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回動制限機構および三次元線状可変剛性機構 新技術説明会

国内特許コード P180015181
整理番号 N18007
掲載日 2018年7月13日
出願番号 特願2018-104741
公開番号 特開2019-209391
出願日 平成30年5月31日(2018.5.31)
公開日 令和元年12月12日(2019.12.12)
発明者
  • 岩本 憲泰
  • 西川 敦
  • 柴田 誠
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 回動制限機構および三次元線状可変剛性機構 新技術説明会
発明の概要 【課題】柔軟性を持つロボットアームとしても使用することができ、伸縮方向も含め任意に曲げた状態を維持できる回動制限機構および三次元線状可変剛性機構を提供する。
【解決手段】胴体部10と、前記胴体部の一端に設けられた第1の接合部11と、前記胴体部の他端に設けられた第2の接合部12を有す回動制限機構1、2であって、前記第2の接合部は他の回動制限機構の第1の接合部と、前記他の回動制限機構との接合面と垂直な軸を中心に回動可能に接合し、前記第2の接合部は前記回動を制限するロック機構12aを有する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

柔軟に変形するアーム(柔軟梁)を持つロボットは環境に適応可能で、特に線形状のアームを持つロボットは限られた空間で複雑な姿勢をとることが可能である。しかし、柔軟な部材で構成されたロボットアームは環境からの力によって変形しやすく、力を要するタスクを実行することが難しい。そこで、アームとして、柔軟な状態から硬直した状態に変化することができる可変剛性機構を使用する研究が数多く行われている。

可変剛性機構としては、例えば、鋸歯状リンクとベローズチューブを密封し、減圧することで鋸歯状リンクとベローズチューブが噛合い、形状を保存する機構が提案されている(非特許文献1)。他にも、チューブの各セグメントに長手方向にスライドする鋸歯のついたスライダーとセグメントに固定された鋸歯を取り付け、これらが噛合うことで形状を保存する機構など、幾つかの機構が紹介されている(非特許文献2)。また、MR流体が磁界によって固化する現象を利用した伸縮方向に変形が可能な可変剛性ばねが提案されている(特許文献1)。

また、前記先行技術とは異なるアプローチで、より人間に近いソフトな動作が可能な関節動作を機械に実行させるためのメカニズムが研究されている(非特許文献3)。すなわち、人間の肩関節は、例えばボールジョイントのような1つの点を中心に四方に回動する単純なものではなく、関節が曲がる際に回動中心が移動するものであることから、この運動を回転機構とジョイントより成るメカニズムおよびこれらの制御方法により実現した技術が開示されている。

産業上の利用分野

本開示は、シンプルで小型化に適した構造を有し、柔と硬の2つの状態を切り替えることができる回動制限機構およびこれを用いた三次元線状可変剛性機構に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
胴体部と、
前記胴体部の一端に設けられた第1の接合部と、
前記胴体部の他端に設けられた第2の接合部を有す回動制限機構であって、
前記第2の接合部は他の回動制限機構の第1の接合部と、前記他の回動制限機構との接合面と垂直な軸を中心に回動可能に接合し、
前記第2の接合部は前記回動を制限するロック機構を有する、回動制限機構。

【請求項2】
前記第1の接合部には前記胴体部に粗面が設けられ、第2の接合部には、前記他の回動制限機構の第1の接合部に対して脱着可能な粗面が設けられた、請求項1記載の回動制限機構。

【請求項3】
前記粗面は前記回動の方向に周期構造を有す凹または凸形状であることを特徴とする請求項1または請求項2の何れかに記載の回動制限機構

【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の回動制限機構を複数有し、前記複数の回動制限機構をらせん状に接続して成る可変剛性部と、
前記可変剛性部の一端に設けられた第1の終端部と、
前記可変剛性部の他端に設けられた第2の終端部と、
前記第1の終端部と前記第2の終端部を連結する弾性部材とを有する、三次元線状可変剛性機構。

【請求項5】
前記可変剛性部は径が伸縮する中空チューブで覆われていることを特徴とする請求項4記載の三次元線状可変剛性機構。

【請求項6】
前記中空チューブは収縮したときに、各回動制限機構の第2の接合部の粗面をこれと隣接する変剛性機構の第1の接合部の粗面に圧着させることを特徴とする、請求項5記載の三次元線状可変剛性機構。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018104741thum.jpg
出願権利状態 公開
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