブル9aの弛みが抑制され、可撓性ケーブル9aの張力が維持される。このようにして、回転軸17が時計回りに回転する際の第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の巻取り量と、第1の駆動プーリ3による可撓性ケーブル9の導出量との差が補償される。
以上のように、本実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10は、従動プーリ1の回転方向によって回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比を異ならせることができる。このため、駆動装置10は、同じ回転速度で回転軸17を駆動した場合であっても、従動プーリ1の回転方向によって、動作補助装置の関節部の回転速度及び回転トルクを変えることができる。したがって、従動プーリ1をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。
<1−2.動作補助装置への適用例>
次に、図4を参照して、上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10を、動作補助装置としての人体装着ロボット100に適用した例について説明する。図4は、駆動装置10のアクチュエータ11が生成する動力により能動関節部120を回動させる人体装着ロボット100の一例を示す説明図である。図4は、理解を容易にするために示した模式図であって、駆動装置10は実際には例えばケースやバック等に収容されて人体の腰や背中に配置されてもよく、あるいは能動関節部120に隣接して配置されてもよい。
次に、図4を参照して、上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10を、動作補助装置としての人体装着ロボット100に適用した例について説明する。図4は、駆動装置10のアクチュエータ11が生成する動力により能動関節部120を回動させる人体装着ロボット100の一例を示す説明図である。図4は、理解を容易にするために示した模式図であって、駆動装置10は実際には例えばケースやバック等に収容されて人体の腰や背中に配置されてもよく、あるいは能動関節部120に隣接して配置されてもよい。
図示した人体装着ロボット100は、能動関節部120と、受動関節部123と、受動関節部123を介して連結された第1のアーム部112及び第2のアーム部114と、能動関節部120を介して第2のアーム部114に連結された第3のアーム部116とを有する。受動関節部123は、人体の腰関節の側方に位置して、第1のアーム部112と第2のアーム部114とを回動可能に連結する。能動関節部120は、人体の膝関節の側方に位置して、第2のアーム部114と第3のアーム部116とを回動可能に連結する。
第1のアーム部112の上部は、人体の腰に巻き付けられる装着ベルト102に固定されている。また、第2のアーム部114の下部は、人体の大腿部に巻き付けられる装着ベルト104に固定されている。また、第3のアーム部116の下部は、人体の下腿部に巻き付けられる装着ベルト106に固定されている。能動関節部120には従動プーリ1が設けられ、能動関節部120を中心とする第2のアーム部114と第3のアーム部116との相対回転は、可撓性ケーブル9を介して、駆動装置10により駆動される。
例えば、能動関節部120の従動プーリ1には2本の可撓性ケーブル9a,9bが接続され、いずれか一方の可撓性ケーブルを能動関節部120に向けて送り出し、他方の可撓性ケーブルを能動関節部120から後退させることにより、第2のアーム部114に対して第3のアーム部116が、時計回りあるいは反時計回りに回動する。可撓性ケーブル9a,9bのそれぞれの端部は、駆動装置10の第1の駆動プーリ3又は第2の駆動プーリ5に固定又は巻き付けられている。図示した可撓性ケーブル9a,9bは、ワイヤや樹脂等からなるケーブルをカバー131,132により被覆したボーデンケーブルとして構成され、カバー131,132の一端部が第2のアーム部114に固定されて可撓性ケーブル9a,9bの先端が能動関節部120に対して進退可能になっている。可撓性ケーブル9a,9bは、従動プーリ1に巻き付けられて導出された1本の可撓性ケーブル9であってもよい。
かかる人体装着ロボット100において、例えばユーザ(装着者)が歩行する際に、第3のアーム部116を能動関節部120を中心に時計回りに回動させることにより、ユーザの足の踏み込み動作が補助される。例えば図示しない制御装置が、筋電位センサやユーザの足の動きを検出するセンサ等によりユーザの足の踏み込み意思を検出すると、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを巻き取るようにアクチュエータ11を駆動する。これにより、可撓性ケーブル9aが能動関節部120から後退する一方、可撓性ケーブル9bが能動関節部120に向けて送出される。その結果、従動プーリ1が反時計回りに回転し、第3のアーム部116が能動関節部120を中心に反時計回りに回動して、ユーザが足を踏み込んでから足を蹴り上げるまでの動作を補助する力が発生する。
逆に、ユーザが足を蹴り上げた後に足を下ろそうとしている場合、図示しない制御装置は、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを巻き取るようにアクチュエータ11を駆動する。これにより、可撓性ケーブル9bが能動関節部120から後退する一方、可撓性ケーブル9aが能動関節部120に向けて送出される。その結果、従動プーリ1が時計回りに回転し、第3のアーム部116が能動関節部120を中心に時計回りに回動して、ユーザが足を蹴り上げてから足を下ろすまでの動作を補助する力が発生する。
このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、ユーザが足を踏み込んでから足を蹴り上げるまでの動作を補助する間の能動関節部120の回転速度又は回転トルクが相対的に大きくなる。一方、ユーザが足を蹴り上げてから足を下ろすまでの動作を補助する間の能動関節部120の回転速度又は回転トルクが相対的に小さくなる。したがって、人体の動作に応じて要求される補助力に応じて能動関節部120の回転速度又は回転トルクを変化させることができる。このため、能動関節部120をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。
<1−3.変形例>
ここまでに説明した上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10においては種々の変形が可能である。以下、上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10の変形例の幾つかを説明する。
ここまでに説明した上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10においては種々の変形が可能である。以下、上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10の変形例の幾つかを説明する。
(1−3−1.第1の変形例)
第1の変形例に係る動作補助装置の駆動装置は、補償機構の構成が上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10とは異なる。図5は、第1の変形例に係る駆動装置70の補償機構を示す模式図であって、上記の図3に対応する図となっている。図5においては、理解を容易にするために同一の回転軸17に支持された第1の駆動プーリ3と第2の駆動プーリ5とが分離して示されている。
第1の変形例に係る動作補助装置の駆動装置は、補償機構の構成が上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10とは異なる。図5は、第1の変形例に係る駆動装置70の補償機構を示す模式図であって、上記の図3に対応する図となっている。図5においては、理解を容易にするために同一の回転軸17に支持された第1の駆動プーリ3と第2の駆動プーリ5とが分離して示されている。
駆動装置70は、補償機構としてワンウェイクラッチ71、ツーウェイクラッチ23及びトーションスプリング75を備えている。第1の駆動プーリ3は、ワンウェイクラッチ71を介して回転軸17に支持され、第2の駆動プーリ5は、ツーウェイクラッチ23を介して回転軸17に支持されている。また、第1の駆動プーリ3は、第1の駆動プーリ3を可撓性ケーブル9aの巻付き方向に引っ張る張力を付与するトーションスプリング75を備えている。例えばトーションスプリング75の一端が第1の駆動プーリ3に固定され、他端が回転軸17に固定され、中央部が回転軸17に巻き付けられる。ツーウェイクラッチ23は、上記実施形態に係る第2のツーウェイクラッチ23に相当するため、以下説明を省略する。
ワンウェイクラッチ71は、回転軸17の回転トルクによる第1の駆動プーリ3の回転駆動又は空転を切り替える第1のクラッチに相当する。ワンウェイクラッチ71は、回転軸17に対して一の方向への第1の駆動プーリ3の相対回転を許容し、他の方向への第1の駆動プーリ3の相対回転を抑制する。具体的に、ワンウェイクラッチ71は、第1の駆動プーリ3が回転軸17に対して図5の時計回りの方向に相対回転するときにロック状態となって、回転軸17の回転トルクを第1の駆動プーリ3に伝達する。一方、ワンウェイクラッチ71は、第1の駆動プーリ3が回転軸17に対して図5の反時計回りの方向に相対回転するときにアンロック状態となって、第1の駆動プーリ3を空転させる。
図5において回転軸17が反時計回りに回転する場合、ワンウェイクラッチ71はロック状態になり、第1の駆動プーリ3は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを巻き取ることによって従動プーリ1が反時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、可撓性ケーブル9bの張力により回転される第2の駆動プーリ5の回転数Nd2は回転軸17の回転数Naよりも大きくなる。このため、ツーウェイクラッチ23はアンロック状態になり、第2の駆動プーリ5は空転状態となって、可撓性ケーブル9bの張力が維持される。このようにして、回転軸17が反時計回りに回転する際の第1の駆動プーリ3による可撓性ケーブル9の巻取り量と、第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の導出量との差が補償される。
また、図5において回転軸17が時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9bの張力によって第2の駆動プーリ5の回転数Nd2が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、ツーウェイクラッチ23はロック状態になり、第2の駆動プーリ5は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを巻き取ることによって従動プーリ1が時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比は、回転軸17が反時計回りに回転する場合に比べて小さくなる。
また、回転軸17が時計回りに回転する場合、ワンウェイクラッチ71はアンロック状態になり、第1の駆動プーリ3は空転するが、従動プーリ1に巻き取られる可撓性ケーブル9aの張力によって第1の駆動プーリ3は時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、第1の駆動プーリ3の回転数Nd1は回転軸17の回転数Naよりも小さくなるため、第1の駆動プーリ3は回転軸17上を空転しながら時計回りに回転する。このため、可撓性ケーブル9aの弛みが抑制され、可撓性ケーブル9aの張力が維持される。このようにして、回転軸17が時計回りに回転する際の第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の巻取り量と、第1の駆動プーリ3による可撓性ケーブル9の導出量との差が補償される。
以上のように、第1の変形例に係る動作補助装置の駆動装置70は、従動プーリ1の回転方向によって回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比を異ならせることができる。このため、駆動装置10は、同じ回転速度で回転軸17を駆動した場合であっても、従動プーリ1の回転方向によって、動作補助装置の関節部の回転速度及び回転トルクを変えることができる。したがって、従動プーリ1をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。
(1−3−2.第2の変形例)
第2の変形例に係る動作補助装置の駆動装置は、従動プーリ1の回転方向に代えて、あるいは、回転方向と併せて、回転位相に応じて回転伝達比が異なる駆動装置である。図6〜図8は、第2の変形例に係る動作補助装置の駆動装置の駆動プーリとして用いられるプーリの構成例を示している。
第2の変形例に係る動作補助装置の駆動装置は、従動プーリ1の回転方向に代えて、あるいは、回転方向と併せて、回転位相に応じて回転伝達比が異なる駆動装置である。図6〜図8は、第2の変形例に係る動作補助装置の駆動装置の駆動プーリとして用いられるプーリの構成例を示している。
図6〜図8に示したプーリ61,63,65は、いずれも可撓性ケーブルの巻付き部61a,63a,65aの半径rが回転位相によって異なっている。図6に示すプーリ61は、回転位相θに応じて可撓性ケーブルの巻付き部61aの半径rが滑らかに変化する例である。また、図7に示すプーリ63は、回転位相θに応じて可撓性ケーブルの巻付き部63aの半径rが不連続に変化する例である。また、図8に示すプーリ65は、回転位相θに応じて可撓性ケーブルの巻付き部65aの半径rが滑らかに変化する部分と不連続に変化する部分とを有する例である。
第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリの少なくとも一方のプーリとして図6〜図8に例示したプーリ61,63,65を用いることにより、当該プーリ61,63,65によって可撓性ケーブルを巻き取り従動プーリ1を回転駆動する際に、回転位相θに応じて回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比を異ならせることができる。したがって、動作補助装置のユーザの動作に応じて、回転位相θごとに適切な半径rを設定したプーリを用いることにより、関節部の回転位相θに応じて適切な回転速度及び回転トルクを実現することができる。なお、プーリの形状は、図6〜図8に示した例に限られない。
(1−3−3.第3の変形例)
第3の変形例に係る動作補助装置の駆動装置は、第1の駆動プーリ3と第2の駆動プーリ5とを異なる回転軸に支持させた駆動装置である。図9は、第3の変形例に係る駆動装置80の構成例を示す図であって、上記の図2に対応する図となっている。
第3の変形例に係る動作補助装置の駆動装置は、第1の駆動プーリ3と第2の駆動プーリ5とを異なる回転軸に支持させた駆動装置である。図9は、第3の変形例に係る駆動装置80の構成例を示す図であって、上記の図2に対応する図となっている。
第3の変形例に係る動作補助装置の駆動装置80において、第1の駆動プーリ3は第1の回転軸81に支持され、第2の駆動プーリ5は第2の回転軸83に支持されている。このうち、第1の回転軸81は、図示しないアクチュエータあるいは減速機の出力軸となっている。また、第1の回転軸81は、第1の回転軸81と同期して回転する第1のギヤ85を有し、第2の回転軸83は、第2の回転軸83と同期して回転する第2のギヤ87を有する。第1のギヤ85と第2のギヤ87とは噛み合っており、アクチュエータによって第1の回転軸81が回転駆動されることにより第2の回転軸83も回転駆動される。図9に示した例では、第1のギヤ85の歯数と第2のギヤ87の歯数とが同一であり、第1のギヤ85と第2のギヤ87とは同一の回転速度で回転駆動される。
第3の変形例に係る駆動装置80においても、第1の駆動プーリ3における巻付き部の直径は、第2の駆動プーリ5における巻付き部の直径よりも大きくなっている。また、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを巻き取る場合に第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを導出し、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを巻き取る場合に第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを導出するように可撓性ケーブル9の巻付き方向が設定されている。これ以外は、上記実施形態に係る駆動装置10と同様に構成することができる。
第3の変形例に係る動作補助装置の駆動装置80によっても、第1の回転軸81から従動プーリ1への回転伝達比を従動プーリ1の回転方向に応じて異ならせることができる。このため、駆動装置80は、同じ回転速度で回転軸17を駆動した場合であっても、従動プーリ1の回転方向によって、動作補助装置の関節部の回転速度及び回転トルクを変えることができる。したがって、従動プーリ1をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。
第3の変形例に係る駆動装置80は、上記第1の変形例及び第2の変形例に係る駆動装置の構成と組み合わせられてもよい。また、アクチュエータの出力軸は第1の駆動プーリ3の回転軸81に連結されるのではなく、第2の駆動プーリ5の回転軸83に連結されてもよい。
また、図9に示した駆動装置80においては、第1の回転軸81と第2の回転軸83とが同一の回転速度で回転可能に構成され、第1の駆動プーリ3の直径と第2の駆動プーリ5の直径とが異なっていたが、第1の駆動プーリ3の直径と第2の駆動プーリ5の直径とを同一にしつつ、第1のギヤ85の歯数を第2のギヤ87の歯数よりも少なくしてもよい。かかる構成を有する駆動装置80によっても、第1の回転軸81から従動プーリ1への回転伝達比を従動プーリ1の回転方向に応じて異ならせることができる。
<<2.第2の実施の形態>>
<2−1.駆動装置の構成例>
本発明の第2の実施の形態に係る動作補助装置の駆動装置は、2つの従動プーリを備える点で第1の実施の形態に係る動作補助装置の駆動装置10と異なる。以下、第2の実施の形態に係る駆動装置について、主として第1の実施の形態に係る駆動装置10と異なる点を説明する。
<2−1.駆動装置の構成例>
本発明の第2の実施の形態に係る動作補助装置の駆動装置は、2つの従動プーリを備える点で第1の実施の形態に係る動作補助装置の駆動装置10と異なる。以下、第2の実施の形態に係る駆動装置について、主として第1の実施の形態に係る駆動装置10と異なる点を説明する。
図10及び図11は、本実施形態に係る動作補助装置の駆動装置90の構成例を示す模式図である。図10は、回転軸17の軸方向に直交する方向から見た駆動装置90の模式図であり、図11は、回転軸17の軸方向に沿って見た駆動装置90の模式図である。
駆動装置90は、可撓性ケーブル9a,9bと、第1の駆動プーリ91と、第2の駆動プーリ92と、第1の従動プーリ93と、第2の従動プーリ94と、アクチュエータ11と、減速機15とを備えている。図10及び図11に示した第1の駆動プーリ91と第2の駆動プーリ92とは同一の直径の巻付き部91a,92aを有する。図示した例では、第1の駆動プーリ91と第2の駆動プーリ92とは同一の直径を有し、外周面に可撓性ケーブル9a,9bが巻き付けられている。
第1の従動プーリ93と第2の従動プーリ94とは互いに異なる直径の巻付き部93a,94aを有しており、第1の従動プーリ93の巻付き部93aの直径D3は第2の従動プーリ94の巻付き部94aの直径D4よりも小さくなっている。図示した例では、第1の従動プーリ93と第2の従動プーリ94とは異なる直径を有し、外周面に可撓性ケーブル9a,9bが巻き付けられている。第1の従動プーリ93と第2の従動プーリ94とは同一の被駆動軸95に固定されている。
本実施形態に係る駆動装置90において、可撓性ケーブル9aの一端側が第1の駆動プーリ91に固定又は巻き付けられ、他端側が第1の従動プーリ93に固定又は巻き付けられている。また、可撓性ケーブル9bの一端側が第2の駆動プーリ92に固定又は巻き付けられ、他端側が第2の従動プーリ94に固定又は巻き付けられている。
本実施形態では、第1の駆動プーリ91の直径と第2の駆動プーリ92の直径とは同一であり、同じ回転速度で回転軸17を双方向に回転させたときの第1の従動プーリ91による可撓性ケーブル9aの巻取り量と、第2の従動プーリ92による可撓性ケーブル9bの巻取り量とは同一になる。一方、第1の従動プーリ93における巻付き部93aの直径D3が、第2の従動プーリ94における巻付き部94aの直径D4よりも小さいため、同じ回転速度で回転軸17を双方向に回転させたときの第1の従動プーリ93の回転速度と第2の従動プーリ94の回転速度とが異なる。つまり、第1の駆動プーリ91が可撓性ケーブル9aを巻き取る際の回転軸17から被駆動軸95への回転伝達比と、第2の駆動プーリ92が可撓性ケーブル9bを巻き取る際の回転軸17から被駆動軸95への回転伝達比が異なる。これにより、被駆動軸95の回転方向によって回転伝達比が異なる駆動装置90が実現される。
本実施形態に係る駆動装置90においても、回転軸17が双方向に回転する際の第1の従動プーリ93と第2の従動プーリ94との巻取り量及び導出量の差を補償するための補償機構を備える。かかる補償機構は、上記実施形態に係る駆動装置10と同様に、第1の駆動プーリ91と回転軸17との間に介在する第1のツーウェイクラッチと、第2の駆動プーリ92と回転軸17との間に介在する第2のツーウェイクラッチとにより構成され得る。この場合においても、第1の駆動プーリ91には、可撓性ケーブル9aを第1の駆動プーリ3への巻付き方向に引っ張る張力を付与するトーションスプリング25が備えられる。なお、第1の実施の形態の第1の変形例で説明したように、第1のツーウェイクラッチの代わりにワンウェイクラッチが用いられてもよい。
図11において回転軸17が時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9aの張力によって第1の駆動プーリ91の回転数Nd1が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、第1のツーウェイクラッチはロック状態になり、第1の駆動プーリ91は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第1の駆動プーリ91が可撓性ケーブル9aを巻き取ることによって第1の従動プーリ93、第2の従動プーリ94及び被駆動軸95が時計回りに回転する。このとき、第1の従動プーリ93の巻付き部93aの直径D3が第2の従動プーリ94の巻付き部94aの直径D4よりも小さいことから、第2の従動プーリ94による可撓性ケーブル9bの巻取り量が第1の従動プーリ93による可撓性ケーブル9aの導出量よりも大きくなる。
このため、可撓性ケーブル9bの張力が大きくなって、第2の駆動プーリ92の回転数Nd2が回転軸17の回転数Naよりも大きくなる。これにより、第2のツーウェイクラッチはアンロック状態になり、第2の駆動プーリ92は空転状態となって可撓性ケーブル9bが第2の駆動プーリ92から導出され、可撓性ケーブル9bの張力が維持される。このようにして、回転軸17が時計回りに回転する際の第1の従動プーリ93による可撓性ケーブル9aの導出量と、第2の従動プーリ94による可撓性ケーブル9bの巻取り量との差が補償される。
また、図11において回転軸17が反時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9bの張力によって第2の駆動プーリ92の回転数Nd2が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、第2のツーウェイクラッチはロック状態になり、第2の駆動プーリ92は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第2の駆動プーリ92が可撓性ケーブル9bを巻き取ることによって第2の従動プーリ94、第1の従動プーリ93及び被駆動軸95が反時計回りに回転する。このとき、第1の従動プーリ93の巻付き部93aの直径D3が第2の従動プーリ94の巻付き部94aの直径D4よりも小さいことから、回転軸17から被駆動軸95への回転伝達比は、回転軸17が時計回りに回転する場合に比べて小さくなる。
また、第1の従動プーリ93の巻付き部93aの直径D3が第2の従動プーリ94の巻付き部94aの直径D4よりも小さいことから、可撓性ケーブル9aに生じる張力は小さく、回転軸17の回転数Naが第1の駆動プーリ91の回転数Nd1よりも大きくなる。このため、第1のツーウェイクラッチはロック状態になり、第1の駆動プーリ91は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。このとき、第1の駆動プーリ91に設けられたトーションスプリング25が、可撓性ケーブル9aを、第1の駆動プーリ91への巻付き方向へと引っ張っている。このため、可撓性ケーブル9aの弛みが抑制され、可撓性ケーブル9aの張力が維持される。このようにして、回転軸17が反時計回りに回転する際の第2の従動プーリ94による可撓性ケーブル9bの導出量と、第1の従動プーリ93による可撓性ケーブル9aの巻取り量との差が補償される。
以上のように、本実施形態に係る動作補助装置の駆動装置90は、第1の従動プーリ93及び第2の従動プーリ94を支持する被駆動軸95の回転方向によって回転軸17から被駆動軸95への回転伝達比を異ならせることができる。このため、駆動装置90は、同じ回転速度で回転軸17を駆動した場合であっても、被駆動軸95の回転方向によって、動作補助装置の関節部の回転速度及び回転トルクを変えることができる。したがって、被駆動軸95をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。
なお、本実施形態に係る駆動装置90は、上記第1の実施の形態、第1の変形例、第2の変形例及び第3の変形例に係る駆動装置の構成と組み合わせられてもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施形態では、動作補助装置の駆動装置の適用例として、ユーザの膝関節に対応して配置される膝関節部の回転トルクを生成する駆動装置が例示されていたが、本発明はかかる例に限定されない。本発明に係る動作補助装置の駆動装置は、ユーザの腰関節に対応して配置される腰関節部等の他の関節部の回転トルクを生成する駆動装置であってもよい。
1・・・従動プーリ、3・・・第1の駆動プーリ、5・・・第2の駆動プーリ、9,9a,9b・・・可撓性ケーブル、10・・・駆動装置、11・・・アクチュエータ、17・・・回転軸、21・・・第1のツーウェイクラッチ、23・・・第2のツーウェイクラッチ、25・・・トーションスプリング、70・・・駆動装置、71・・・ワンウェイクラッチ、75・・・トーションスプリング、100・・・動作補助装置、120・・・能動関節部
Claims (11)
- 人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、
回転軸に支持された第1の駆動プーリと、
前記回転軸に支持された第2の駆動プーリと、
前記回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、
両端側がそれぞれ前記第1の駆動プーリ及び前記第2の駆動プーリに巻き付く可撓性の動力伝達部材と、
前記動力伝達部材の中間部が巻き付く従動プーリと、
前記回転軸の回転トルクによる前記第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、
前記回転軸の回転トルクによる前記第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、
前記従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて前記回転軸から前記従動プーリへの回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置。 - 前記第1の駆動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の直径が、前記第2の駆動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の直径よりも大きい、請求項1に記載の動作補助装置の駆動装置。
- 前記第1のクラッチがワンウェイクラッチ又はツーウェイクラッチである、請求項2に記載の動作補助装置の駆動装置。
- 前記第1の駆動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径及び前記第2の駆動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径のうちの少なくとも一方が回転位相によって異なる、請求項1に記載の動作補助装置の駆動装置。
- 前記アクチュエータの出力が同じ場合に、前記第1の駆動プーリの回転速度と前記第2の駆動プーリの回転速度とが異なる、請求項1に記載の動作補助装置の駆動装置。
- 前記第2のクラッチがツーウェイクラッチである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の動作補助装置の駆動装置。
- 前記従動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径が回転位相によって異なる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の動作補助装置の駆動装置。
- 人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、
回転軸に支持された第1の駆動プーリと、
前記回転軸に支持された第2の駆動プーリと、
前記回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、
前記第1の駆動プーリ及び前記第2の駆動プーリの回転トルクにより駆動される従動プーリと、
両端側がそれぞれ前記第1の駆動プーリ及び前記従動プーリに巻き付く可撓性の第1の動力伝達部材と、
両端側がそれぞれ前記第2の駆動プーリ及び前記従動プーリに巻き付く可撓性の第2の動力伝達部材と、
前記回転軸の回転トルクによる前記第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、
前記回転軸の回転トルクによる前記第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、
前記従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて前記回転軸から前記従動プーリへの回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置。 - 人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、
回転軸に支持された第1の駆動プーリと、
前記回転軸に支持された第2の駆動プーリと、
被駆動軸に支持された第1の従動プーリと、
前記被駆動軸に支持された第2の従動プーリと、
前記回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、
両端側がそれぞれ前記第1の駆動プーリ及び前記第1の従動プーリに巻き付く可撓性の第1の動力伝達部材と、
両端側がそれぞれ前記第2の駆動プーリ及び前記第2の従動プーリに巻き付く可撓性の第2の動力伝達部材と、
前記回転軸の回転トルクによる前記第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、
前記回転軸の回転トルクによる前記第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、
前記被駆動軸の回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて前記回転軸から前記被駆動軸への回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置。 - 前記第1の従動プーリにおける前記第1の動力伝達部材が巻き付く巻付き部の直径が、前記第2の従動プーリにおける前記第2の動力伝達部材が巻き付く巻付き部の直径よりも小さい、請求項9に記載の動作補助装置の駆動装置。
- 前記第1の従動プーリにおける前記第1の動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径及び前記第2の従動プーリにおける前記第2の動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径のうちの少なくとも一方が回転位相によって異なる、請求項9又は10に記載の動作補助装置の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017041489A JP2018144169A (ja) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | 動作補助装置の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017041489A JP2018144169A (ja) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | 動作補助装置の駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018144169A true JP2018144169A (ja) | 2018-09-20 |
Family
ID=63589237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017041489A Pending JP2018144169A (ja) | 2017-03-06 | 2017-03-06 | 動作補助装置の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018144169A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025110170A1 (ja) * | 2023-11-21 | 2025-05-30 | 三菱重工業株式会社 | パスボックス、及び細胞培養システム |
-
2017
- 2017-03-06 JP JP2017041489A patent/JP2018144169A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025110170A1 (ja) * | 2023-11-21 | 2025-05-30 | 三菱重工業株式会社 | パスボックス、及び細胞培養システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4395180B2 (ja) | 運動変換装置 | |
| CN110420107B (zh) | 一种绳索驱动三自由度的训练机器人 | |
| US9566173B2 (en) | Motion control device based on winding string | |
| CN106826762B (zh) | 一种双电机并联驱动的人体活动助力装置 | |
| WO2004026215A1 (ja) | 歩行補助装置の減速機 | |
| KR102167182B1 (ko) | 구동 모듈 및 이를 포함하는 운동 보조 장치 | |
| JP2010533830A (ja) | 歯車軸受装置 | |
| JP2015523516A (ja) | 遊星減速伝動機構を備える動作伝達装置、遊星減速伝動機構、及び、操作腕装置 | |
| JP2009297889A (ja) | ロボット用関節駆動装置及びこれを備えたロボット | |
| JP2010082342A (ja) | 手指用補助アクチュエータ | |
| CN109591001B (zh) | 传动装置 | |
| CN103536378A (zh) | 一种假肢臂差动关节机构 | |
| KR20160119960A (ko) | 로봇 암의 어깨 관절 어셈블리 | |
| EP3802007B1 (en) | Device comprising input and output pulleys on nonparallel or parallel and mutually hingeable axes | |
| JP2018144169A (ja) | 動作補助装置の駆動装置 | |
| WO2015063524A1 (en) | Twisted cord actuating system for robotic arm | |
| CN116352680A (zh) | 一种双向传动的柔性外骨骼驱动机构 | |
| JP6887367B2 (ja) | ロータリー式電気かみそり | |
| EP2337656B1 (en) | Method for remote mechanism actuation and exoskeleton aptic interface based thereon | |
| JP2004089373A (ja) | 歩行補助装置の減速機 | |
| WO2018037785A1 (ja) | 力伝達装置及び動作補助装置 | |
| JP2018135974A (ja) | トルク伝達装置及び動作補助装置 | |
| CN118143923A (zh) | 一种用于绳索牵引灵巧手的操控装置 | |
| JP2004089376A (ja) | 歩行補助装置の減速機 | |
| JP2007319954A (ja) | 可動軸駆動装置およびロボット装置 |