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公開番号2025113776
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024008101
出願日2024-01-23
発明の名称人工筋アクチュエータ装置
出願人学校法人中央大学
代理人個人
主分類F15B 15/19 20060101AFI20250728BHJP(流体圧アクチュエータ;水力学または空気力学一般)
要約【課題】応答性に優れ、連続的な駆動を可能とする人工筋アクチュエータ装置を提供する。
【解決手段】燃焼室を形成する弾性筒部と、前記弾性筒部の両端を閉塞し、弾性筒部とともに燃焼室を形成する蓋部材と、燃焼室に面する弾性筒部及び前記弾性筒部の両端を閉塞する弾性筒部と、前記燃焼室内で燃料と空気の混合気に点火する点火装置と、前記燃焼室内の燃焼ガスの膨張によって前記弾性筒部が軸方向に変形するように前記弾性筒部を拘束する拘束部材と、前記燃焼室と外部空間とを常時連通させる通気口と、を有する人工筋アクチュエータと、前記燃焼室に混合気を供給する混合気供給装置と、前記点火装置の点火を制御する点火制御装置とを備え、前記点火制御装置は、前記混合気供給装置から前記燃焼室内に混合気が供給されている状態で点火するようにした。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃焼室を形成する弾性筒部と、前記弾性筒部の両端を閉塞し、弾性筒部とともに燃焼室を形成する蓋部材と、
燃焼室に面する弾性筒部及び前記弾性筒部の両端を閉塞する弾性筒部と、
前記燃焼室内で燃料と空気の混合気に点火する点火装置と、
前記燃焼室内の燃焼ガスの膨張によって前記弾性筒部が軸方向に変形するように前記弾性筒部を拘束する拘束部材と、
前記燃焼室と外部空間とを常時連通させる通気口と、を有する人工筋アクチュエータと、
前記燃焼室に混合気を供給する混合気供給装置と、
前記点火装置の点火を制御する点火制御装置と、を備え、
前記点火制御装置は、前記混合気供給装置から前記燃焼室内に混合気が供給されている状態で点火すること人工筋アクチュエータ装置。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
前記人工筋アクチュエータを複数備え、
前記混合気供給装置は、前記複数の人工筋アクチュエータに混合気を供給可能とされ、
前記点火制御装置は、前記複数の人工筋アクチュエータの点火装置に選択的に点火可能とされた請求項１に記載の人工筋アクチュエータ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工筋アクチュエータを駆動する装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、体装着式の歩行支援装置やアシスト装置を駆動するためなどの目的で、例えば特許文献１のような空気圧で動作する人工筋アクチュエータが利用されている。
空気圧で駆動するアクチュエータは、軽量，高出力，柔軟性に優れ、人との親和性が高い一方で、応答性が低いという問題がある。このようなアクチュエータの駆動には、圧縮空気の供給が必要とされるが、空気自体が圧縮性を有しているため応答遅れの要因の一つとされ、このような応答遅れにより変位や力の発生が遅れ、瞬発的な動作をさせる場合に困難さを生じさせている。
このような空気圧駆動アクチュエータの応答遅れを解決する方法として、例えば、特許文献２に示すように、圧縮空気に代えて燃料と空気の混合気を供給し、この混合気に点火することにより混合気を燃焼させ、燃焼ガスの膨張によって駆動する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２００８／１４００３２号
特開２０２２－１４２４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２で開示される駆動方法は、燃焼により大きな瞬発力を発生するため、従来の空気圧駆動アクチュエータの応答性を向上させるものの、連続的な駆動に課題が残る。
そこで、本発明は、応答性に優れ、連続的な駆動を可能とする人工筋アクチュエータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための人工筋アクチュエータ装置の構成として、燃焼室を形成する弾性筒部と、前記弾性筒部の両端を閉塞し、弾性筒部とともに燃焼室を形成する蓋部材と、燃焼室に面する弾性筒部及び前記弾性筒部の両端を閉塞する弾性筒部と、前記燃焼室内で燃料と空気の混合気に点火する点火装置と、前記燃焼室内の燃焼ガスの膨張によって前記弾性筒部が軸方向に変形するように前記弾性筒部を拘束する拘束部材と、前記燃焼室と外部空間とを常時連通させる通気口と、を有する人工筋アクチュエータと、前記燃焼室に混合気を供給する混合気供給装置と、前記点火装置の点火を制御する点火制御装置と、を備え、前記点火制御装置は、前記混合気供給装置から前記燃焼室内に混合気が供給されている状態で点火するようにした。
本構成によれば、人工筋アクチュエータを、応答性に優れた連続的な駆動を可能とすることができる。
また、人工筋アクチュエータ装置の他の構成として、前記人工筋アクチュエータを複数備え、前記混合気供給装置は、前記複数の人工筋アクチュエータに混合気を供給可能とされ、前記点火制御装置は、前記複数の人工筋アクチュエータの点火装置に選択的に点火可能とされた構成とした。
本構成によれば、人工筋アクチュエータを、応答性に優れた連続的な駆動を可能としつつ出力を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
人工筋アクチュエータ装置の一実施形態を示す概念図である。
実施例における応答実験の結果を示すグラフである。
人工筋アクチュエータ装置の他の実施形態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、人工筋アクチュエータ装置１００の一実施形態を示す概念図である。なお、図１において、破線は、作動前の状態の人工筋アクチュエータ１を示し、実線は、作動後の状態の人工筋アクチュエータ１を示している。また、本実施形態では、弾性筒部３の中心軸線Ｏに沿う方向を軸方向といい、中心軸線Ｏに直交する直線に沿う方向を径方向といい、中心軸線Ｏを周回する方向を周方向という。
【０００８】
図１に示すように、本実施形態に係る人工筋アクチュエータ装置１００は、人工筋アクチュエータ１と、混合気供給装置２０と、点火制御装置４０とを備える。
図１に示すように、実施形態に係る人工筋アクチュエータ１は、燃焼室２を形成する弾性筒部３と、燃焼室２内で燃料と空気の混合気に点火する点火装置４と、燃焼室２内の燃焼ガスの膨張によって弾性筒部３が軸方向に変形するように弾性筒部３を拘束する拘束部材５とを有する。
【０００９】
弾性筒部３は、中心軸線Ｏを中心とする円筒状をなしてもよいし、円筒状以外の筒状（例えば楕円筒状、角筒状など）をなしてもよい。弾性筒部３の内周面は、燃焼室２を形成する。弾性筒部３はゴム又はエラストマー製である。
【００１０】
本実施形態では、人工筋アクチュエータ１は、弾性筒部３の軸方向の両端部３ａにそれぞれ固着される２つの蓋部材６を有する。一方の蓋部材６は、弾性筒部３の一方の端部３ａに、他方の蓋部材６は、弾性筒部３の他方の端部３ａにそれぞれ図外の固定手段により固着される。
したがって、弾性筒部３の両端部３ａは、蓋部材６が固着されることによって径方向の変形が拘束されることになる。各々の蓋部材６は、燃焼室２を形成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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