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公開番号2025086009
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-06
出願番号2023199767
出願日2023-11-27
発明の名称アクチュエータ、並びにそれを備えるロボット、装具、及び触覚デバイス
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人
主分類F16H 19/02 20060101AFI20250530BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】過捻転が発生しない範囲において、より大きなストロークが得られるアクチュエータを提供する。
【解決手段】それぞれの一端が負荷に係合された複数本のワイヤと、複数本のワイヤのそれぞれの他端が固定された支持部材と、支持部材を回転させて複数本のワイヤを捩り合わせる駆動源と、を備え、支持部材の回転に応じて、支持部材と負荷との距離を変化させるアクチュエータである。複数本のワイヤのそれぞれは、予め同じ捩り回転方向に捻られた状態で支持部材に固定されており、支持部材と負荷との距離を小さくする際、捩り回転方向と同じ回転方向に複数本のワイヤを回転させて捩り合わせる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
それぞれの一端が負荷に係合された複数本のワイヤと、
前記複数本のワイヤのそれぞれの他端が固定された支持部材と、
前記支持部材を回転させて前記複数本のワイヤを捩り合わせる駆動源と、を備え、
前記支持部材の回転に応じて、前記支持部材と前記負荷との距離を変化させるアクチュエータであって、
前記複数本のワイヤのそれぞれは、予め同じ捩り回転方向に捻られた状態で前記支持部材に固定されており、
前記支持部材と前記負荷との距離を小さくする際、前記捩り回転方向と同じ回転方向に前記複数本のワイヤを回転させて捩り合わせる、
アクチュエータ。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
前記複数本のワイヤが捩り合っていない状態から、前記複数本のワイヤを前記捩り回転方向と反対の回転方向に回転させて捩り合わせることによって、前記支持部材と前記負荷との距離が最も大きくなる位置を動作開始点とする、
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記複数本のワイヤのそれぞれが、超高分子ポリエチレンから構成される、
請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記複数本のワイヤのそれぞれが、複数本の素線が捩り合わされた撚線である、
請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のアクチュエータによって関節が駆動される、
ロボット。
【請求項６】
人が装着し、前記人の関節の動きをアシストする装具であって、
請求項１又は２に記載のアクチュエータによって駆動される、
装具。
【請求項７】
人が装着し、前記人に対して仮想的な触覚を付与する触覚デバイスであって、
請求項１又は２に記載のアクチュエータによって駆動される、
触覚デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、アクチュエータ、並びにそれを備えるロボット、装具、及び触覚デバイスに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
複数のワイヤを捩り合わせることによって回転運動を直線運動に変換するツイストストリングアクチュエータ（ＴＳＡ：Twisted String Actuator）が知られている。特許文献１では、このようなアクチュエータが、ロボットハンドの関節を駆動する駆動源に使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第４８４３９２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者は、特許文献１に開示されたアクチュエータに関して以下の問題を見出した。
このようなアクチュエータでは、ストロークを大きくするためにワイヤの捩り合わせの回転数を増やすと、捩り合わせたワイヤがコイル状に捻れる過捻転と呼ばれる状態が発生する。過捻転が発生すると、回転に対するストロークやトルクの変動が不安定になり、アクチュエータを制御できない。そのため、過捻転が発生しない範囲において、大きなストロークが得られるアクチュエータが望まれている。
【０００５】
本開示は、このような事情に鑑みなされたものであって、過捻転が発生しない範囲において、より大きなストロークが得られるアクチュエータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係るアクチュエータは、
それぞれの一端が負荷に係合された複数本のワイヤと、
前記複数本のワイヤのそれぞれの他端が固定された支持部材と、
前記支持部材を回転させて前記複数本のワイヤを捩り合わせる駆動源と、を備え、
前記支持部材の回転に応じて、前記支持部材と前記負荷との距離を変化させるアクチュエータであって、
前記複数本のワイヤのそれぞれは、予め同じ捩り回転方向に捻られた状態で前記支持部材に固定されており、
前記支持部材と前記負荷との距離を小さくする際、前記捩り回転方向と同じ回転方向に前記複数本のワイヤを回転させて捩り合わせるものである。
【０００７】
本開示の一態様に係るアクチュエータでは、複数本のワイヤのそれぞれが、予め同じ捩り回転方向に捻られた状態で支持部材に固定されている。そして、支持部材と負荷との距離を小さくする際、前記捩り回転方向と同じ回転方向に複数のワイヤを回転させて捩り合わせる。このような構成によって、複数本のワイヤに過捻転が発生しない範囲において、より大きなストロークが得られる。
【０００８】
前記複数本のワイヤが捩り合っていない状態から、前記複数本のワイヤを前記捩り回転方向と反対の回転方向に回転させて捩り合わせることによって、前記支持部材と前記負荷との距離が最も大きくなる位置を動作開始点としてもよい。このような構成により、さらに大きなストロークが得られる。
【０００９】
前記複数本のワイヤのそれぞれが、超高分子ポリエチレンから構成されてもよい。このような構成により、ワイヤを高強度にできる。
【００１０】
前記複数本のワイヤのそれぞれが、複数本の素線が捩り合わされた撚線でもよい。このような構成により、ワイヤを高強度にできる。
（【００１１】以降は省略されています）

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