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形状保存可変剛性機構モジュールおよび形状保存可変剛性シート 新技術説明会

国内特許コード P180015182
整理番号 N18008
掲載日 2018年7月13日
出願番号 特願2018-104742
公開番号 特開2019-210556
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
  • 永谷 俊成
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 形状保存可変剛性機構モジュールおよび形状保存可変剛性シート 新技術説明会
発明の概要 【課題】任意の曲面に適応可能であり、状態の高速な切り替えができ、しかも剛性を維持するためのエネルギー消費を極力抑えることができる形状保存可変剛性機構モジュールおよび形状保存可変剛性シートを提供する。
【解決手段】摩擦面を有する第1のロック部材と、前記第1の摩擦面と接する摩擦面を有す第2のロック部材と、第1の安定状態と第2の安定状態を有する双安定弾性部材と、前記第1の安定状態と第2の安定状態を切り替えるアクチュエータとを備え、前記第1の安定状態のときに前記第1のロック部材と前記第2のロック部材が最大の摩擦力で接する位置に前記双安定弾性部材を設けた、形状保存可変剛性機構モジュール。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

長時間の立位姿勢や上体を中途半端にかがませた姿勢は、常に大きな負荷ではないにもかかわらず慢性腰痛を引き起こす原因となることが知られている。これらの姿勢は手術や飲食店業務における食器洗浄や調理作業といったように様々な産業において要求される。

一方、近年重要視されている介護や運送、農業のような重労働においては、大型のアクチュエータを用いたアシストロボットが利用されるようになってきている。しかし、このようなアシストロボットは前記のような軽労働においては過剰な装備となるだけでなく、軽労働に必要とされる俊敏な動作が阻害されるため、そのまま利用することはできない。そこで、近年、例えば腰回りにコルセットのように装着でき、しかも人体の動作や姿勢に応じてその剛性が変えられる可変剛性シートが提案されている(特許文献1)。

面状可変剛性シートの例としては、例えば静電効果を利用したもの(非特許文献1)、低融点合金とヒーターをゴム素材中にパッキングし、ヒーターの稼働により柔らかい状態と硬い状態を切り替えるもの(非特許文献2)がある。さらに近年特に注目されているものとして、不定形状の可変剛性機構モジュールにジャミング転移現象を応用したデバイス(非特許文献3)がある。このデバイスは粒子間の摩擦またはシート間の摩擦を利用したものであり、空気圧(負圧)により摩擦をコントロールし、広い範囲で疑似的に剛性を変化させることができるものである。

産業上の利用分野

本開示は、形状が自在に変えられ、さらに任意の形状において所定の剛性を保持できる形状保存可変剛性機構モジュールおよび形状保存可変剛性シートに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
摩擦面を有する第1のロック部材と、
前記第1の摩擦面と接する摩擦面を有す第2のロック部材と、
第1の安定状態と第2の安定状態を有する双安定弾性部材と、
前記第1の安定状態と第2の安定状態を切り替えるアクチュエータとを備え、
前記第1の安定状態のときに前記第1のロック部材と前記第2のロック部材が最大の摩擦力で接する位置に前記双安定弾性部材を設けた、形状保存可変剛性機構モジュール。

【請求項2】
前記双安定弾性部材は湾曲した状態の帯状弾性体とこれを保持するフレームより成ることを特徴とする、請求項1記載の形状保存可変剛性機構モジュール。

【請求項3】
前記第1のロック部材および前記第2のロック部材における摩擦面には鋸歯状の凹凸を設けたことを特徴とする請求項1記載の形状保存可変剛性機構モジュール。

【請求項4】
前記第1の安定状態と前記第2の安定状態を所定の比率で切り替える信号を前記アクチュエータに供給するドライバをさらに備えた請求項1から3の何れかに記載の形状保存可変剛性機構モジュール。

【請求項5】
請求項1記載の形状保存可変剛性機構モジュールを単数または複数、弾性フレームの片面または両面に設け、しかも各形状保存可変剛性機構モジュールの第1のロック部材と第2のロック部材のそれぞれの自由端を前記弾性フレームに固定したことを特徴とする、形状保存可変剛性シート。

【請求項6】
前記弾性フレームは予め波型に形成されていることを特徴とする、請求項5記載の形状保存可変剛性シート。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018104742thum.jpg
出願権利状態 公開
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