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回転型コンプライアント駆動装置

国内特許コード P190015916
整理番号 1872
掲載日 2019年3月25日
出願番号 特願2016-216808
公開番号 特開2018-071776
出願日 平成28年11月5日(2016.11.5)
公開日 平成30年5月10日(2018.5.10)
発明者
  • 亀▲崎▼ 允啓
  • アギーレ ゴンサロ
  • 大槻 健史郎
  • ▲張▼ 裴之
  • 菅野 重樹
出願人
  • 学校法人早稲田大学
発明の名称 回転型コンプライアント駆動装置
発明の概要 【課題】応答時間の短縮化を図り、比較的簡易な構成で柔軟性を発揮させること。
【解決手段】ロータリアクチュエータ11は、流体供給手段12に繋がって磁性流体が収容される作動流体室15と、作業流体室15を室空間15A,15Bに分割するとともに、作動流体室15内で回転可能な回転ユニット19とを備えている。回転ユニット19は、各室空間15A,15Bを連通する連通流路26と、連通流路26に磁場を発生させる磁場発生手段34,37とを有するとともに、磁性流体が連通流路26を通過する際に磁性流体に磁場を集中的に作用させる磁場集中構造をなし、制御手段13により、流体供給手段12による磁性流体の流量制御を行うとともに、連通流路26内の磁場の強さを制御し、磁性流体の粘性を変化させて連通流路26内の前記磁性流体の流量調整を行う。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

人間の生活空間で共存するヒューマノイドロボットや介護支援用ロボット、或いは手術支援ロボット等は、その動作中に人間との間で予期しない衝突や接触が発生した際に、これら状況を考慮した駆動を行うコンプライアンス性能(柔軟性)が要求される。従来では、当該コンプライアンス性能を確保するために、サーボシステムが適用されたアクチュエータが用いられている(例えば、特許文献1等参照)。

しかしながら、前記サーボシステムにあっては、システムの複雑性や、制御器固有の周波数応答の限界により、突然の衝撃的入力への対応が不十分である。このため、人間と共存するロボットについては、予期しない外力の付与に対して迅速に応答可能な柔軟性を有する新たなアクチュエータが要請されている。そこで、本発明者らは、このような要請に基づき、ピストンを用いた直動型のアクチュエータとなるコンプライアントアクチュエータを既に提案している(特許文献2参照)。

このコンプライアントアクチュエータは、磁性流体の圧力によりピストンに駆動力を発生させる流体圧シリンダと、ピストンの前後に位置する第1及び第2のチャンバに磁性流体を供給する流体供給手段と、流体圧シリンダの作動を制御するとともに、流体供給手段による流体圧シリンダへの磁性流体の供給を制御する制御手段とを備えている。ピストンには、第1及び第2のチャンバを連通する連通流路が形成されるとともに、当該連通流路の内部に磁場を発生させる電磁石が設けられている。制御手段では、流体供給手段により各チャンバ内に供給される磁性流体の流量制御を行うとともに、連通流路内の磁場の状態を制御し、磁性流体の粘性を変化させて連通流路を通過する磁性流体の流量調整を行うことによって、ピストンの駆動状態を変化させる。

産業上の利用分野

本発明は、ベーン型のロータリアクチュエータを利用し、外力に応じた柔軟な駆動を可能にする回転型コンプライアント駆動装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
外力に応じた柔軟な回転駆動を可能にする回転型コンプライアント駆動装置において、
作動流体の流体圧により駆動力を発生させるロータリアクチュエータと、当該ロータリアクチュエータに前記作動流体を供給する流体供給手段と、前記ロータリアクチュエータの作動及び前記流体供給手段による前記ロータリアクチュエータへの前記作動流体の供給を制御する制御手段とを備え、
前記ロータリアクチュエータは、前記流体供給手段に繋がって前記作動流体が収容される作動流体室と、当該作業流体室を複数の室空間に分割するとともに、前記作動流体室内で回転可能な回転ユニットと、前記室空間に対する前記作動流体の供給及び排出を行う複数のポートとを備え、
前記作動流体室には、作用する磁場の強さに応じて粘性が変化する磁性流体が前記作動流体として収容され、
前記回転ユニットは、前記各室空間を連通する連通流路と、当該連通流路に磁場を発生させる磁場発生手段とを有するとともに、前記磁性流体が前記連通流路を通過する際に当該磁性流体に磁場を集中的に作用させる磁場集中構造をなし、
前記制御手段では、前記流体供給手段により何れかの前記室空間に供給される前記磁性流体の流量制御を行うとともに、前記連通流路内の磁場の強さを制御することにより、前記磁性流体の粘性を変化させて前記連通流路を通過する前記磁性流体の流量調整を行うことを特徴とする回転型コンプライアント駆動装置。

【請求項2】
前記回転ユニットは、前記各室空間を仕切り、当該各室空間の体積を変化させるように前記作動流体室内を移動可能に設けられたベーンと、前記流体圧による前記ベーンの移動に伴って回転可能に設けられ、当該回転によって前記駆動力を発生させる駆動軸とにより構成され、
前記連通流路は、前記ベーン若しくは前記駆動軸の少なくとも一方に形成されることを特徴とする請求項1記載の回転型コンプライアント駆動装置。

【請求項3】
前記磁場集中構造は、磁場が通過する磁場通過部と、当該磁場通過部の周囲に設けられ、前記磁場通過部の外側への磁場の発生を阻止若しくは抑制する磁場閉じ込め部とからなり、
前記磁場閉じ込め部は、前記磁場通過部よりも透磁率の低い材料によって形成されることを特徴とする請求項1又は2記載の回転型コンプライアント駆動装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016216808thum.jpg
出願権利状態 公開
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