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JP2018135974A - Torque transmission device and operation auxiliary device - Google Patents

Torque transmission device and operation auxiliary device Download PDF

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JP2018135974A
JP2018135974A JP2017031747A JP2017031747A JP2018135974A JP 2018135974 A JP2018135974 A JP 2018135974A JP 2017031747 A JP2017031747 A JP 2017031747A JP 2017031747 A JP2017031747 A JP 2017031747A JP 2018135974 A JP2018135974 A JP 2018135974A
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flexible cable
drive pulley
pulley
torque transmission
transmission device
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JP2017031747A
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Japanese (ja)
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真崇 鈴木
Masataka Suzuki
真崇 鈴木
ダメラウ,ヨッヘン
Damerau Jochen
峰生 渡邉
Mineo Watanabe
峰生 渡邉
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Bosch Corp
Original Assignee
Bosch Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque transmission device capable of detecting an extension length of a flexible cable of the torque transmission device, and an operation auxiliary device.SOLUTION: A torque transmission device comprises: a flexible cable being wound around a driven-pulley at an intermediate part, and fixed to first and second driving pulleys on both ends, respectively; an acquisition part for acquiring first position information relating to a reference position of the flexible cable introduced near the first driving pulley than the driven-pulley, and second position information relating to a reference position of the flexible cable introduced nearer the second driving pulley side than the driven pulley; and an elongation detection part for detecting elongation of the flexible cables based on the first and second position information.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、プーリ及び可撓性ケーブルを用いたトルク伝達装置、及びそのようなトルク伝達装置を備えた動作補助装置に関する。   The present invention relates to a torque transmission device using a pulley and a flexible cable, and an operation assisting device including such a torque transmission device.

健常者あるいは障害者の動作を支援あるいは補助する動作補助装置としての人体装着型ロボットが知られている。人体装着型ロボットは、例えば、ユーザに装着される関節部と、ユーザの意図又は動作状態を検出するためのセンサと、関節部に付与するトルクを発生する駆動ユニットと、駆動ユニットの駆動を制御する制御装置とを備えて構成される。一般的に、駆動ユニットは、電気式のモータと、モータの高速回転を人体の動作に適した低速回転に変換する減速機とを備える。変速機は、例えば、1/50〜1/200の変速比で、モータの回転を関節部に伝達する。駆動ユニットは、例えば、ハーモニックドライブ(登録商標)又はウォームギヤとDCモータとを組み合わせて構成される。かかる人体装着型ロボットにおいて、複数のプーリと可撓性ケーブルとを含むトルク伝達装置を用いたロボットがある。プーリ及び可撓性ケーブルを含むトルク伝達装置は、駆動ユニットの配置の自由度を高められるという利点を有する。   2. Description of the Related Art Human body-mounted robots are known as operation assistance devices that support or assist the movement of healthy or disabled people. The human body-mounted robot, for example, controls a joint unit worn by a user, a sensor for detecting a user's intention or operation state, a drive unit that generates torque to be applied to the joint unit, and driving of the drive unit. And a control device. In general, the drive unit includes an electric motor and a speed reducer that converts high-speed rotation of the motor into low-speed rotation suitable for human body operation. The transmission transmits the rotation of the motor to the joint at a gear ratio of 1/50 to 1/200, for example. The drive unit is composed of, for example, a harmonic drive (registered trademark) or a combination of a worm gear and a DC motor. As such a human wearable robot, there is a robot using a torque transmission device including a plurality of pulleys and a flexible cable. The torque transmission device including the pulley and the flexible cable has an advantage that the degree of freedom of arrangement of the drive unit can be increased.

特開2008−232360号公報JP 2008-232360 A

ここで、プーリ及び可撓性ケーブルを含むトルク伝達装置においては、可撓性ケーブルの弛み又は伸び(以下、弛み又は伸びを「伸長」ともいう。)が生じると、トルク伝達特性にズレが生じ、伸長が大きくなった場合には可撓性ケーブルの破断に至るという問題がある。このため、可撓性ケーブルの伸長が検出できれば有用であると考えられる。   Here, in a torque transmission device including a pulley and a flexible cable, if the flexible cable is slack or stretched (hereinafter, slack or stretch is also referred to as “elongation”), the torque transmission characteristics are shifted. When the elongation becomes large, there is a problem that the flexible cable is broken. For this reason, it is considered useful if the extension of the flexible cable can be detected.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、トルク伝達装置の可撓性ケーブルの伸長を検出可能なトルク伝達装置及び動作補助装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a torque transmission device and an operation assisting device capable of detecting the extension of the flexible cable of the torque transmission device. is there.

本発明のある観点によれば、中間部が従動プーリに巻き付けられ、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリに固定された可撓性ケーブルと、従動プーリよりも第1の駆動プーリ側に導出された可撓性ケーブルの基準位置に関連する第1の位置情報、及び、従動プーリよりも第2の駆動プーリ側に導出された可撓性ケーブルの基準位置に関連する第2の位置情報を取得する取得部と、第1の位置情報及び第2の位置情報に基づいて可撓性ケーブルの伸長を検出する伸長検出部と、を備える、トルク伝達装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, a flexible cable in which an intermediate portion is wound around a driven pulley and both ends are fixed to a first driving pulley and a second driving pulley, respectively, and the first driving than the driven pulley is provided. First position information related to the reference position of the flexible cable derived to the pulley side, and second information related to the reference position of the flexible cable derived to the second drive pulley side than the driven pulley. There is provided a torque transmission device comprising: an acquisition unit that acquires the position information of the first position information; and an extension detection unit that detects extension of the flexible cable based on the first position information and the second position information.

また、本発明の別の観点によれば、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び従動プーリに固定された第1の可撓性ケーブルと、両端側がそれぞれ第2の駆動プーリ及び従動プーリに固定された第2の可撓性ケーブルと、第1の可撓性ケーブルの基準位置に関連する第1の位置情報、及び、第2の可撓性ケーブルの基準位置に関連する第2の位置情報を取得する取得部と、第1の位置情報及び第2の位置情報に基づいて第1の可撓性ケーブル及び第2の可撓性ケーブルのうちの少なくとも一方の伸長を検出する伸長検出部と、を備える、トルク伝達装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, the first flexible cable having both ends fixed to the first drive pulley and the driven pulley, and the both ends fixed to the second drive pulley and the driven pulley, respectively. The second flexible cable, the first position information related to the reference position of the first flexible cable, and the second position information related to the reference position of the second flexible cable. An acquisition unit for acquiring, an extension detection unit for detecting extension of at least one of the first flexible cable and the second flexible cable based on the first position information and the second position information; A torque transmission device is provided.

また、本発明の別の観点によれば、上述したいずれかのトルク伝達装置と、相対運動可能に連結されてトルク伝達装置により相対運動が行われる第1のアーム部材及び第2のアーム部材と、を備える、動作補助装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, any one of the torque transmission devices described above, and a first arm member and a second arm member that are connected so as to be capable of relative motion and perform relative motion by the torque transmission device; A motion assisting device is provided.

以上説明したように本発明によれば、トルク伝達装置の可撓性ケーブルの伸長を検出することができる。   As described above, according to the present invention, the extension of the flexible cable of the torque transmission device can be detected.

本発明の実施の形態に係るトルク伝達装置の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the torque transmission apparatus which concerns on embodiment of this invention. ケーブル伸長特性データベースの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a cable expansion | extension characteristic database. 同実施形態の変形例に係るトルク伝達装置の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the torque transmission apparatus which concerns on the modification of the embodiment. 同実施形態に係るトルク伝達装置を適用した動作補助装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation assistance apparatus to which the torque transmission apparatus which concerns on the same embodiment is applied.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

<1.トルク伝達装置の全体構成例>
図1を参照して、本実施形態に係るトルク伝達装置10について説明する。図1は、トルク伝達装置10の構成例を示す模式図である。トルク伝達装置10は、可撓性ケーブル9と、第1の駆動プーリ3と、第2の駆動プーリ5と、従動プーリ1と、第1のアクチュエータ11と、第2のアクチュエータ21と、第1の回転センサ13と、第2の回転センサ23と、制御装置30とを備えている。
<1. Example of overall configuration of torque transmission device>
A torque transmission device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the torque transmission device 10. The torque transmission device 10 includes a flexible cable 9, a first drive pulley 3, a second drive pulley 5, a driven pulley 1, a first actuator 11, a second actuator 21, Rotation sensor 13, second rotation sensor 23, and control device 30.

可撓性ケーブル9の両端側はそれぞれ第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5に固定され、可撓性ケーブル9の中間部は従動プーリ1に巻き付けられている。具体的に、従動プーリ1から導出された可撓性ケーブル9の一端側の部分9aは第1の駆動プーリ3に固定され、従動プーリ1から導出された可撓性ケーブル9の他端側の部分9bは第2の駆動プーリ5に固定されている。可撓性ケーブル9は、第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5の周囲に複数回巻き付けられて固定されていてもよい。   Both ends of the flexible cable 9 are fixed to the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5, respectively, and an intermediate portion of the flexible cable 9 is wound around the driven pulley 1. Specifically, a portion 9 a on one end side of the flexible cable 9 led out from the driven pulley 1 is fixed to the first drive pulley 3, and the portion on the other end side of the flexible cable 9 led out from the driven pulley 1. The portion 9 b is fixed to the second drive pulley 5. The flexible cable 9 may be fixed by being wound around the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5 a plurality of times.

可撓性ケーブル9としては、例えばスチール製又は合成繊維製のケーブルが用いられる。中でも合成繊維製のケーブルは、スチール製のケーブルに比べて、径が比較的小さなプーリへの巻き付き動作における耐久性に優れていることから、小型化が望まれる装置に適用されるケーブルとしてより好適である。   As the flexible cable 9, for example, a cable made of steel or synthetic fiber is used. Among these, synthetic fiber cables are more suitable as cables applied to devices that require downsizing because they are superior in durability when wound around pulleys with relatively small diameters compared to steel cables. It is.

なお、上記の説明では、可撓性ケーブル9は、一端側の部分9aから他端側の部分9bまで繋がった一本のケーブルであるが、可撓性ケーブル9は、二本に分かれていてもよい。例えば、トルク伝達装置10は、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ3と従動プーリ1とに固定された第1の可撓性ケーブル9aと、両端側がそれぞれ第2の駆動プーリ5と従動プーリ1とに固定された第2の可撓性ケーブル9bとを備えていてもよい。この場合、可撓性ケーブル9a,9bは、第1の駆動プーリ3、第2の駆動プーリ5及び従動プーリ1の周囲に複数回巻き付けられて固定されていてもよい。   In the above description, the flexible cable 9 is a single cable connected from the end portion 9a to the other end portion 9b. However, the flexible cable 9 is divided into two. Also good. For example, the torque transmission device 10 includes a first flexible cable 9a having both ends fixed to the first drive pulley 3 and the driven pulley 1, respectively, and both ends having a second drive pulley 5 and a driven pulley 1, respectively. And a second flexible cable 9b fixed to the cable. In this case, the flexible cables 9 a and 9 b may be fixed by being wound around the first driving pulley 3, the second driving pulley 5 and the driven pulley 1 a plurality of times.

第1のアクチュエータ11は、第1の駆動プーリ3を回転駆動する。第2のアクチュエータ21は、第2の駆動プーリ5を回転駆動する。第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21の駆動は、制御装置30の駆動制御部37により制御される。第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21としては、代表的には電気駆動式のロータリーモータが用いられる。この場合、第1のアクチュエータ11の出力軸11aに対して第1の駆動プーリ3が同軸上に固定され、第2のアクチュエータ21の出力軸21aに対して第2の駆動プーリ5が同軸上に固定されている。   The first actuator 11 rotationally drives the first drive pulley 3. The second actuator 21 rotationally drives the second drive pulley 5. The driving of the first actuator 11 and the second actuator 21 is controlled by the drive control unit 37 of the control device 30. As the first actuator 11 and the second actuator 21, an electrically driven rotary motor is typically used. In this case, the first drive pulley 3 is coaxially fixed to the output shaft 11 a of the first actuator 11, and the second drive pulley 5 is coaxial to the output shaft 21 a of the second actuator 21. It is fixed.

第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21は、図示しない減速機構を備えていてもよい。また、第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21は、電気駆動式のリニアモータとリニアモータの直動運動を回転運動に変換するトルク変換機構とを組み合わせたアクチュエータであってもよい。   The first actuator 11 and the second actuator 21 may include a reduction mechanism (not shown). Further, the first actuator 11 and the second actuator 21 may be an actuator that combines an electrically driven linear motor and a torque conversion mechanism that converts a linear motion of the linear motor into a rotational motion.

第1の回転センサ13は、第1の駆動プーリ3の回転角度θ1を検出する。第2の回転センサ23は、第2の駆動プーリ5の回転角度θ2を検出する。第1の回転センサ13及び第2の回転センサ23としては、例えばロータリーエンコーダが用いられるが、これ以外の回転センサであってもよい。第1の回転センサ13により検出される回転角度θ1の情報は、可撓性ケーブル9の一端側の部分9aの基準位置に関連する第1の位置情報の一態様である。また、第2の回転センサ23により検出される回転角度θ2の情報は、可撓性ケーブル9の他端側の部分9bの基準位置に関連する第2の位置情報の一態様である。   The first rotation sensor 13 detects the rotation angle θ1 of the first drive pulley 3. The second rotation sensor 23 detects the rotation angle θ2 of the second drive pulley 5. For example, a rotary encoder is used as the first rotation sensor 13 and the second rotation sensor 23, but other rotation sensors may be used. The information of the rotation angle θ1 detected by the first rotation sensor 13 is one aspect of the first position information related to the reference position of the portion 9a on the one end side of the flexible cable 9. The information on the rotation angle θ2 detected by the second rotation sensor 23 is an aspect of second position information related to the reference position of the portion 9b on the other end side of the flexible cable 9.

第1の位置情報及び第2の位置情報は、可撓性ケーブル9の一端側の部分9a及び他端側の部分9bにそれぞれ適宜設定される基準位置の位置に関連する情報である。可撓性ケーブル9の一端側の部分9aの基準位置は、例えば第1の駆動プーリ3に対する可撓性ケーブル9の一端側の部分9aの先端の固定位置であってもよい。また、可撓性ケーブル9の他端側の部分9bの基準位置は、例えば第2の駆動プーリ5に対する可撓性ケーブル9の他端側の部分9bの先端の固定位置であってもよい。ただし、可撓性ケーブル9の各部分9a,9bの基準位置は適宜設定される不変の位置であれば、先端の固定位置以外の位置であってもよい。   The first position information and the second position information are information related to the position of the reference position that is appropriately set in the portion 9a on one end side and the portion 9b on the other end side of the flexible cable 9, respectively. The reference position of the portion 9a on one end side of the flexible cable 9 may be, for example, a fixed position of the tip of the portion 9a on one end side of the flexible cable 9 with respect to the first drive pulley 3. Further, the reference position of the portion 9 b on the other end side of the flexible cable 9 may be, for example, a fixed position of the tip of the portion 9 b on the other end side of the flexible cable 9 with respect to the second drive pulley 5. However, the reference position of each portion 9a, 9b of the flexible cable 9 may be a position other than the fixed position of the tip as long as it is an invariable position set as appropriate.

トルク伝達装置10において、第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21のうちの少なくとも一方の駆動により第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5が回転することで、可撓性ケーブル9を介して回転トルクが従動プーリ1に伝達される。これにより、従動プーリ1は、回転トルクを出力可能になっている。   In the torque transmission device 10, the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5 are rotated by driving at least one of the first actuator 11 and the second actuator 21, so that the flexible cable 9 is connected. Rotational torque is transmitted to the driven pulley 1 via this. Thereby, the driven pulley 1 can output rotational torque.

制御装置30は、第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21の駆動を制御する。また、本実施形態に係るトルク伝達装置10において、制御装置30は、可撓性ケーブル9の伸長を検出する。制御装置30の一部又は全部は、例えばマイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサユニット等で構成されていてもよく、また、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。また、制御装置30は、CPU(Central Processing Unit)等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。   The control device 30 controls driving of the first actuator 11 and the second actuator 21. Further, in the torque transmission device 10 according to the present embodiment, the control device 30 detects the extension of the flexible cable 9. A part or all of the control device 30 may be configured by, for example, a microcomputer or a microprocessor unit, or may be configured by an updatable device such as firmware. The control device 30 may be a program module or the like that is executed by a command from a CPU (Central Processing Unit) or the like.

<2.制御装置の構成例及び動作例>
次に、制御装置30の構成例及び動作例について説明する。図1に示したように、制御装置30は、取得部31と、伸長検出部33と、ケーブル伸長特性データベース35と、駆動制御部37とを備える。
<2. Configuration Example and Operation Example of Control Device>
Next, a configuration example and an operation example of the control device 30 will be described. As shown in FIG. 1, the control device 30 includes an acquisition unit 31, an extension detection unit 33, a cable extension characteristic database 35, and a drive control unit 37.

駆動制御部37は、第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21の駆動を制御する。駆動制御部37は、第1のアクチュエータ11を駆動して第1の駆動プーリ3を回転駆動し、可撓性ケーブル9の一端側の部分9aを第1の駆動プーリ3に巻き取る。これにより、従動プーリ1は、可撓性ケーブルの一端側の部分9aを導出する一方で他端側の部分9bを巻き取る。これに伴って、第2の駆動プーリ5は、可撓性ケーブル9の他端側の部分9bを導出する。   The drive control unit 37 controls driving of the first actuator 11 and the second actuator 21. The drive control unit 37 drives the first actuator 11 to rotationally drive the first drive pulley 3, and winds the portion 9 a on one end side of the flexible cable 9 around the first drive pulley 3. As a result, the driven pulley 1 draws out the portion 9a on one end side of the flexible cable and winds up the portion 9b on the other end side. Along with this, the second drive pulley 5 leads out the portion 9 b on the other end side of the flexible cable 9.

また、駆動制御部37は、第2のアクチュエータ21を駆動して第2の駆動プーリ5を回転駆動し、可撓性ケーブル9の他端側の部分9bを第2の駆動プーリ5に巻き取る。これにより、従動プーリ1は、可撓性ケーブルの他端側の部分9bを導出する一方で一端側の部分9aを巻き取る。これに伴って、第1の駆動プーリ3は、可撓性ケーブル9の一端側の部分9aを導出する。   The drive control unit 37 drives the second actuator 21 to rotationally drive the second drive pulley 5, and winds the portion 9 b on the other end side of the flexible cable 9 around the second drive pulley 5. . As a result, the driven pulley 1 draws out the portion 9b on the other end side of the flexible cable and winds up the portion 9a on the one end side. Along with this, the first drive pulley 3 leads out a portion 9 a on one end side of the flexible cable 9.

第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5から可撓性ケーブル9の各部分9a,9bが導出される際に、第1の駆動プーリ3に連動する第1のアクチュエータ11又は第2の駆動プーリ5に連動する第2のアクチュエータ21の回転抵抗が作用する。このため、駆動制御部37により第1のアクチュエータ11又は第2のアクチュエータ21の駆動が制御されると、可撓性ケーブル9の各部分9a,9bには一定の張力が発生する。   When the portions 9a and 9b of the flexible cable 9 are led out from the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5, the first actuator 11 or the second actuator interlocked with the first drive pulley 3 is used. The rotational resistance of the second actuator 21 interlocked with the drive pulley 5 acts. For this reason, when the drive controller 37 controls the driving of the first actuator 11 or the second actuator 21, a constant tension is generated in the portions 9 a and 9 b of the flexible cable 9.

第1の駆動プーリ3への可撓性ケーブル9の巻き付き半径r1と第2の駆動プーリ5への可撓性ケーブル9の巻き付き半径r2とが同一である場合、第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5を同一の回転速度でそれぞれ回転させて可撓性ケーブル9を巻き取ることによって、従動プーリ1はいずれかの方向に略同一の回転速度で軸回転する。換言すると、第1の駆動プーリ3への可撓性ケーブル9の巻き付き半径r1と第2の駆動プーリ5への可撓性ケーブル9の巻き付き半径r2とが同一である場合、第1の駆動プーリ3の回転量と第2の駆動プーリ5の回転量とは略同一になる。ただし、可撓性ケーブル9に伸長が生じた場合には、当該伸長量ΔLに相当する分、回転量に差が生じることになる。   When the winding radius r1 of the flexible cable 9 to the first driving pulley 3 and the winding radius r2 of the flexible cable 9 to the second driving pulley 5 are the same, the first driving pulley 3 and the second driving pulley 3 By rotating the two drive pulleys 5 at the same rotational speed and winding up the flexible cable 9, the driven pulley 1 rotates in the axial direction at substantially the same rotational speed. In other words, when the winding radius r1 of the flexible cable 9 to the first driving pulley 3 and the winding radius r2 of the flexible cable 9 to the second driving pulley 5 are the same, the first driving pulley 3 and the rotation amount of the second drive pulley 5 are substantially the same. However, when extension occurs in the flexible cable 9, a difference in rotation amount is generated corresponding to the extension amount ΔL.

取得部31は、可撓性ケーブル9の一端側の部分9aの基準位置に関連する第1の位置情報、及び、可撓性ケーブル9の他端側の部分9bの基準位置に関連する第2の位置情報を取得する。上述のとおり、本実施形態において制御装置30の取得部31は、第1の回転センサ13のセンサ信号に基づいて、第1の位置情報として第1の駆動プーリ3の回転角度θ1の情報を取得する。また、取得部31は、第2の回転センサ23のセンサ信号に基づいて、第2の位置情報として第2の駆動プーリ5の回転角度θ2の情報を取得する。   The acquisition unit 31 includes first position information related to the reference position of the portion 9a on one end side of the flexible cable 9, and second information related to the reference position of the portion 9b on the other end side of the flexible cable 9. Get location information. As described above, in the present embodiment, the acquisition unit 31 of the control device 30 acquires information about the rotation angle θ1 of the first drive pulley 3 as the first position information based on the sensor signal of the first rotation sensor 13. To do. The acquisition unit 31 acquires information about the rotation angle θ2 of the second drive pulley 5 as second position information based on the sensor signal of the second rotation sensor 23.

伸長検出部33は、取得部31が取得した第1の位置情報及び第2の位置情報に基づいて可撓性ケーブル9の伸長を検出する。例えば第1の駆動プーリ3への可撓性ケーブル9の巻き付き半径r1と第2の駆動プーリ5への可撓性ケーブル9の巻き付き半径r2とが同一である場合、伸長検出部33は、第1の位置情報としての第1の駆動プーリ3の回転角度(以下、「第1の回転角度」ともいう。)θ1と、第2の位置情報としての第2の駆動プーリ5の回転角度(以下、「第2の回転角度」ともいう。)θ2との差Δθ(例えば「θ2−θ1」)に基づいて、可撓性ケーブル9の伸長を検出する。   The extension detection unit 33 detects extension of the flexible cable 9 based on the first position information and the second position information acquired by the acquisition unit 31. For example, when the winding radius r1 of the flexible cable 9 to the first drive pulley 3 and the winding radius r2 of the flexible cable 9 to the second drive pulley 5 are the same, the extension detection unit 33 is The rotation angle of the first drive pulley 3 (hereinafter also referred to as “first rotation angle”) θ1 as position information 1 and the rotation angle of the second drive pulley 5 (hereinafter referred to as “second position information”). , Also referred to as “second rotation angle.”) Based on a difference Δθ (for example, “θ2−θ1”) with respect to θ2, the extension of the flexible cable 9 is detected.

具体的に、例えばトルク伝達装置10の使用開始時の適宜の状態における第1の回転角度θ1_αと第2の回転角度θ2_αとの差Δθ_αをゼロとした場合に、その後に生じる可撓性ケーブル9の伸長量ΔLは以下の式(1)で表すことができる。
ΔL=[(θ2−θ2_α)−(θ1−θ1_α)]×r ・・・(1)
r:第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5の半径(=r1=r2)
Specifically, for example, when the difference Δθ_α between the first rotation angle θ1_α and the second rotation angle θ2_α in an appropriate state at the start of use of the torque transmission device 10 is set to zero, the flexible cable 9 generated thereafter The elongation amount ΔL of can be expressed by the following formula (1).
ΔL = [(θ2−θ2_α) − (θ1−θ1_α)] × r (1)
r: radius of the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5 (= r1 = r2)

例えば第1の駆動プーリ3への可撓性ケーブル9の巻き付き半径r1と第2の駆動プーリ5への可撓性ケーブル9の巻き付き半径r2とが異なる場合に、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLは、上記式(1)の代わりに、下記式(2)で表すことができる。
ΔL=(θ2−θ2_α)×r2−(θ1−θ1_α)×r1 ・・・(2)
For example, when the winding radius r1 of the flexible cable 9 to the first drive pulley 3 and the winding radius r2 of the flexible cable 9 to the second drive pulley 5 are different, the extension amount of the flexible cable 9 ΔL can be expressed by the following formula (2) instead of the above formula (1).
ΔL = (θ2−θ2_α) × r2− (θ1−θ1_α) × r1 (2)

伸長検出部33は、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLを検出する際に、可撓性ケーブル9が有する弾性特性を考慮してもよい。つまり、伸長検出部33は、可撓性ケーブル9に負荷されている張力を無くしたときに生じる萎縮量を考慮することによって、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLの検出精度を高めることができる。   The extension detection unit 33 may consider the elastic characteristics of the flexible cable 9 when detecting the extension amount ΔL of the flexible cable 9. That is, the extension detection unit 33 can increase the detection accuracy of the extension amount ΔL of the flexible cable 9 by considering the amount of atrophy caused when the tension applied to the flexible cable 9 is removed. .

伸長検出部33は、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLを検出した場合、ケーブル伸長特性データベース35を参照して、可撓性ケーブル9の劣化を判定してもよい。ケーブル伸長特性データベース35は、あらかじめ実験又はシミュレーション等によってトルク伝達装置10の使用に伴う可撓性ケーブル135の伸長量ΔLの変化を求めたデータであり、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の記憶素子やCD−ROM、USBメモリ等の記憶装置に記憶される。あるいは、ケーブル伸長特性データベース35は、制御装置30の内部に格納されていなくてもよく、有線又は無線の通信手段を介して制御装置30からのアクセスが可能になっていてもよい。   When the extension detection unit 33 detects the extension amount ΔL of the flexible cable 9, the extension detection unit 33 may determine deterioration of the flexible cable 9 with reference to the cable extension characteristic database 35. The cable extension characteristic database 35 is data in which a change in the extension amount ΔL of the flexible cable 135 due to the use of the torque transmission device 10 is obtained in advance by experiment or simulation, and is a RAM (Random Access Memory) or ROM (Read Only Memory) or a storage device such as a CD-ROM or USB memory. Alternatively, the cable extension characteristic database 35 may not be stored in the control device 30 and may be accessible from the control device 30 via a wired or wireless communication unit.

図2は、ケーブル伸長特性データベース35に格納された特性情報の一例を示している。図2の横軸はトルク伝達装置10の使用時間を示し、縦軸は可撓性ケーブル9の伸長量ΔLを示している。図2に示した例では、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLは、トルク伝達装置10の使用開始直後に比較的速い増大速度で増大した後、緩やかに増大し続ける。そして、可撓性ケーブル9の使用末期が近付くと、再び伸長量ΔLの増大速度が速くなり、最終的には可撓性ケーブル9は破断に至る。なお、図2に示した特性情報はあくまでも一例であって、可撓性ケーブル9の特性は図示した例に限られない。   FIG. 2 shows an example of characteristic information stored in the cable extension characteristic database 35. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the usage time of the torque transmission device 10, and the vertical axis indicates the extension amount ΔL of the flexible cable 9. In the example shown in FIG. 2, the extension amount ΔL of the flexible cable 9 increases at a relatively high increase rate immediately after the start of use of the torque transmission device 10 and then continues to increase gradually. When the end of use of the flexible cable 9 approaches, the increasing rate of the extension amount ΔL increases again, and the flexible cable 9 eventually breaks. The characteristic information shown in FIG. 2 is merely an example, and the characteristic of the flexible cable 9 is not limited to the illustrated example.

伸長検出部33は、検出した伸長量ΔLをケーブル伸長特性データベース35の特性情報に照らし、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLに応じてユーザへの通知を行ってもよい。例えば、伸長検出部33は、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLが図2に示す第1の基準値ΔL1に到達したときに警告表示、警告ランプ及び警告音のうちの少なくとも一つによる警告を行ってもよい。また、伸長検出部33は、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLが図2に示す第2の基準値ΔL2に到達したときに交換表示、交換通知ランプ及び交換通知音のうちの少なくとも一つによる警告動作を行ってもよい。   The extension detection unit 33 may notify the user according to the extension amount ΔL of the flexible cable 9 by comparing the detected extension amount ΔL with the characteristic information of the cable extension characteristic database 35. For example, when the extension amount ΔL of the flexible cable 9 reaches the first reference value ΔL1 shown in FIG. 2, the extension detection unit 33 issues a warning by at least one of a warning display, a warning lamp, and a warning sound. You may go. Further, the extension detection unit 33 uses at least one of an exchange display, an exchange notification lamp, and an exchange notice sound when the extension amount ΔL of the flexible cable 9 reaches the second reference value ΔL2 shown in FIG. A warning operation may be performed.

これにより、トルク伝達装置10のユーザ等は、可撓性ケーブル9の交換時期が近付いていることあるいは到来したことを知ることができる。したがって、トルク伝達装置10の使用中に可撓性ケーブル9が突然破断して、トルク伝達が急停止することを抑制することができる。   Thereby, the user of the torque transmission device 10 can know that the replacement time of the flexible cable 9 is approaching or has arrived. Therefore, it is possible to prevent the torque transmission from being suddenly stopped due to the flexible cable 9 being suddenly broken during use of the torque transmission device 10.

<3.変形例>
次に、本実施形態に係るトルク伝達装置の変形例について説明する。上記実施形態に係るトルク伝達装置10が第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21を用いていたのに対して、変形例に係るトルク伝達装置は1つのアクチュエータにより第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5を回転駆動する。
<3. Modification>
Next, a modification of the torque transmission device according to the present embodiment will be described. Whereas the torque transmission device 10 according to the above-described embodiment uses the first actuator 11 and the second actuator 21, the torque transmission device according to the modified example has the first drive pulley 3 and the second actuator by one actuator. 2 drive pulley 5 is rotated.

図3は、変形例に係るトルク伝達装置10Aの構成を示す模式図である。トルク伝達装置10Aは、可撓性ケーブル9と、第1の駆動プーリ3と、第2の駆動プーリ5と、従動プーリ1と、アクチュエータ17と、第1の回転センサ13と、第2の回転センサ23と、ワンウェイクラッチ27と、トーションばね29と、制御装置30とを備えている。可撓性ケーブル9、第1の駆動プーリ3、第2の駆動プーリ5、従動プーリ1、第1の回転センサ13、第2の回転センサ23、及び制御装置30は、上記実施形態に係るトルク伝達装置10の各構成要素と同様に構成することができる。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a torque transmission device 10A according to a modification. The torque transmission device 10A includes a flexible cable 9, a first drive pulley 3, a second drive pulley 5, a driven pulley 1, an actuator 17, a first rotation sensor 13, and a second rotation. A sensor 23, a one-way clutch 27, a torsion spring 29, and a control device 30 are provided. The flexible cable 9, the first drive pulley 3, the second drive pulley 5, the driven pulley 1, the first rotation sensor 13, the second rotation sensor 23, and the control device 30 are torques according to the above embodiment. It can be configured in the same manner as each component of the transmission device 10.

変形例に係るトルク伝達装置10において、第1の駆動プーリ3への可撓性ケーブル9の巻き付き半径と第2の駆動プーリ5への可撓性ケーブル9の巻き付き半径とは同一となっている。また、第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5は共通の回転軸19により支持されている。回転軸19は、アクチュエータ17の出力軸17aに連結され、アクチュエータ17により回転駆動される。アクチュエータ17は、上記実施形態に係るトルク伝達装置10と同様に電気駆動式のロータリーモータ、あるいは電気駆動式のリニアモータと動力伝達機構との組み合わせによるものとすることができる。かかるアクチュエータ17は、回転軸19を正転及び反転可能になっている。   In the torque transmission device 10 according to the modification, the winding radius of the flexible cable 9 around the first drive pulley 3 and the winding radius of the flexible cable 9 around the second drive pulley 5 are the same. . The first drive pulley 3 and the second drive pulley 5 are supported by a common rotating shaft 19. The rotation shaft 19 is connected to the output shaft 17 a of the actuator 17 and is driven to rotate by the actuator 17. Similarly to the torque transmission device 10 according to the above-described embodiment, the actuator 17 can be an electric drive type rotary motor or a combination of an electric drive type linear motor and a power transmission mechanism. The actuator 17 can rotate the rotating shaft 19 forward and reverse.

変形例に係るトルク伝達装置10Aにおいて、第2の駆動プーリ5は回転軸19に対して固定的に支持されている。つまり、第2の駆動プーリ5と回転軸19とは相対回転しないように構成されている。一方、第1の駆動プーリ3は、ワンウェイクラッチ27を介して回転軸19に支持されている。つまり、第1の駆動プーリ3は、回転軸19に対して軸回りの一の方向への自由な相対回転が可能となっている一方で、軸回りの他の方向への相対回転が抑制されている。   In the torque transmission device 10 </ b> A according to the modification, the second drive pulley 5 is fixedly supported with respect to the rotating shaft 19. That is, the second drive pulley 5 and the rotary shaft 19 are configured not to rotate relative to each other. On the other hand, the first drive pulley 3 is supported on the rotary shaft 19 via a one-way clutch 27. That is, the first drive pulley 3 can freely rotate relative to the rotation shaft 19 in one direction around the axis, while the relative rotation in the other direction around the axis is suppressed. ing.

図3に示したトルク伝達装置10Aの例では、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9の他端側の部分9bを巻き付け得る回転方向に回転軸19が回転する際に、第1の駆動プーリ3と回転軸19との相対回転が可能になっている。逆に、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9の一端側の部分9aを巻き付け得る回転方向に回転軸19が回転する際に、第1の駆動プーリ3と回転軸19との相対回転が抑制される。ワンウェイクラッチ27としては、スプラグ式又はカム式等の公知のワンウェイクラッチが適宜用いられる。なお、通常、ワンウェイクラッチにより回転を抑制できる抑制トルクには限度があるため、使用するアクチュエータが生成するトルクに応じて適切な抑制トルクが得られるようにワンウェイクラッチが選択されることが望ましい。   In the example of the torque transmission device 10 </ b> A shown in FIG. 3, when the rotary shaft 19 rotates in the rotation direction in which the second drive pulley 5 can wind the portion 9 b on the other end side of the flexible cable 9, Relative rotation between the drive pulley 3 and the rotary shaft 19 is possible. On the contrary, when the rotary shaft 19 rotates in the rotational direction in which the first drive pulley 3 can wind the portion 9 a on one end side of the flexible cable 9, the relative rotation between the first drive pulley 3 and the rotary shaft 19 is performed. Is suppressed. As the one-way clutch 27, a known one-way clutch such as a sprag type or a cam type is appropriately used. Normally, since there is a limit to the suppression torque that can suppress rotation by the one-way clutch, it is desirable to select the one-way clutch so that an appropriate suppression torque can be obtained according to the torque generated by the actuator to be used.

トーションばね29は、可撓性ケーブル9の伸長により、可撓性ケーブル9が第1の駆動プーリ3、第2の駆動プーリ5又は従動プーリ1から脱離することのないように、可撓性ケーブル9の張力を維持する。トーションばね29によって、可撓性ケーブル9の張力を手動で調整することなく、可撓性ケーブル9の伸長に応じて自動で張力が維持されるようになっている。   The torsion spring 29 is flexible so that the flexible cable 9 is not detached from the first drive pulley 3, the second drive pulley 5 or the driven pulley 1 due to the extension of the flexible cable 9. The tension of the cable 9 is maintained. By the torsion spring 29, the tension is automatically maintained according to the extension of the flexible cable 9 without manually adjusting the tension of the flexible cable 9.

具体的に、トーションばね29の一端は第1の駆動プーリ3に固定されたワンウェイクラッチ27に固定され、他端は回転軸19に固定されている。トーションばね29の中央部は回転軸19に巻き付けられている。トーションばね29は、ワンウェイクラッチ27を介して、回転軸19に対して相対回転が許容されている方向へと第1の駆動プーリ3を付勢し、第1の駆動プーリ3に対して、常に引張トルクを作用している。トーションばね29のばね荷重は、可撓性ケーブル9に生じさせる所望の張力に応じて適切に設定される。なお、可撓性ケーブル9に張力を付与するための構成要素はトーションばねに限られない。   Specifically, one end of the torsion spring 29 is fixed to the one-way clutch 27 fixed to the first drive pulley 3, and the other end is fixed to the rotating shaft 19. A central portion of the torsion spring 29 is wound around the rotary shaft 19. The torsion spring 29 urges the first drive pulley 3 via the one-way clutch 27 in a direction in which relative rotation with respect to the rotary shaft 19 is allowed, and always with respect to the first drive pulley 3. The tensile torque is applied. The spring load of the torsion spring 29 is appropriately set according to a desired tension generated in the flexible cable 9. In addition, the component for giving tension | tensile_strength to the flexible cable 9 is not restricted to a torsion spring.

変形例に係るトルク伝達装置10Aにおいて、アクチュエータ17の非駆動時には、可撓性ケーブル9に対してあらかじめ予負荷が与えられ、可撓性ケーブル9の張力が維持される。予負荷は手動で与えられてもよい。一方、アクチュエータ17により回転軸19が回転すると、第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5は以下のように回転駆動する。   In the torque transmission device 10A according to the modified example, when the actuator 17 is not driven, a preload is applied to the flexible cable 9 in advance, and the tension of the flexible cable 9 is maintained. The preload may be provided manually. On the other hand, when the rotary shaft 19 is rotated by the actuator 17, the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5 are rotationally driven as follows.

例えば、図3において、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9を巻き付ける回転方向に回転軸19が回転する場合、ワンウェイクラッチ27の機能により第1の駆動プーリ3と回転軸19とは相対回転可能になる。このため、第1の駆動プーリ3は回転軸19の回転トルクによって回転することはない。一方、第2の駆動プーリ5は回転軸19の回転に伴って回転するため、可撓性ケーブル9は第2の駆動プーリ5に巻き付けられる。その結果、可撓性ケーブル9の張力により第1の駆動プーリ3は可撓性ケーブル9を導出するようにして回転する。   For example, in FIG. 3, when the rotation shaft 19 rotates in the rotation direction in which the second drive pulley 5 winds the flexible cable 9, the first drive pulley 3 and the rotation shaft 19 are relatively moved by the function of the one-way clutch 27. It can be rotated. For this reason, the first drive pulley 3 is not rotated by the rotational torque of the rotating shaft 19. On the other hand, since the second drive pulley 5 rotates with the rotation of the rotary shaft 19, the flexible cable 9 is wound around the second drive pulley 5. As a result, the first drive pulley 3 rotates so as to lead out the flexible cable 9 by the tension of the flexible cable 9.

また、図3において、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9を巻き付ける回転方向に回転軸19が回転する場合、ワンウェイクラッチ27の機能により第1の駆動プーリ3は回転軸19の回転トルクにより回転する。したがって、可撓性ケーブル9は、第1の駆動プーリ3に巻き付けられる。このとき、回転軸105に固定された第2の駆動プーリ5も回転軸19の回転トルクにより回転し、可撓性ケーブル9を導出する。   In FIG. 3, when the rotary shaft 19 rotates in the rotation direction in which the first drive pulley 3 winds the flexible cable 9, the first drive pulley 3 rotates by the function of the one-way clutch 27. To rotate. Therefore, the flexible cable 9 is wound around the first drive pulley 3. At this time, the second drive pulley 5 fixed to the rotation shaft 105 is also rotated by the rotation torque of the rotation shaft 19, and the flexible cable 9 is led out.

このように、アクチュエータ17の正転駆動又は反転駆動を繰り返すことによって従動プーリ1が双方向に軸回転されて、回転トルクが出力される。その際に、アクチュエータ17が、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9を巻き付ける回転方向に回転軸19を回転駆動するごとに、可撓性ケーブル9の張力が略一定に維持されるようになる。   In this way, by repeating the forward drive or the reverse drive of the actuator 17, the driven pulley 1 is axially rotated in both directions, and a rotational torque is output. At that time, the tension of the flexible cable 9 is maintained substantially constant each time the actuator 17 rotationally drives the rotary shaft 19 in the rotational direction in which the second drive pulley 5 winds the flexible cable 9. become.

変形例に係るトルク伝達装置10Aにおいては、ワンウェイクラッチ27及びトーションばね29により、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLに相当する分、第1の駆動プーリ3の回転位相が第2の駆動プーリ5の回転位相からずらされることになる。制御装置30は、駆動制御部37が1つのアクチュエータ17の駆動を制御する点以外、上記の実施形態に係るトルク伝達装置10の制御装置30と同様に構成することができる。   In the torque transmission device 10 </ b> A according to the modified example, the rotation phase of the first drive pulley 3 is equal to the extension amount ΔL of the flexible cable 9 by the one-way clutch 27 and the torsion spring 29. Will be shifted from the rotational phase. The control device 30 can be configured in the same manner as the control device 30 of the torque transmission device 10 according to the above-described embodiment except that the drive control unit 37 controls the driving of one actuator 17.

変形例に係るトルク伝達装置10Aによっても、制御装置30の伸長検出部33は、可撓性ケーブル9の伸長量ΔLを検出することができる。また、伸長検出部33が発生した伸長量ΔLに応じて警告動作又は交換通知動作を行うことによって、ユーザ等は可撓性ケーブル9の交換時期が近付いていることあるいは到来したことを知ることができる。したがって、トルク伝達装置10の使用中に可撓性ケーブル9が突然破断して、トルク伝達が急停止することを抑制することができる。   Even with the torque transmission device 10 </ b> A according to the modification, the extension detection unit 33 of the control device 30 can detect the extension amount ΔL of the flexible cable 9. Further, by performing a warning operation or an exchange notification operation according to the extension amount ΔL generated by the extension detection unit 33, the user or the like can know that the replacement time of the flexible cable 9 is approaching or has arrived. it can. Therefore, it is possible to prevent the torque transmission from being suddenly stopped due to the flexible cable 9 being suddenly broken during use of the torque transmission device 10.

<4.動作補助装置への適用例>
次に、図4を参照して、上記実施形態に係るトルク伝達装置10を、動作補助装置としての人体装着ロボット100に適用した例について説明する。図4は、トルク伝達装置10の第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21が生成する動力により関節部120を回転させる人体装着ロボット100の一例を示す説明図である。図4は、理解を容易にするために示した模式図であって、トルク伝達装置10は実際には例えばケースやバック等に収容されて人体の腰や背中に配置されてもよく、あるいは関節部120に隣接して配置されてもよい。
<4. Application example to motion assist device>
Next, with reference to FIG. 4, an example in which the torque transmission device 10 according to the above embodiment is applied to a human body-mounted robot 100 as an operation assisting device will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a human-mounted robot 100 that rotates the joint 120 with power generated by the first actuator 11 and the second actuator 21 of the torque transmission device 10. FIG. 4 is a schematic diagram shown for ease of understanding, and the torque transmission device 10 may actually be accommodated in, for example, a case or a bag and placed on the waist or back of a human body, or a joint. It may be disposed adjacent to the portion 120.

図示した人体装着ロボット100は、関節部120と、関節部120を中心に回動可能に連結された第1のアーム部112及び第2のアーム部114を有する。第1のアーム部112の上部は、人体の腰に巻き付けられる装着ベルト102に固定されている。また、第2のアーム部114の下部は、人体の大腿部に巻き付けられる装着ベルト104に固定されている。関節部120には従動プーリ1が設けられ、関節部120を中心とする第1のアーム部112と第2のアーム部114との相対回転は、可撓性ケーブル9を介して、トルク伝達装置10の第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21により駆動される。   The illustrated human body-mounted robot 100 includes a joint portion 120, and a first arm portion 112 and a second arm portion 114 that are coupled to be rotatable about the joint portion 120. The upper part of the first arm portion 112 is fixed to a mounting belt 102 that is wrapped around the waist of a human body. The lower portion of the second arm portion 114 is fixed to a mounting belt 104 that is wound around the thigh of the human body. The joint portion 120 is provided with the driven pulley 1, and the relative rotation between the first arm portion 112 and the second arm portion 114 around the joint portion 120 is transmitted via the flexible cable 9. It is driven by ten first actuators 11 and second actuators 21.

例えば、関節部120の従動プーリ1には2本の可撓性ケーブル9a,9bが接続され、いずれか一方の可撓性ケーブルを関節部120に向けて送り出し、他方の可撓性ケーブルを関節部120から後退させることにより、第1のアーム部112に対して第2のアーム部114が、時計回りあるいは反時計回りに回動する。可撓性ケーブル9a,9bのそれぞれの端部は、トルク伝達装置10の第1の駆動プーリ3又は第2の駆動プーリ5に固定又は巻き付けられている。図示した可撓性ケーブル9a,9bは、ワイヤや樹脂等からなるケーブルをカバー131,132により被覆したボーデンケーブルとして構成され、カバー131,132の一端部が第1のアーム部112に固定されて可撓性ケーブル9a,9bの先端が関節部120に対して進退可能になっている。可撓性ケーブル9a,9bは、関節部120に巻き付けられて導出された1本の可撓性ケーブル9であってもよい。   For example, two flexible cables 9a and 9b are connected to the driven pulley 1 of the joint portion 120, and one of the flexible cables is sent out toward the joint portion 120, and the other flexible cable is connected to the joint pulley 120. By retracting from the portion 120, the second arm portion 114 rotates clockwise or counterclockwise with respect to the first arm portion 112. The respective ends of the flexible cables 9 a and 9 b are fixed or wound around the first drive pulley 3 or the second drive pulley 5 of the torque transmission device 10. The illustrated flexible cables 9a and 9b are configured as Bowden cables in which cables made of wire, resin, or the like are covered with covers 131 and 132, and one ends of the covers 131 and 132 are fixed to the first arm portion 112. The distal ends of the flexible cables 9 a and 9 b can be advanced and retracted with respect to the joint portion 120. The flexible cables 9a and 9b may be a single flexible cable 9 that is wound around the joint 120 and led out.

かかる人体装着ロボット100において、例えばユーザ(装着者)が歩行する際に、第2のアーム部114を関節部120を中心に時計回りに回動させることにより、ユーザによる足を上げる動作が補助される。例えば制御装置30の駆動制御部37が、筋電位センサやユーザの足の動きを検出するセンサ等によりユーザが足を上げようとしていることを検出すると、第2のアクチュエータ21を駆動させることにより可撓性ケーブル9bを第2の駆動プーリ5に巻き付ける。これにより、可撓性ケーブル9bが関節部120から後退する一方、可撓性ケーブル9aが関節部120に向けて送出される。その結果、従動プーリ1が時計回りに回転し、第2のアーム部114が関節部120を中心に時計回りに回動して、ユーザによる足を上げる動作を補助する力が発生する。   In the human body wearing robot 100, for example, when a user (wearer) walks, the second arm portion 114 is rotated clockwise around the joint portion 120, thereby assisting the user to raise his / her foot. The For example, when the drive control unit 37 of the control device 30 detects that the user is trying to raise his / her foot by using a myoelectric potential sensor or a sensor for detecting the movement of the user's foot, the second actuator 21 can be driven to drive The flexible cable 9b is wound around the second drive pulley 5. As a result, the flexible cable 9 b moves backward from the joint portion 120, while the flexible cable 9 a is sent out toward the joint portion 120. As a result, the driven pulley 1 rotates clockwise, and the second arm portion 114 rotates clockwise around the joint portion 120 to generate a force that assists the user in raising the foot.

逆に、ユーザが足を下ろそうとしている場合、制御装置30の駆動制御部37は、第1のアクチュエータ11を駆動させることにより可撓性ケーブル9aを第1の駆動プーリ3に巻き付ける。これにより、可撓性ケーブル9aが関節部120から後退する一方、可撓性ケーブル9bが関節部120に向けて送出される。その結果、従動プーリ1が反時計回りに回転し、第2のアーム部114が関節部120を中心に反時計回りに回動して、ユーザによる足を下ろす動作を補助する力が発生する。   On the other hand, when the user is going to lower the foot, the drive control unit 37 of the control device 30 drives the first actuator 11 to wind the flexible cable 9a around the first drive pulley 3. As a result, the flexible cable 9 a is retracted from the joint portion 120, while the flexible cable 9 b is sent out toward the joint portion 120. As a result, the driven pulley 1 rotates counterclockwise, and the second arm portion 114 rotates counterclockwise around the joint portion 120 to generate a force that assists the user in lowering the foot.

本実施形態に係る人体装着ロボット100において、制御装置30の伸長検出部33は、第1のアクチュエータ11及び第2のアクチュエータ21が発生する動力を従動プーリ1に伝達する可撓性ケーブル9a,9bの伸長を検出することができる。また、伸長検出部33が、可撓性ケーブル9a,9bの伸長量ΔLに応じて警告動作又は交換通知動作を行うことにより、ユーザや補助者等は可撓性ケーブル9a,9bが破損するまでに可撓性ケーブル9a,9bを交換することができる。したがって、人体装着ロボット100の使用中に突然補助動作が得られなくなることが抑制される。   In the human-body-mounted robot 100 according to the present embodiment, the extension detection unit 33 of the control device 30 transmits the power generated by the first actuator 11 and the second actuator 21 to the driven pulley 1 and the flexible cables 9a and 9b. Can be detected. Further, when the extension detection unit 33 performs a warning operation or an exchange notification operation in accordance with the extension amount ΔL of the flexible cables 9a and 9b, the user, the assistant, or the like until the flexible cables 9a and 9b are damaged. The flexible cables 9a and 9b can be exchanged. Therefore, it is possible to prevent sudden assistance operation from being obtained while using the human body-mounted robot 100.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、トルク伝達装置の適用例として、ユーザの動作の補助力を生成させる動作補助装置が例示されていたが、本発明はかかる例に限定されない。本発明に係るトルク伝達装置は、プーリ及び可撓性ケーブルを用いた種々の装置に適用可能である。   For example, in the above-described embodiment, as an application example of the torque transmission device, an operation assisting device that generates an assisting force for the user's operation is illustrated, but the present invention is not limited to such an example. The torque transmission device according to the present invention can be applied to various devices using pulleys and flexible cables.

また、上記実施形態では、ロータリーエンコーダ等の回転センサにより検出される回転角度の情報を用いて可撓性ケーブル9の伸長量ΔLを検出していたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、従動プーリ1から第1の駆動プーリ3に導出された可撓性ケーブル9の一端側の部分9a及び従動プーリ1から第2の駆動プーリ5に導出された可撓性ケーブル9の他端側の部分9bに基準位置を定める目印を付し、電磁式の位置センサや撮像センサ等を用いて2つの基準位置の移動量のズレを測定してもよい。   In the above embodiment, the extension amount ΔL of the flexible cable 9 is detected using information on the rotation angle detected by a rotation sensor such as a rotary encoder. However, the present invention is not limited to this example. For example, a portion 9 a on one end side of the flexible cable 9 led out from the driven pulley 1 to the first driving pulley 3 and the other end of the flexible cable 9 led out from the driven pulley 1 to the second driving pulley 5. A mark for determining the reference position may be attached to the portion 9b on the side, and the displacement of the movement amount between the two reference positions may be measured using an electromagnetic position sensor, an imaging sensor, or the like.

また、上記実施形態の変形例では、2つの回転センサを用いて第1の駆動プーリ3の回転角度θ1及び第2の駆動プーリ5の回転角度θ2を検出していたが、本発明は係る例に限定されない。変形例に係るトルク伝達装置10Aにおいて第2の駆動プーリ5が回転軸19に固定される一方、第1の駆動プーリ3が回転軸19に対して相対回転可能となっている。このため、回転軸19と第1の駆動プーリ3との相対回転角度Δθを検出する一つの回転センサのみとしても、下記式(3)により可撓性ケーブル109の伸長量ΔLを検出することができる。
ΔL=Δθ×r ・・・(3)
In the modification of the above embodiment, the rotation angle θ1 of the first drive pulley 3 and the rotation angle θ2 of the second drive pulley 5 are detected using two rotation sensors. It is not limited to. In the torque transmission device 10 </ b> A according to the modified example, the second drive pulley 5 is fixed to the rotary shaft 19, while the first drive pulley 3 is rotatable relative to the rotary shaft 19. Therefore, even if only one rotation sensor that detects the relative rotation angle Δθ between the rotating shaft 19 and the first drive pulley 3 is used, the extension amount ΔL of the flexible cable 109 can be detected by the following equation (3). it can.
ΔL = Δθ × r (3)

1・・・従動プーリ、3・・・第1の駆動プーリ、5・・・第2の駆動プーリ、9・・・可撓性ケーブル、10・・・トルク伝達装置、11・・・第1のアクチュエータ、13・・・第1の回転センサ、17・・・アクチュエータ、19・・・回転軸、21・・・第2のアクチュエータ、23・・・第2の回転センサ、27・・・ワンウェイクラッチ、29・・・トーションばね、30・・・制御装置、31・・・取得部、33・・・伸長検出部、35・・・ケーブル伸長特性データベース、37・・・駆動制御部、100・・・人体装着ロボット(動作補助装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive pulley, 3 ... 1st drive pulley, 5 ... 2nd drive pulley, 9 ... Flexible cable, 10 ... Torque transmission apparatus, 11 ... 1st 13 ... 1st rotation sensor, 17 ... Actuator, 19 ... Rotating shaft, 21 ... 2nd actuator, 23 ... 2nd rotation sensor, 27 ... One way Clutch, 29 ... Torsion spring, 30 ... Control device, 31 ... Acquisition unit, 33 ... Extension detection unit, 35 ... Cable extension characteristic database, 37 ... Drive control unit, 100 ..Human body-mounted robots (motion assist devices)

Claims (7)

中間部が従動プーリに巻き付けられ、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリに固定された可撓性ケーブルと、
前記従動プーリよりも前記第1の駆動プーリ側に導出された前記可撓性ケーブルの基準位置に関連する第1の位置情報、及び、前記従動プーリよりも前記第2の駆動プーリ側に導出された前記可撓性ケーブルの基準位置に関連する第2の位置情報を取得する取得部と、
前記第1の位置情報及び前記第2の位置情報に基づいて前記可撓性ケーブルの伸長を検出する伸長検出部と、
を備える、トルク伝達装置。
A flexible cable in which an intermediate portion is wound around a driven pulley and both end sides are fixed to a first drive pulley and a second drive pulley, respectively;
First position information related to a reference position of the flexible cable derived from the driven pulley to the first driving pulley and derived from the driven pulley to the second driving pulley. An acquisition unit for acquiring second position information related to a reference position of the flexible cable;
An extension detector for detecting extension of the flexible cable based on the first position information and the second position information;
A torque transmission device comprising:
前記取得部は、前記第1の位置情報として前記第1の駆動プーリの回転角度の情報を取得し、前記第2の位置情報として前記第2の駆動プーリの回転角度の情報を取得する、請求項1に記載のトルク伝達装置。   The acquisition unit acquires rotation angle information of the first drive pulley as the first position information, and acquires rotation angle information of the second drive pulley as the second position information. Item 2. The torque transmission device according to Item 1. 前記第1の駆動プーリ及び前記第2の駆動プーリを回転駆動する共通のアクチュエータと、
前記第1の駆動プーリを支持する回転軸に対して、軸回りの一の方向への前記第1の駆動プーリの相対回転を許容し、軸回りの他の方向への前記第1の駆動プーリの相対回転を抑制するワンウェイクラッチと、
を備える、請求項1又は2に記載のトルク伝達装置。
A common actuator for rotationally driving the first drive pulley and the second drive pulley;
The first drive pulley that allows relative rotation of the first drive pulley in one direction around the axis with respect to the rotary shaft that supports the first drive pulley, and that rotates in the other direction around the axis. A one-way clutch that suppresses the relative rotation of
The torque transmission device according to claim 1, comprising:
前記第1の駆動プーリを回転駆動する第1のアクチュエータと、
前記第2の駆動プーリを回転駆動する第2のアクチュエータと、
を備える、請求項1又は2に記載のトルク伝達装置。
A first actuator for rotationally driving the first drive pulley;
A second actuator for rotationally driving the second drive pulley;
The torque transmission device according to claim 1, comprising:
前記伸長検出部は、前記可撓性ケーブルの伸長量が基準値に到達したときに警告動作を行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載のトルク伝達装置。   The torque transmission device according to claim 1, wherein the extension detection unit performs a warning operation when an extension amount of the flexible cable reaches a reference value. 両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び従動プーリに固定された第1の可撓性ケーブルと、
両端側がそれぞれ第2の駆動プーリ及び前記従動プーリに固定された第2の可撓性ケーブルと、
前記第1の可撓性ケーブルの基準位置に関連する第1の位置情報、及び、前記第2の可撓性ケーブルの基準位置に関連する第2の位置情報を取得する取得部と、
前記第1の位置情報及び前記第2の位置情報に基づいて前記第1の可撓性ケーブル及び前記第2の可撓性ケーブルのうちの少なくとも一方の伸長を検出する伸長検出部と、
を備える、トルク伝達装置。
A first flexible cable having both ends fixed to the first drive pulley and the driven pulley,
A second flexible cable having both ends fixed to the second driving pulley and the driven pulley,
An acquisition unit that acquires first position information related to a reference position of the first flexible cable and second position information related to a reference position of the second flexible cable;
An extension detector for detecting extension of at least one of the first flexible cable and the second flexible cable based on the first position information and the second position information;
A torque transmission device comprising:
請求項1〜6のいずれか1項に記載のトルク伝達装置と、
相対運動可能に連結されて前記トルク伝達装置により相対運動が行われる第1のアーム部材及び第2のアーム部材と、
を備える、動作補助装置。
The torque transmission device according to any one of claims 1 to 6,
A first arm member and a second arm member which are connected so as to be capable of relative movement and are subjected to relative movement by the torque transmission device;
A motion assisting device.
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