[go: up one dir, main page]

JP2018144169A - Driving apparatus for action assisting apparatus - Google Patents

Driving apparatus for action assisting apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2018144169A
JP2018144169A JP2017041489A JP2017041489A JP2018144169A JP 2018144169 A JP2018144169 A JP 2018144169A JP 2017041489 A JP2017041489 A JP 2017041489A JP 2017041489 A JP2017041489 A JP 2017041489A JP 2018144169 A JP2018144169 A JP 2018144169A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulley
driving
rotating shaft
driven
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017041489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ダメラウ,ヨッヘン
Damerau Jochen
峰生 渡邉
Mineo Watanabe
峰生 渡邉
真崇 鈴木
Masataka Suzuki
真崇 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Corp
Original Assignee
Bosch Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bosch Corp filed Critical Bosch Corp
Priority to JP2017041489A priority Critical patent/JP2018144169A/en
Publication of JP2018144169A publication Critical patent/JP2018144169A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manipulator (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving apparatus for an action assisting apparatus, in which a speed change ratio is changed based on a rotating direction or a rotational phase of a joint part of the action assisting apparatus.SOLUTION: There is provided a driving apparatus rotatively driving a joint part arranged on an action assisting apparatus which is put on a human body and assists action of the human body, which comprises a first driving pulley supported on a rotational shaft, a second driving pulley supported on the rotational shaft, an actuator outputting driving power for rotating the rotational shaft, a flexible driving power transmission member whose both end sides are wound on the first driving pulley and the second driving pulley, respectively, a driven pulley on which a middle section of the driving power transmission member is wound, a first clutch switches rotatively driving of the first driving pulley due to rotation torque from the rotational shaft and idle running, and a second clutch switches rotatively driving of the second driving pulley due to rotation torque from the rotational shaft and idle running, where a rotational transmission ratio from the rotational shaft to the driven pulley is different depending on a rotating direction and a rotational phase of the driven pulley.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する動作補助装置の駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device for an operation assisting device that rotationally drives a joint portion provided in an operation assisting device that assists the movement of a human body.

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装置と、駆動装置を制御する制御装置とを備えて構成される。例えば駆動装置は、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減速する。かかる駆動装置において、複数のプーリと可撓性のケーブルやワイヤ、ベルト等の動力伝達部材とを含むトルク伝達機構が用いられる場合がある。このようなトルク伝達機構を用いた駆動装置は、駆動装置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 includes, for example, a joint unit worn by a user, a sensor for detecting the user's intention or operation state, a driving device that generates torque to be applied to the joint unit, and a control that controls the driving device. Device. For example, the drive device includes an electric motor and a speed reducer that converts high-speed rotation of the motor into low-speed rotation suitable for human movement. The transmission decelerates the rotation of the motor at a gear ratio of 1/50 to 1/200, for example. In such a drive device, a torque transmission mechanism including a plurality of pulleys and a power transmission member such as a flexible cable, wire, or belt may be used. A drive device using such a torque transmission mechanism has an advantage that the degree of freedom of arrangement of the drive device can be increased.

特開2008−232360号公報JP 2008-232360 A

ここで、人体装着型ロボットにおいて、関節部の駆動に要求されるトルク又は回転速度が回転方向又は回転位相によって非対称であるという特性を有する。例えば膝関節の前後方向への回転動作を補助するロボットにおいて、脚を踏み込む動作中においては関節を曲げる方向への比較的大きなトルクが必要であり、脚を揺らす動作中においては小さなトルクしか必要とされない一方で比較的速い回転速度が必要になる。従来の駆動装置では、例えば対称形の複数のプーリや、同じ直径の複数のプーリにより構成されて回転方向にかかわらず同じ回転伝達比となるプーリ機構が用いられており、両方向への回転駆動に要求される最大トルクかつ最大速度をカバーし得る高出力のアクチュエータが必要となる。このため、駆動装置が重く高価な装置となったり、エネルギ効率が低下したりする場合があった。   Here, the human body-mounted robot has a characteristic that the torque or rotational speed required for driving the joint is asymmetric depending on the rotational direction or rotational phase. For example, in a robot that assists the rotation of the knee joint in the front-rear direction, a relatively large torque in the direction of bending the joint is required during the operation of stepping on the leg, and only a small torque is required during the operation of shaking the leg. On the other hand, a relatively high rotational speed is required. Conventional drive devices use, for example, a plurality of symmetrical pulleys or a pulley mechanism that has a plurality of pulleys having the same diameter and has the same rotation transmission ratio regardless of the rotation direction. A high-power actuator that can cover the maximum torque and maximum speed required is required. For this reason, the drive device may be a heavy and expensive device, or energy efficiency may be reduced.

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、動作補助装置の関節部の回転方向又は回転位相に応じて回転伝達比が変化する動作補助装置の駆動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 drive a motion assist device in which the rotation transmission ratio changes according to the rotation direction or the rotation phase of the joint portion of the motion assist device. To provide an apparatus.

本発明のある観点によれば、人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、回転軸に支持された第1の駆動プーリと、回転軸に支持された第2の駆動プーリと、回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリに巻き付く可撓性の動力伝達部材と、動力伝達部材の中間部が巻き付く従動プーリと、回転軸の回転トルクによる第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、回転軸の回転トルクによる第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて回転軸から従動プーリへの回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, in a drive device that rotationally drives a joint portion provided in an operation assisting device that is attached to a human body and assists the movement of the human body, a first drive pulley supported by a rotation shaft; A second driving pulley supported by the rotating shaft, an actuator for outputting power for rotating the rotating shaft, and a flexible power transmission member having both ends wound around the first driving pulley and the second driving pulley, respectively. A driven pulley around which the intermediate portion of the power transmission member is wound, a first clutch that switches between rotation and idling of the first drive pulley by the rotation torque of the rotation shaft, and a second drive pulley by the rotation torque of the rotation shaft A second clutch that switches between rotation driving and idling, and the rotation transmission ratio from the rotation shaft to the driven pulley varies according to at least one of the rotation direction and rotation phase of the driven pulley. Drive of auxiliary devices is provided.

また、本発明の別の観点によれば、人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、回転軸に支持された第1の駆動プーリと、回転軸に支持された第2の駆動プーリと、回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリの回転トルクにより駆動される従動プーリと、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び従動プーリに巻き付く可撓性の第1の動力伝達部材と、両端側がそれぞれ第2の駆動プーリ及び従動プーリに巻き付く可撓性の第2の動力伝達部材と、回転軸の回転トルクによる第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、回転軸の回転トルクによる第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて回転軸から従動プーリへの回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, in the driving device that rotationally drives the joint portion provided in the motion assisting device that is attached to the human body and assists the movement of the human body, the first driving supported by the rotating shaft A pulley, a second driving pulley supported by the rotating shaft, an actuator for outputting power for rotating the rotating shaft, a driven pulley driven by the rotational torque of the first driving pulley and the second driving pulley, A flexible first power transmission member having both ends wound around the first drive pulley and the driven pulley, and a flexible second power transmission member having both ends wound around the second drive pulley and the driven pulley, respectively. A first clutch that switches between rotation and idling of the first drive pulley by the rotation torque of the rotation shaft, and a second clutch that switches between rotation and idling of the second drive pulley by the rotation torque of the rotation shaft Includes a clutch, the rotation transmission ratio from the rotation shaft in accordance with at least one of the rotational direction and the rotational phase of the driven pulley to the driven pulley are different, the driving device of the operation assisting device is provided.

また、本発明のさらに別の観点によれば、人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、回転軸に支持された第1の駆動プーリと、回転軸に支持された第2の駆動プーリと、被駆動軸に支持された第1の従動プーリと、被駆動軸に支持された第2の従動プーリと、回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、両端側がそれぞれ第1の駆動プーリ及び第1の従動プーリに巻き付く可撓性の第1の動力伝達部材と、両端側がそれぞれ第2の駆動プーリ及び第2の従動プーリに巻き付く可撓性の第2の動力伝達部材と、回転軸の回転トルクによる第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、回転軸の回転トルクによる第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、被駆動軸の回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて回転軸から被駆動軸への回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置が提供される。   According to still another aspect of the present invention, in the driving device that rotationally drives the joint portion provided in the motion assisting device that is attached to the human body and assists the motion of the human body, the first supported by the rotating shaft. The driving pulley, the second driving pulley supported by the rotating shaft, the first driven pulley supported by the driven shaft, the second driven pulley supported by the driven shaft, and the rotating shaft are rotated. An actuator for outputting power, a flexible first power transmission member having both ends wound around a first drive pulley and a first driven pulley, and a second drive pulley and a second driven pulley at both ends, respectively. A flexible second power transmission member that winds around the first clutch, a first clutch that switches rotation and idling of the first drive pulley by the rotation torque of the rotation shaft, and a second drive pulley by the rotation torque of the rotation shaft Rotational drive and And a second clutch that switches rotation, and a drive device for an operation assisting device is provided that has different rotation transmission ratios from the rotation shaft to the driven shaft according to at least one of the rotation direction and the rotation phase of the driven shaft. The

以上説明したように本発明によれば、動作補助装置の関節部の回転方向又は回転位相に応じて回転伝達比を変化させることができる。   As described above, according to the present invention, the rotation transmission ratio can be changed according to the rotation direction or the rotation phase of the joint portion of the motion assisting device.

本発明の第1の実施の形態に係る動作補助装置の駆動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 drive device of the operation assistance apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同実施形態に係る動作補助装置の駆動装置を回転軸の軸方向に沿って見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the drive device of the movement auxiliary device concerning the embodiment along the direction of an axis of a rotating shaft. 同実施形態に係る動作補助装置の駆動装置の補償機構を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compensation mechanism of the drive device of the operation assistance apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る動作補助装置の駆動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 drive device of the operation assistance apparatus which concerns on the same embodiment is applied. 第1の変形例に係る動作補助装置の駆動装置の補償機構を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compensation mechanism of the drive device of the operation assistance apparatus which concerns on a 1st modification. 回転位相に応じて半径が異なるプーリの第1の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st example of the pulley from which a radius differs according to a rotation phase. 回転位相に応じて半径が異なるプーリの第2の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 2nd example of the pulley from which a radius differs according to a rotation phase. 回転位相に応じて半径が異なるプーリの第3の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 3rd example of the pulley from which a radius differs according to a rotation phase. 同実施形態の第3の変形例に係る動作補助装置の駆動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 drive device of the operation assistance apparatus which concerns on the 3rd modification of the embodiment. 本発明の第2の実施の形態に係る動作補助装置の駆動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 drive device of the operation assistance apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 同実施形態に係る動作補助装置の駆動装置を回転軸の軸方向に沿って見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the drive device of the movement auxiliary device concerning the embodiment along the direction of an axis of a rotating shaft.

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.第1の実施の形態>>
<1−1.駆動装置の構成例>
図1及び図2を参照して、本実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10について説明する。図1及び図2は、動作補助装置の駆動装置10の構成例を示す模式図である。図1は、回転軸17の軸方向に直交する方向から見た駆動装置10の模式図であり、図2は、回転軸17の軸方向に沿って見た駆動装置10の模式図である。
<< 1. First embodiment >>
<1-1. Configuration Example of Drive Device>
With reference to FIG.1 and FIG.2, the drive device 10 of the operation assistance apparatus which concerns on this embodiment is demonstrated. 1 and 2 are schematic diagrams illustrating a configuration example of the driving device 10 of the motion assisting device. FIG. 1 is a schematic diagram of the driving device 10 viewed from a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 17, and FIG. 2 is a schematic diagram of the driving device 10 viewed along the axial direction of the rotating shaft 17.

駆動装置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、アクチュエータ11と、減速機15とを備えている。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17によって同軸に支持されている。第1の駆動プーリ3は、例えば外周面に、可撓性ケーブル9が巻付く第1の巻付き部3aを有する。また、第2の駆動プーリ5は、例えば外周面に、可撓性ケーブル9が巻付く第2の巻付き部5aを有する。第2の巻付き部5aの直径D2は、第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さくなっている。   The drive device 10 includes a flexible cable 9, a first drive pulley 3, a second drive pulley 5, a driven pulley 1, an actuator 11, and a speed reducer 15. The first drive pulley 3 and the second drive pulley 5 are supported coaxially by a common rotating shaft 17. The first drive pulley 3 has, for example, a first winding portion 3a around which the flexible cable 9 is wound on the outer peripheral surface. Moreover, the 2nd drive pulley 5 has the 2nd winding part 5a in which the flexible cable 9 winds around an outer peripheral surface, for example. The diameter D2 of the 2nd winding part 5a is smaller than the diameter D1 of the 1st winding part 3a.

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に固定又は巻き付けられ、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に固定又は巻き付けられ、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に固定又は巻き付けられている。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 or wound around 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 or wound around the first drive pulley 3, and the other end of the flexible cable 9 led out from the driven pulley 1. The side portion 9 b is fixed or wound around 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、小型化が望まれる駆動装置10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 them, a synthetic fiber cable is superior in durability in a winding operation around a pulley having a relatively small diameter as compared with a steel cable, and thus is a cable applied to the drive device 10 that is desired to be downsized. More preferred.

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。例えば可撓性ケーブルは、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とを含んでいてもよい。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 flexible cable has a first flexible cable 9 a fixed at both ends to the first drive pulley 3 and the driven pulley 1, and both ends connected to the second drive pulley 5 and the driven pulley 1, respectively. A fixed second flexible cable 9b may be included. 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.

アクチュエータ11は、第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5を支持する回転軸17を回転する動力(回転トルク)を出力する。アクチュエータ11は、双方向の回転トルクを出力可能になっている。アクチュエータ11の駆動は、図示しない制御装置により制御される。本実施形態に係る駆動装置10では、アクチュエータ11が出力した回転トルクは減速機15を介して回転軸17に伝達される。アクチュエータ11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。ただし、アクチュエータ11は、ロータリーモータに限られず、例えば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 actuator 11 outputs motive power (rotational torque) for rotating the rotary shaft 17 that supports the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5. The actuator 11 can output bidirectional rotational torque. The driving of the actuator 11 is controlled by a control device (not shown). In the drive device 10 according to the present embodiment, the rotational torque output from the actuator 11 is transmitted to the rotary shaft 17 via the speed reducer 15. As the actuator 11, an electric drive type rotary motor is typically used. However, the actuator 11 is not limited to a rotary motor, and may be, for example, 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.

減速機15は、アクチュエータ11から出力された回転を、所定の減速比で減速して回転軸17に伝達する。減速機15としては、公知の減速機が適宜用いられる。減速機15は、例えば波動歯車装置であってもよい。   The reduction gear 15 decelerates the rotation output from the actuator 11 at a predetermined reduction ratio and transmits the rotation to the rotary shaft 17. As the speed reducer 15, a known speed reducer is appropriately used. The reduction gear 15 may be a wave gear device, for example.

第1の駆動プーリ3への可撓性ケーブル9aの巻付き方向と第2の駆動プーリ5への可撓性ケーブル9bの巻付き方向とは逆になっており、一方の駆動プーリに可撓性ケーブル9が巻き付けられるときに他方の駆動プーリから可撓性ケーブル9が導出される。アクチュエータ11の回転駆動により第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5が双方向に回転することで、回転トルクが可撓性ケーブル9を介して従動プーリ1に伝達される。図2において、回転軸17が時計回りに回転するときに第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9を巻き取り、従動プーリ1が時計回りに回転する。また、回転軸17が反時計回りに回転するときに第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9を巻き取り、従動プーリ1が反時計回りに回転する。これにより、従動プーリ1は、双方向の回転トルクを出力可能になっている。   The winding direction of the flexible cable 9a around the first driving pulley 3 and the winding direction of the flexible cable 9b around the second driving pulley 5 are opposite to each other. When the flexible cable 9 is wound, the flexible cable 9 is led out from the other drive pulley. As the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5 rotate in both directions by the rotational drive of the actuator 11, the rotational torque is transmitted to the driven pulley 1 via the flexible cable 9. In FIG. 2, when the rotating shaft 17 rotates clockwise, the second drive pulley 5 winds up the flexible cable 9, and the driven pulley 1 rotates clockwise. Further, when the rotating shaft 17 rotates counterclockwise, the first drive pulley 3 winds up the flexible cable 9 and the driven pulley 1 rotates counterclockwise. Thereby, the driven pulley 1 can output bidirectional rotational torque.

上述のとおり、第2の駆動プーリ5における第2の巻付き部5aの直径D2は、第1の駆動プーリ3における第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さくなっている。つまり、同じ回転速度で回転軸17をいずれかの方向に回転させたときの第1の駆動プーリ3への可撓性ケーブル9の巻取り量と、第2の駆動プーリ5への可撓性ケーブル9の巻取り量とが異なる。したがって、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9を巻き取る際の回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比は、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9を巻き取る際の回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比よりも大きくなる。これにより、従動プーリ1の回転方向によって回転伝達比が異なる駆動装置10が実現される。   As described above, the diameter D2 of the second winding portion 5a in the second drive pulley 5 is smaller than the diameter D1 of the first winding portion 3a in the first drive pulley 3. That is, the winding amount of the flexible cable 9 around the first drive pulley 3 and the flexibility to the second drive pulley 5 when the rotary shaft 17 is rotated in either direction at the same rotational speed. The winding amount of the cable 9 is different. Therefore, the rotation transmission ratio from the rotating shaft 17 to the driven pulley 1 when the first drive pulley 3 winds the flexible cable 9 is the same as that when the second drive pulley 5 winds the flexible cable 9. The rotation transmission ratio from the rotary shaft 17 to the driven pulley 1 is larger. Thereby, the drive device 10 in which the rotation transmission ratio differs depending on the rotation direction of the driven pulley 1 is realized.

ここで、駆動装置10は、回転軸17が双方向に回転する際の第1の駆動プーリ3及び第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の巻取り量及び導出量の差を補償するための補償機構を備える。図3は、本実施形態に係る駆動装置10の補償機構を示す説明図である。図3においては、理解を容易にするために同一の回転軸17に支持された第1の駆動プーリ3と第2の駆動プーリ5とが分離して示されている。   Here, the driving device 10 compensates for the difference between the winding amount and the derivation amount of the flexible cable 9 by the first driving pulley 3 and the second driving pulley 5 when the rotating shaft 17 rotates in both directions. A compensation mechanism is provided. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a compensation mechanism of the driving apparatus 10 according to the present embodiment. In FIG. 3, the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5 that are supported on the same rotating shaft 17 are shown separately for easy understanding.

本実施形態に係る駆動装置10は、補償機構として第1のツーウェイクラッチ21、第2のツーウェイクラッチ23及びトーションスプリング25を備えている。第1の駆動プーリ3は、第1のツーウェイクラッチ21を介して回転軸17に支持され、第2の駆動プーリ5は、第2のツーウェイクラッチ23を介して回転軸17に支持されている。また、第1の駆動プーリ3は、可撓性ケーブル9aを第1の駆動プーリ3への巻付き方向に引っ張る張力を付与するトーションスプリング25を備えている。例えばトーションスプリング25の一端が第1の駆動プーリ3に固定され、他端が回転軸17に固定され、中央部が回転軸17に巻き付けられる。   The drive device 10 according to the present embodiment includes a first two-way clutch 21, a second two-way clutch 23, and a torsion spring 25 as a compensation mechanism. The first drive pulley 3 is supported on the rotary shaft 17 via the first two-way clutch 21, and the second drive pulley 5 is supported on the rotary shaft 17 via the second two-way clutch 23. Further, the first drive pulley 3 includes a torsion spring 25 that applies a tension that pulls the flexible cable 9 a in the winding direction around the first drive pulley 3. For example, one end of the torsion spring 25 is fixed to the first drive pulley 3, the other end is fixed to the rotating shaft 17, and the central portion is wound around the rotating shaft 17.

第1のツーウェイクラッチ21は、回転軸17の回転トルクによる第1の駆動プーリ3の回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチに相当する。第1のツーウェイクラッチ21は、回転軸17の回転方向にかかわらず、回転軸17の回転数Naが第1の駆動プーリ3の回転数Nd1よりも大きい場合にロック状態となって、回転軸17の回転トルクを第1の駆動プーリ3に伝達する。一方、第1のツーウェイクラッチ21は、回転軸17の回転方向にかかわらず、回転軸17の回転数Naが第1の駆動プーリ3の回転数Nd1よりも小さい場合にアンロック状態となって、第1の駆動プーリ3を空転させる。   The first two-way clutch 21 corresponds to a first clutch that switches between rotational driving and idling of the first driving pulley 3 by the rotational torque of the rotating shaft 17. The first two-way clutch 21 is locked when the rotational speed Na of the rotational shaft 17 is larger than the rotational speed Nd1 of the first drive pulley 3 regardless of the rotational direction of the rotational shaft 17. Is transmitted to the first drive pulley 3. On the other hand, the first two-way clutch 21 is unlocked when the rotation speed Na of the rotation shaft 17 is smaller than the rotation speed Nd1 of the first drive pulley 3, regardless of the rotation direction of the rotation shaft 17. The first drive pulley 3 is idled.

第2のツーウェイクラッチ23は、回転軸17の回転トルクによる第2の駆動プーリ5の回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチに相当する。第2のツーウェイクラッチ23は、回転軸17の回転方向にかかわらず、回転軸17の回転数Naが第2の駆動プーリ5の回転数Nd2よりも大きい場合にロック状態となって、回転軸17の回転トルクを第2の駆動プーリ5に伝達する。一方、第2のツーウェイクラッチ23は、回転軸17の回転方向にかかわらず、回転軸17の回転数Naが第2の駆動プーリ5の回転数Nd2よりも小さい場合にアンロック状態となって、第2の駆動プーリ5を空転させる。   The second two-way clutch 23 corresponds to a second clutch that switches between rotational driving and idling of the second driving pulley 5 by the rotational torque of the rotating shaft 17. The second two-way clutch 23 is locked when the rotational speed Na of the rotational shaft 17 is larger than the rotational speed Nd2 of the second drive pulley 5 regardless of the rotational direction of the rotational shaft 17. Is transmitted to the second drive pulley 5. On the other hand, the second two-way clutch 23 is unlocked when the rotation speed Na of the rotation shaft 17 is smaller than the rotation speed Nd2 of the second drive pulley 5 regardless of the rotation direction of the rotation shaft 17. The second drive pulley 5 is idled.

第1のツーウェイクラッチ21及び第2のツーウェイクラッチ23としては、それぞれ公知のツーウェイクラッチを使用することができる。   A known two-way clutch can be used as each of the first two-way clutch 21 and the second two-way clutch 23.

図3において回転軸17が反時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9aの張力によって第1の駆動プーリ3の回転数Nd1が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、第1のツーウェイクラッチ21はロック状態になり、第1の駆動プーリ3は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを巻き取ることによって従動プーリ1が反時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、可撓性ケーブル9bの張力により回転される第2の駆動プーリ5の回転数Nd2は回転軸17の回転数Naよりも大きくなる。このため、第2のツーウェイクラッチ23はアンロック状態になり、第2の駆動プーリ5は空転状態となって、可撓性ケーブル9bの張力が維持される。このようにして、回転軸17が反時計回りに回転する際の第1の駆動プーリ3による可撓性ケーブル9の巻取り量と、第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の導出量との差が補償される。   In FIG. 3, when the rotation shaft 17 rotates counterclockwise, the rotation speed Nd1 of the first drive pulley 3 becomes smaller than the rotation speed Na of the rotation shaft 17 due to the tension of the flexible cable 9a. Therefore, the first two-way clutch 21 is locked, and the first drive pulley 3 is rotationally driven by the rotational torque of the rotary shaft 17. Therefore, the driven pulley 1 rotates counterclockwise when the first drive pulley 3 winds the flexible cable 9a. At this time, since the diameter D2 of the second winding portion 5a of the second driving pulley 5 is smaller than the diameter D1 of the first winding portion 3a of the first driving pulley 3, the flexible cable 9b The rotational speed Nd2 of the second drive pulley 5 rotated by the tension is greater than the rotational speed Na of the rotating shaft 17. For this reason, the second two-way clutch 23 is unlocked, the second drive pulley 5 is idling, and the tension of the flexible cable 9b is maintained. Thus, the winding amount of the flexible cable 9 by the first drive pulley 3 and the lead-out amount of the flexible cable 9 by the second drive pulley 5 when the rotating shaft 17 rotates counterclockwise. And the difference is compensated.

また、図3において回転軸17が時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9bの張力によって第2の駆動プーリ5の回転数Nd2が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、第2のツーウェイクラッチ23はロック状態になり、第2の駆動プーリ5は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを巻き取ることによって従動プーリ1が時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比は、回転軸17が反時計回りに回転する場合に比べて小さくなる。   3, when the rotation shaft 17 rotates clockwise, the rotation speed Nd2 of the second drive pulley 5 becomes smaller than the rotation speed Na of the rotation shaft 17 due to the tension of the flexible cable 9b. For this reason, the second two-way clutch 23 is locked, and the second drive pulley 5 is driven to rotate by the rotational torque of the rotary shaft 17. Therefore, the driven pulley 1 rotates clockwise as the second drive pulley 5 winds the flexible cable 9b. At this time, the diameter D2 of the second wrapping portion 5a of the second drive pulley 5 is smaller than the diameter D1 of the first wrapping portion 3a of the first drive pulley 3. The rotation transmission ratio to 1 is smaller than when the rotating shaft 17 rotates counterclockwise.

また、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、可撓性ケーブル9aに生じる張力は小さく、回転軸17の回転数Naが第1の駆動プーリ3の回転数Nd1よりも大きくなる。このため、第1のツーウェイクラッチ21はロック状態になり、第1の駆動プーリ3は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。このとき、第1の駆動プーリ3に設けられたトーションスプリング25が、可撓性ケーブル9aを、第1の駆動プーリ3への巻付き方向へと引っ張っている。このため、可撓性ケーブル9aの弛みが抑制され、可撓性ケーブル9aの張力が維持される。このようにして、回転軸17が時計回りに回転する際の第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の巻取り量と、第1の駆動プーリ3による可撓性ケーブル9の導出量との差が補償される。   Moreover, since the diameter D2 of the 2nd winding part 5a of the 2nd driving pulley 5 is smaller than the diameter D1 of the 1st winding part 3a of the 1st driving pulley 3, it arises in the flexible cable 9a. The tension is small, and the rotation speed Na of the rotating shaft 17 is larger than the rotation speed Nd1 of the first drive pulley 3. Therefore, the first two-way clutch 21 is locked, and the first drive pulley 3 is rotationally driven by the rotational torque of the rotary shaft 17. At this time, the torsion spring 25 provided on the first drive pulley 3 pulls the flexible cable 9 a in the winding direction around the first drive pulley 3. For this reason, the slackness of the flexible cable 9a is suppressed, and the tension of the flexible cable 9a is maintained. Thus, the winding amount of the flexible cable 9 by the second drive pulley 5 when the rotating shaft 17 rotates clockwise, and the lead-out amount of the flexible cable 9 by the first drive pulley 3. The difference is compensated.

以上のように、本実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10は、従動プーリ1の回転方向によって回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比を異ならせることができる。このため、駆動装置10は、同じ回転速度で回転軸17を駆動した場合であっても、従動プーリ1の回転方向によって、動作補助装置の関節部の回転速度及び回転トルクを変えることができる。したがって、従動プーリ1をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。   As described above, the driving device 10 of the motion assist device according to the present embodiment can vary the rotation transmission ratio from the rotating shaft 17 to the driven pulley 1 depending on the rotation direction of the driven pulley 1. For this reason, even when the driving device 10 drives the rotating shaft 17 at the same rotational speed, the rotational speed and rotational torque of the joint portion of the motion assisting device can be changed depending on the rotational direction of the driven pulley 1. Therefore, when the driven pulley 1 is rotated in a certain rotation direction, it can be rotated at a low torque and a high speed, and when it is rotated in another rotation direction, it can be rotated at a high torque and a low speed. As a result, an actuator having a relatively small output can be used as the actuator 11 to be used, and the weight and cost can be reduced, and the energy efficiency can be improved.

<1−2.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動作補助装置の駆動装置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、駆動装置10のアクチュエータ11が生成する動力により能動関節部120を回動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、駆動装置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、あるいは能動関節部120に隣接して配置されてもよい。
<1-2. Application example to motion assist device>
Next, with reference to FIG. 4, an example in which the driving device 10 of the motion assisting device according to the above embodiment is applied to a human body wearing robot 100 as the motion assisting device will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of the human-body-mounted robot 100 that rotates the active joint unit 120 with the power generated by the actuator 11 of the driving device 10. FIG. 4 is a schematic diagram shown for ease of understanding, and the drive 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 an active joint. It may be disposed adjacent to the portion 120.

図示した人体装着ロボット100は、能動関節部120と、受動関節部123と、受動関節部123を介して連結された第1のアーム部112及び第2のアーム部114と、能動関節部120を介して第2のアーム部114に連結された第3のアーム部116とを有する。受動関節部123は、人体の腰関節の側方に位置して、第1のアーム部112と第2のアーム部114とを回動可能に連結する。能動関節部120は、人体の膝関節の側方に位置して、第2のアーム部114と第3のアーム部116とを回動可能に連結する。   The illustrated human body-mounted robot 100 includes an active joint unit 120, a passive joint unit 123, a first arm unit 112 and a second arm unit 114 connected via the passive joint unit 123, and an active joint unit 120. And a third arm portion 116 connected to the second arm portion 114 via the second arm portion 114. The passive joint part 123 is located on the side of the hip joint of the human body and connects the first arm part 112 and the second arm part 114 in a rotatable manner. The active joint portion 120 is located on the side of the knee joint of the human body and connects the second arm portion 114 and the third arm portion 116 so as to be rotatable.

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。また、第3のアーム部116の下部は、人体の下腿部に巻き付けられる装着ベルト106に固定されている。能動関節部120には従動プーリ1が設けられ、能動関節部120を中心とする第2のアーム部114と第3のアーム部116との相対回転は、可撓性ケーブル9を介して、駆動装置10により駆動される。 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 lower portion of the third arm portion 116 is fixed to a mounting belt 106 that is wound around the lower leg portion of the human body. The active joint 120 is provided with the driven pulley 1, and the relative rotation between the second arm 114 and the third arm 116 around the active joint 120 is driven via the flexible cable 9. Driven by device 10.

例えば、能動関節部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能動関節部120に向けて送り出し、他方の可撓性ケーブルを能動関節部120から後退させることにより、第2のアーム部114に対して第3のアーム部116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、駆動装置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2のアーム部114に固定されて可撓性ケーブル9a,9bの先端が能動関節部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、従動プーリ1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 active joint portion 120, and either one of the flexible cables is sent out toward the active joint portion 120, and the other flexible cable. Is retracted from the active joint portion 120, the third arm portion 116 is rotated clockwise or counterclockwise with respect to the second arm portion 114. 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 drive 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 second arm portion 114. The distal ends of the flexible cables 9a and 9b can advance and retract with respect to the active joint 120. The flexible cables 9a and 9b may be a single flexible cable 9 that is wound around the driven pulley 1 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3のアーム部116を能動関節部120を中心に時計回りに回動させることにより、ユーザの足の踏み込み動作が補助される。例えば図示しない制御装置が、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の足の踏み込み意思を検出すると、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを巻き取るようにアクチュエータ11を駆動する。これにより、可撓性ケーブル9aが能動関節部120から後退する一方、可撓性ケーブル9bが能動関節部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3のアーム部116が能動関節部120を中心に反時計回りに回動して、ユーザが足を踏み込んでから足を蹴り上げるまでの動作を補助する力が発生する。   In such a human body-mounted robot 100, for example, when a user (wearer) walks, the third arm portion 116 is rotated clockwise around the active joint portion 120, thereby assisting the stepping operation of the user's foot. Is done. For example, when a control device (not shown) detects the user's intention to step on the foot using a myoelectric potential sensor, a sensor for detecting the movement of the user's foot, or the like, the first drive pulley 3 takes up the flexible cable 9a. 11 is driven. As a result, the flexible cable 9 a is retracted from the active joint portion 120, while the flexible cable 9 b is sent out toward the active joint portion 120. As a result, the driven pulley 1 rotates counterclockwise, and the third arm portion 116 rotates counterclockwise around the active joint portion 120 until the user steps on the foot and kicks the foot up. A force that assists the movement is generated.

逆に、ユーザが足を蹴り上げた後に足を下ろそうとしている場合、図示しない制御装置は、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを巻き取るようにアクチュエータ11を駆動する。これにより、可撓性ケーブル9bが能動関節部120から後退する一方、可撓性ケーブル9aが能動関節部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3のアーム部116が能動関節部120を中心に時計回りに回動して、ユーザが足を蹴り上げてから足を下ろすまでの動作を補助する力が発生する。   On the other hand, when the user attempts to lower his / her foot after kicking his / her foot up, the control device (not shown) drives the actuator 11 so that the second drive pulley 5 winds up the flexible cable 9b. As a result, the flexible cable 9 b is retracted from the active joint 120, while the flexible cable 9 a is sent out toward the active joint 120. As a result, the driven pulley 1 rotates clockwise, and the third arm portion 116 rotates clockwise around the active joint portion 120 until the user kicks up the foot and lowers the foot. An assisting force is generated.

このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、ユーザが足を踏み込んでから足を蹴り上げるまでの動作を補助する間の能動関節部120の回転速度又は回転トルクが相対的に大きくなる。一方、ユーザが足を蹴り上げてから足を下ろすまでの動作を補助する間の能動関節部120の回転速度又は回転トルクが相対的に小さくなる。したがって、人体の動作に応じて要求される補助力に応じて能動関節部120の回転速度又は回転トルクを変化させることができる。このため、能動関節部120をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。   At this time, since the diameter D2 of the second winding portion 5a of the second driving pulley 5 is smaller than the diameter D1 of the first winding portion 3a of the first driving pulley 3, the user steps in the foot. The rotational speed or rotational torque of the active joint 120 during assisting the operation from kicking up to kicking the foot relatively increases. On the other hand, the rotational speed or rotational torque of the active joint 120 is relatively small while assisting the operation from when the user kicks the foot up until the user lowers the foot. Therefore, the rotational speed or rotational torque of the active joint 120 can be changed according to the auxiliary force required according to the movement of the human body. Therefore, when the active joint 120 is rotated in a certain rotation direction, it can be rotated at a low torque and a high speed, and when it is rotated in another rotation direction, it can be rotated at a high torque and a low speed. As a result, an actuator having a relatively small output can be used as the actuator 11 to be used, and the weight and cost can be reduced, and the energy efficiency can be improved.

<1−3.変形例>
ここまでに説明した上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10においては種々の変形が可能である。以下、上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10の変形例の幾つかを説明する。
<1-3. Modification>
Various modifications can be made to the driving device 10 of the motion assisting device according to the above-described embodiment described so far. Hereinafter, some modified examples of the driving device 10 of the motion assist device according to the embodiment will be described.

(1−3−1.第1の変形例)
第1の変形例に係る動作補助装置の駆動装置は、補償機構の構成が上記実施形態に係る動作補助装置の駆動装置10とは異なる。図5は、第1の変形例に係る駆動装置70の補償機構を示す模式図であって、上記の図3に対応する図となっている。図5においては、理解を容易にするために同一の回転軸17に支持された第1の駆動プーリ3と第2の駆動プーリ5とが分離して示されている。
(1-3-1. First Modification)
The driving device of the operation assisting device according to the first modification is different from the driving device 10 of the operation assisting device according to the embodiment in the configuration of the compensation mechanism. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a compensation mechanism of the driving device 70 according to the first modification, and corresponds to FIG. 3 described above. In FIG. 5, the first drive pulley 3 and the second drive pulley 5 that are supported by the same rotating shaft 17 are shown separately for easy understanding.

駆動装置70は、補償機構としてワンウェイクラッチ71、ツーウェイクラッチ23及びトーションスプリング75を備えている。第1の駆動プーリ3は、ワンウェイクラッチ71を介して回転軸17に支持され、第2の駆動プーリ5は、ツーウェイクラッチ23を介して回転軸17に支持されている。また、第1の駆動プーリ3は、第1の駆動プーリ3を可撓性ケーブル9aの巻付き方向に引っ張る張力を付与するトーションスプリング75を備えている。例えばトーションスプリング75の一端が第1の駆動プーリ3に固定され、他端が回転軸17に固定され、中央部が回転軸17に巻き付けられる。ツーウェイクラッチ23は、上記実施形態に係る第2のツーウェイクラッチ23に相当するため、以下説明を省略する。   The drive device 70 includes a one-way clutch 71, a two-way clutch 23, and a torsion spring 75 as a compensation mechanism. The first drive pulley 3 is supported on the rotary shaft 17 via a one-way clutch 71, and the second drive pulley 5 is supported on the rotary shaft 17 via a two-way clutch 23. The first drive pulley 3 includes a torsion spring 75 that applies tension that pulls the first drive pulley 3 in the winding direction of the flexible cable 9a. For example, one end of the torsion spring 75 is fixed to the first drive pulley 3, the other end is fixed to the rotating shaft 17, and the central portion is wound around the rotating shaft 17. Since the two-way clutch 23 corresponds to the second two-way clutch 23 according to the above-described embodiment, the description thereof is omitted below.

ワンウェイクラッチ71は、回転軸17の回転トルクによる第1の駆動プーリ3の回転駆動又は空転を切り替える第1のクラッチに相当する。ワンウェイクラッチ71は、回転軸17に対して一の方向への第1の駆動プーリ3の相対回転を許容し、他の方向への第1の駆動プーリ3の相対回転を抑制する。具体的に、ワンウェイクラッチ71は、第1の駆動プーリ3が回転軸17に対して図5の時計回りの方向に相対回転するときにロック状態となって、回転軸17の回転トルクを第1の駆動プーリ3に伝達する。一方、ワンウェイクラッチ71は、第1の駆動プーリ3が回転軸17に対して図5の反時計回りの方向に相対回転するときにアンロック状態となって、第1の駆動プーリ3を空転させる。   The one-way clutch 71 corresponds to a first clutch that switches between rotational driving or idling of the first driving pulley 3 by the rotational torque of the rotating shaft 17. The one-way clutch 71 allows relative rotation of the first drive pulley 3 in one direction with respect to the rotation shaft 17 and suppresses relative rotation of the first drive pulley 3 in the other direction. Specifically, the one-way clutch 71 is locked when the first drive pulley 3 rotates relative to the rotation shaft 17 in the clockwise direction of FIG. Is transmitted to the drive pulley 3. On the other hand, the one-way clutch 71 is unlocked when the first drive pulley 3 rotates relative to the rotation shaft 17 in the counterclockwise direction of FIG. 5 and causes the first drive pulley 3 to idle. .

図5において回転軸17が反時計回りに回転する場合、ワンウェイクラッチ71はロック状態になり、第1の駆動プーリ3は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを巻き取ることによって従動プーリ1が反時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、可撓性ケーブル9bの張力により回転される第2の駆動プーリ5の回転数Nd2は回転軸17の回転数Naよりも大きくなる。このため、ツーウェイクラッチ23はアンロック状態になり、第2の駆動プーリ5は空転状態となって、可撓性ケーブル9bの張力が維持される。このようにして、回転軸17が反時計回りに回転する際の第1の駆動プーリ3による可撓性ケーブル9の巻取り量と、第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の導出量との差が補償される。   In FIG. 5, when the rotary shaft 17 rotates counterclockwise, the one-way clutch 71 is locked, and the first drive pulley 3 is driven to rotate by the rotational torque of the rotary shaft 17. Therefore, the driven pulley 1 rotates counterclockwise when the first drive pulley 3 winds the flexible cable 9a. At this time, since the diameter D2 of the second winding portion 5a of the second driving pulley 5 is smaller than the diameter D1 of the first winding portion 3a of the first driving pulley 3, the flexible cable 9b The rotational speed Nd2 of the second drive pulley 5 rotated by the tension is greater than the rotational speed Na of the rotating shaft 17. For this reason, the two-way clutch 23 is unlocked, the second drive pulley 5 is idling, and the tension of the flexible cable 9b is maintained. Thus, the winding amount of the flexible cable 9 by the first drive pulley 3 and the lead-out amount of the flexible cable 9 by the second drive pulley 5 when the rotating shaft 17 rotates counterclockwise. And the difference is compensated.

また、図5において回転軸17が時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9bの張力によって第2の駆動プーリ5の回転数Nd2が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、ツーウェイクラッチ23はロック状態になり、第2の駆動プーリ5は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを巻き取ることによって従動プーリ1が時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比は、回転軸17が反時計回りに回転する場合に比べて小さくなる。   Further, when the rotating shaft 17 rotates clockwise in FIG. 5, the rotation speed Nd2 of the second drive pulley 5 becomes smaller than the rotation speed Na of the rotation shaft 17 due to the tension of the flexible cable 9b. For this reason, the two-way clutch 23 is locked, and the second drive pulley 5 is rotationally driven by the rotational torque of the rotary shaft 17. Therefore, the driven pulley 1 rotates clockwise as the second drive pulley 5 winds the flexible cable 9b. At this time, the diameter D2 of the second wrapping portion 5a of the second drive pulley 5 is smaller than the diameter D1 of the first wrapping portion 3a of the first drive pulley 3. The rotation transmission ratio to 1 is smaller than when the rotating shaft 17 rotates counterclockwise.

また、回転軸17が時計回りに回転する場合、ワンウェイクラッチ71はアンロック状態になり、第1の駆動プーリ3は空転するが、従動プーリ1に巻き取られる可撓性ケーブル9aの張力によって第1の駆動プーリ3は時計回りに回転する。このとき、第2の駆動プーリ5の第2の巻付き部5aの直径D2が第1の駆動プーリ3の第1の巻付き部3aの直径D1よりも小さいことから、第1の駆動プーリ3の回転数Nd1は回転軸17の回転数Naよりも小さくなるため、第1の駆動プーリ3は回転軸17上を空転しながら時計回りに回転する。このため、可撓性ケーブル9aの弛みが抑制され、可撓性ケーブル9aの張力が維持される。このようにして、回転軸17が時計回りに回転する際の第2の駆動プーリ5による可撓性ケーブル9の巻取り量と、第1の駆動プーリ3による可撓性ケーブル9の導出量との差が補償される。   Further, when the rotating shaft 17 rotates clockwise, the one-way clutch 71 is unlocked and the first drive pulley 3 rotates idly, but the first cable is wound by the tension of the flexible cable 9a wound around the driven pulley 1. 1 drive pulley 3 rotates clockwise. At this time, since the diameter D2 of the second winding portion 5a of the second driving pulley 5 is smaller than the diameter D1 of the first winding portion 3a of the first driving pulley 3, the first driving pulley 3 Since the rotation speed Nd1 of the rotation shaft 17 is smaller than the rotation speed Na of the rotation shaft 17, the first drive pulley 3 rotates clockwise while idling on the rotation shaft 17. For this reason, the slackness of the flexible cable 9a is suppressed, and the tension of the flexible cable 9a is maintained. Thus, the winding amount of the flexible cable 9 by the second drive pulley 5 when the rotating shaft 17 rotates clockwise, and the lead-out amount of the flexible cable 9 by the first drive pulley 3. The difference is compensated.

以上のように、第1の変形例に係る動作補助装置の駆動装置70は、従動プーリ1の回転方向によって回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比を異ならせることができる。このため、駆動装置10は、同じ回転速度で回転軸17を駆動した場合であっても、従動プーリ1の回転方向によって、動作補助装置の関節部の回転速度及び回転トルクを変えることができる。したがって、従動プーリ1をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。   As described above, the drive device 70 of the motion assist device according to the first modification can vary the rotation transmission ratio from the rotating shaft 17 to the driven pulley 1 depending on the rotation direction of the driven pulley 1. For this reason, even when the driving device 10 drives the rotating shaft 17 at the same rotational speed, the rotational speed and rotational torque of the joint portion of the motion assisting device can be changed depending on the rotational direction of the driven pulley 1. Therefore, when the driven pulley 1 is rotated in a certain rotation direction, it can be rotated at a low torque and a high speed, and when it is rotated in another rotation direction, it can be rotated at a high torque and a low speed. As a result, an actuator having a relatively small output can be used as the actuator 11 to be used, and the weight and cost can be reduced, and the energy efficiency can be improved.

(1−3−2.第2の変形例)
第2の変形例に係る動作補助装置の駆動装置は、従動プーリ1の回転方向に代えて、あるいは、回転方向と併せて、回転位相に応じて回転伝達比が異なる駆動装置である。図6〜図8は、第2の変形例に係る動作補助装置の駆動装置の駆動プーリとして用いられるプーリの構成例を示している。
(1-3-2. Second modification)
The driving device of the motion assisting device according to the second modification is a driving device having different rotation transmission ratios according to the rotation phase instead of the rotation direction of the driven pulley 1 or in combination with the rotation direction. FIGS. 6-8 has shown the structural example of the pulley used as a drive pulley of the drive device of the operation assistance apparatus which concerns on a 2nd modification.

図6〜図8に示したプーリ61,63,65は、いずれも可撓性ケーブルの巻付き部61a,63a,65aの半径rが回転位相によって異なっている。図6に示すプーリ61は、回転位相θに応じて可撓性ケーブルの巻付き部61aの半径rが滑らかに変化する例である。また、図7に示すプーリ63は、回転位相θに応じて可撓性ケーブルの巻付き部63aの半径rが不連続に変化する例である。また、図8に示すプーリ65は、回転位相θに応じて可撓性ケーブルの巻付き部65aの半径rが滑らかに変化する部分と不連続に変化する部分とを有する例である。   In the pulleys 61, 63, and 65 shown in FIGS. 6 to 8, the radii r of the flexible cable winding portions 61a, 63a, and 65a are different depending on the rotation phase. The pulley 61 shown in FIG. 6 is an example in which the radius r of the winding portion 61a of the flexible cable changes smoothly according to the rotational phase θ. Moreover, the pulley 63 shown in FIG. 7 is an example in which the radius r of the winding portion 63a of the flexible cable changes discontinuously according to the rotational phase θ. Moreover, the pulley 65 shown in FIG. 8 is an example which has the part where the radius r of the winding part 65a of a flexible cable changes smoothly according to the rotation phase (theta), and the part which changes discontinuously.

第1の駆動プーリ及び第2の駆動プーリの少なくとも一方のプーリとして図6〜図8に例示したプーリ61,63,65を用いることにより、当該プーリ61,63,65によって可撓性ケーブルを巻き取り従動プーリ1を回転駆動する際に、回転位相θに応じて回転軸17から従動プーリ1への回転伝達比を異ならせることができる。したがって、動作補助装置のユーザの動作に応じて、回転位相θごとに適切な半径rを設定したプーリを用いることにより、関節部の回転位相θに応じて適切な回転速度及び回転トルクを実現することができる。なお、プーリの形状は、図6〜図8に示した例に限られない。   By using the pulleys 61, 63, 65 illustrated in FIGS. 6 to 8 as at least one of the first driving pulley and the second driving pulley, the flexible cable is wound by the pulleys 61, 63, 65. When the driven pulley 1 is rotationally driven, the rotation transmission ratio from the rotary shaft 17 to the driven pulley 1 can be varied according to the rotational phase θ. Accordingly, by using a pulley in which an appropriate radius r is set for each rotation phase θ according to the operation of the user of the motion assisting device, an appropriate rotation speed and torque are realized according to the rotation phase θ of the joint part. be able to. In addition, the shape of a pulley is not restricted to the example shown in FIGS.

(1−3−3.第3の変形例)
第3の変形例に係る動作補助装置の駆動装置は、第1の駆動プーリ3と第2の駆動プーリ5とを異なる回転軸に支持させた駆動装置である。図9は、第3の変形例に係る駆動装置80の構成例を示す図であって、上記の図2に対応する図となっている。
(1-3-3. Third Modification)
The driving device of the motion assisting device according to the third modification is a driving device in which the first driving pulley 3 and the second driving pulley 5 are supported on different rotating shafts. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the driving device 80 according to the third modification, and corresponds to FIG. 2 described above.

第3の変形例に係る動作補助装置の駆動装置80において、第1の駆動プーリ3は第1の回転軸81に支持され、第2の駆動プーリ5は第2の回転軸83に支持されている。このうち、第1の回転軸81は、図示しないアクチュエータあるいは減速機の出力軸となっている。また、第1の回転軸81は、第1の回転軸81と同期して回転する第1のギヤ85を有し、第2の回転軸83は、第2の回転軸83と同期して回転する第2のギヤ87を有する。第1のギヤ85と第2のギヤ87とは噛み合っており、アクチュエータによって第1の回転軸81が回転駆動されることにより第2の回転軸83も回転駆動される。図9に示した例では、第1のギヤ85の歯数と第2のギヤ87の歯数とが同一であり、第1のギヤ85と第2のギヤ87とは同一の回転速度で回転駆動される。   In the driving device 80 of the operation assisting device according to the third modification, the first driving pulley 3 is supported by the first rotating shaft 81 and the second driving pulley 5 is supported by the second rotating shaft 83. Yes. Among these, the 1st rotating shaft 81 is an output shaft of the actuator or speed reducer which is not shown in figure. The first rotating shaft 81 has a first gear 85 that rotates in synchronization with the first rotating shaft 81, and the second rotating shaft 83 rotates in synchronization with the second rotating shaft 83. The second gear 87 is provided. The first gear 85 and the second gear 87 are in mesh with each other, and the second rotary shaft 83 is also driven to rotate by the first rotary shaft 81 being driven to rotate by the actuator. In the example shown in FIG. 9, the number of teeth of the first gear 85 and the number of teeth of the second gear 87 are the same, and the first gear 85 and the second gear 87 rotate at the same rotational speed. Driven.

第3の変形例に係る駆動装置80においても、第1の駆動プーリ3における巻付き部の直径は、第2の駆動プーリ5における巻付き部の直径よりも大きくなっている。また、第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを巻き取る場合に第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを導出し、第2の駆動プーリ5が可撓性ケーブル9bを巻き取る場合に第1の駆動プーリ3が可撓性ケーブル9aを導出するように可撓性ケーブル9の巻付き方向が設定されている。これ以外は、上記実施形態に係る駆動装置10と同様に構成することができる。   Also in the driving device 80 according to the third modification, the diameter of the winding portion in the first driving pulley 3 is larger than the diameter of the winding portion in the second driving pulley 5. When the first drive pulley 3 winds up the flexible cable 9a, the second drive pulley 5 leads out the flexible cable 9b, and the second drive pulley 5 winds up the flexible cable 9b. In this case, the winding direction of the flexible cable 9 is set so that the first drive pulley 3 leads the flexible cable 9a. Other than this, it can be configured in the same manner as the driving apparatus 10 according to the above-described embodiment.

第3の変形例に係る動作補助装置の駆動装置80によっても、第1の回転軸81から従動プーリ1への回転伝達比を従動プーリ1の回転方向に応じて異ならせることができる。このため、駆動装置80は、同じ回転速度で回転軸17を駆動した場合であっても、従動プーリ1の回転方向によって、動作補助装置の関節部の回転速度及び回転トルクを変えることができる。したがって、従動プーリ1をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。   The rotation transmission ratio from the first rotating shaft 81 to the driven pulley 1 can be varied according to the rotation direction of the driven pulley 1 also by the driving device 80 of the motion assist device according to the third modification. For this reason, the drive device 80 can change the rotation speed and the rotation torque of the joint portion of the motion assisting device according to the rotation direction of the driven pulley 1 even when the rotation shaft 17 is driven at the same rotation speed. Therefore, when the driven pulley 1 is rotated in a certain rotation direction, it can be rotated at a low torque and a high speed, and when it is rotated in another rotation direction, it can be rotated at a high torque and a low speed. As a result, an actuator having a relatively small output can be used as the actuator 11 to be used, and the weight and cost can be reduced, and the energy efficiency can be improved.

第3の変形例に係る駆動装置80は、上記第1の変形例及び第2の変形例に係る駆動装置の構成と組み合わせられてもよい。また、アクチュエータの出力軸は第1の駆動プーリ3の回転軸81に連結されるのではなく、第2の駆動プーリ5の回転軸83に連結されてもよい。   The driving device 80 according to the third modification may be combined with the configuration of the driving device according to the first modification and the second modification. Further, the output shaft of the actuator may be connected to the rotating shaft 83 of the second driving pulley 5 instead of being connected to the rotating shaft 81 of the first driving pulley 3.

また、図9に示した駆動装置80においては、第1の回転軸81と第2の回転軸83とが同一の回転速度で回転可能に構成され、第1の駆動プーリ3の直径と第2の駆動プーリ5の直径とが異なっていたが、第1の駆動プーリ3の直径と第2の駆動プーリ5の直径とを同一にしつつ、第1のギヤ85の歯数を第2のギヤ87の歯数よりも少なくしてもよい。かかる構成を有する駆動装置80によっても、第1の回転軸81から従動プーリ1への回転伝達比を従動プーリ1の回転方向に応じて異ならせることができる。   In the drive device 80 shown in FIG. 9, the first rotary shaft 81 and the second rotary shaft 83 are configured to be rotatable at the same rotational speed, and the diameter of the first drive pulley 3 and the second The diameter of the first drive pulley 5 is different from the diameter of the first drive pulley 5 while the diameter of the first drive pulley 3 is the same as the diameter of the second drive pulley 5. It may be less than the number of teeth. Also with the drive device 80 having such a configuration, the rotation transmission ratio from the first rotating shaft 81 to the driven pulley 1 can be varied according to the rotation direction of the driven pulley 1.

<<2.第2の実施の形態>>
<2−1.駆動装置の構成例>
本発明の第2の実施の形態に係る動作補助装置の駆動装置は、2つの従動プーリを備える点で第1の実施の形態に係る動作補助装置の駆動装置10と異なる。以下、第2の実施の形態に係る駆動装置について、主として第1の実施の形態に係る駆動装置10と異なる点を説明する。
<< 2. Second embodiment >>
<2-1. Configuration Example of Drive Device>
The driving device of the operation assisting device according to the second embodiment of the present invention is different from the driving device 10 of the operation assisting device according to the first embodiment in that it includes two driven pulleys. Hereinafter, the driving apparatus according to the second embodiment will be described mainly with respect to differences from the driving apparatus 10 according to the first embodiment.

図10及び図11は、本実施形態に係る動作補助装置の駆動装置90の構成例を示す模式図である。図10は、回転軸17の軸方向に直交する方向から見た駆動装置90の模式図であり、図11は、回転軸17の軸方向に沿って見た駆動装置90の模式図である。   10 and 11 are schematic diagrams illustrating a configuration example of the driving device 90 of the motion assist device according to the present embodiment. FIG. 10 is a schematic diagram of the driving device 90 viewed from a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 17, and FIG. 11 is a schematic diagram of the driving device 90 viewed along the axial direction of the rotating shaft 17.

駆動装置90は、可撓性ケーブル9a,9bと、第1の駆動プーリ91と、第2の駆動プーリ92と、第1の従動プーリ93と、第2の従動プーリ94と、アクチュエータ11と、減速機15とを備えている。図10及び図11に示した第1の駆動プーリ91と第2の駆動プーリ92とは同一の直径の巻付き部91a,92aを有する。図示した例では、第1の駆動プーリ91と第2の駆動プーリ92とは同一の直径を有し、外周面に可撓性ケーブル9a,9bが巻き付けられている。   The driving device 90 includes flexible cables 9a and 9b, a first driving pulley 91, a second driving pulley 92, a first driven pulley 93, a second driven pulley 94, an actuator 11, A reduction gear 15 is provided. The first drive pulley 91 and the second drive pulley 92 shown in FIGS. 10 and 11 have winding portions 91a and 92a having the same diameter. In the illustrated example, the first drive pulley 91 and the second drive pulley 92 have the same diameter, and flexible cables 9a and 9b are wound around the outer peripheral surface.

第1の従動プーリ93と第2の従動プーリ94とは互いに異なる直径の巻付き部93a,94aを有しており、第1の従動プーリ93の巻付き部93aの直径D3は第2の従動プーリ94の巻付き部94aの直径D4よりも小さくなっている。図示した例では、第1の従動プーリ93と第2の従動プーリ94とは異なる直径を有し、外周面に可撓性ケーブル9a,9bが巻き付けられている。第1の従動プーリ93と第2の従動プーリ94とは同一の被駆動軸95に固定されている。   The first driven pulley 93 and the second driven pulley 94 have winding portions 93a and 94a having different diameters, and the diameter D3 of the winding portion 93a of the first driven pulley 93 is the second driven pulley. It is smaller than the diameter D4 of the winding portion 94a of the pulley 94. In the illustrated example, the first driven pulley 93 and the second driven pulley 94 have different diameters, and flexible cables 9a and 9b are wound around the outer peripheral surface. The first driven pulley 93 and the second driven pulley 94 are fixed to the same driven shaft 95.

本実施形態に係る駆動装置90において、可撓性ケーブル9aの一端側が第1の駆動プーリ91に固定又は巻き付けられ、他端側が第1の従動プーリ93に固定又は巻き付けられている。また、可撓性ケーブル9bの一端側が第2の駆動プーリ92に固定又は巻き付けられ、他端側が第2の従動プーリ94に固定又は巻き付けられている。   In the drive device 90 according to the present embodiment, one end side of the flexible cable 9a is fixed or wound around the first drive pulley 91, and the other end side is fixed or wound around the first driven pulley 93. Further, one end side of the flexible cable 9b is fixed or wound around the second drive pulley 92, and the other end side is fixed or wound around the second driven pulley 94.

本実施形態では、第1の駆動プーリ91の直径と第2の駆動プーリ92の直径とは同一であり、同じ回転速度で回転軸17を双方向に回転させたときの第1の従動プーリ91による可撓性ケーブル9aの巻取り量と、第2の従動プーリ92による可撓性ケーブル9bの巻取り量とは同一になる。一方、第1の従動プーリ93における巻付き部93aの直径D3が、第2の従動プーリ94における巻付き部94aの直径D4よりも小さいため、同じ回転速度で回転軸17を双方向に回転させたときの第1の従動プーリ93の回転速度と第2の従動プーリ94の回転速度とが異なる。つまり、第1の駆動プーリ91が可撓性ケーブル9aを巻き取る際の回転軸17から被駆動軸95への回転伝達比と、第2の駆動プーリ92が可撓性ケーブル9bを巻き取る際の回転軸17から被駆動軸95への回転伝達比が異なる。これにより、被駆動軸95の回転方向によって回転伝達比が異なる駆動装置90が実現される。   In the present embodiment, the diameter of the first drive pulley 91 and the diameter of the second drive pulley 92 are the same, and the first driven pulley 91 when the rotary shaft 17 is rotated in both directions at the same rotational speed. The winding amount of the flexible cable 9a is equal to the winding amount of the flexible cable 9b by the second driven pulley 92. On the other hand, since the diameter D3 of the winding portion 93a in the first driven pulley 93 is smaller than the diameter D4 of the winding portion 94a in the second driven pulley 94, the rotary shaft 17 is rotated in both directions at the same rotational speed. The rotational speed of the first driven pulley 93 is different from the rotational speed of the second driven pulley 94. That is, the rotation transmission ratio from the rotating shaft 17 to the driven shaft 95 when the first driving pulley 91 winds the flexible cable 9a and the second driving pulley 92 when winding the flexible cable 9b. The rotation transmission ratio from the rotating shaft 17 to the driven shaft 95 is different. Thereby, the drive device 90 having a different rotation transmission ratio depending on the rotation direction of the driven shaft 95 is realized.

本実施形態に係る駆動装置90においても、回転軸17が双方向に回転する際の第1の従動プーリ93と第2の従動プーリ94との巻取り量及び導出量の差を補償するための補償機構を備える。かかる補償機構は、上記実施形態に係る駆動装置10と同様に、第1の駆動プーリ91と回転軸17との間に介在する第1のツーウェイクラッチと、第2の駆動プーリ92と回転軸17との間に介在する第2のツーウェイクラッチとにより構成され得る。この場合においても、第1の駆動プーリ91には、可撓性ケーブル9aを第1の駆動プーリ3への巻付き方向に引っ張る張力を付与するトーションスプリング25が備えられる。なお、第1の実施の形態の第1の変形例で説明したように、第1のツーウェイクラッチの代わりにワンウェイクラッチが用いられてもよい。   Also in the driving device 90 according to the present embodiment, for compensating for the difference between the winding amount and the derivation amount between the first driven pulley 93 and the second driven pulley 94 when the rotating shaft 17 rotates in both directions. Compensation mechanism is provided. The compensation mechanism includes the first two-way clutch interposed between the first drive pulley 91 and the rotary shaft 17, the second drive pulley 92, and the rotary shaft 17, as in the drive device 10 according to the above embodiment. And a second two-way clutch interposed therebetween. Even in this case, the first drive pulley 91 is provided with a torsion spring 25 that applies tension for pulling the flexible cable 9 a in the winding direction around the first drive pulley 3. As described in the first modification of the first embodiment, a one-way clutch may be used instead of the first two-way clutch.

図11において回転軸17が時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9aの張力によって第1の駆動プーリ91の回転数Nd1が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、第1のツーウェイクラッチはロック状態になり、第1の駆動プーリ91は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第1の駆動プーリ91が可撓性ケーブル9aを巻き取ることによって第1の従動プーリ93、第2の従動プーリ94及び被駆動軸95が時計回りに回転する。このとき、第1の従動プーリ93の巻付き部93aの直径D3が第2の従動プーリ94の巻付き部94aの直径D4よりも小さいことから、第2の従動プーリ94による可撓性ケーブル9bの巻取り量が第1の従動プーリ93による可撓性ケーブル9aの導出量よりも大きくなる。   In FIG. 11, when the rotation shaft 17 rotates clockwise, the rotation speed Nd1 of the first drive pulley 91 becomes smaller than the rotation speed Na of the rotation shaft 17 due to the tension of the flexible cable 9a. For this reason, the first two-way clutch is locked, and the first drive pulley 91 is rotationally driven by the rotational torque of the rotating shaft 17. Therefore, when the first drive pulley 91 winds the flexible cable 9a, the first driven pulley 93, the second driven pulley 94, and the driven shaft 95 rotate clockwise. At this time, since the diameter D3 of the winding portion 93a of the first driven pulley 93 is smaller than the diameter D4 of the winding portion 94a of the second driven pulley 94, the flexible cable 9b by the second driven pulley 94 is used. Is greater than the lead-out amount of the flexible cable 9 a by the first driven pulley 93.

このため、可撓性ケーブル9bの張力が大きくなって、第2の駆動プーリ92の回転数Nd2が回転軸17の回転数Naよりも大きくなる。これにより、第2のツーウェイクラッチはアンロック状態になり、第2の駆動プーリ92は空転状態となって可撓性ケーブル9bが第2の駆動プーリ92から導出され、可撓性ケーブル9bの張力が維持される。このようにして、回転軸17が時計回りに回転する際の第1の従動プーリ93による可撓性ケーブル9aの導出量と、第2の従動プーリ94による可撓性ケーブル9bの巻取り量との差が補償される。   For this reason, the tension | tensile_strength of the flexible cable 9b becomes large, and the rotation speed Nd2 of the 2nd drive pulley 92 becomes larger than the rotation speed Na of the rotating shaft 17. FIG. As a result, the second two-way clutch is unlocked, the second drive pulley 92 is idling, the flexible cable 9b is led out from the second drive pulley 92, and the tension of the flexible cable 9b is reached. Is maintained. In this way, the lead-out amount of the flexible cable 9a by the first driven pulley 93 and the winding amount of the flexible cable 9b by the second driven pulley 94 when the rotating shaft 17 rotates in the clockwise direction. The difference is compensated.

また、図11において回転軸17が反時計回りに回転する場合、可撓性ケーブル9bの張力によって第2の駆動プーリ92の回転数Nd2が回転軸17の回転数Naよりも小さくなる。このため、第2のツーウェイクラッチはロック状態になり、第2の駆動プーリ92は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。したがって、第2の駆動プーリ92が可撓性ケーブル9bを巻き取ることによって第2の従動プーリ94、第1の従動プーリ93及び被駆動軸95が反時計回りに回転する。このとき、第1の従動プーリ93の巻付き部93aの直径D3が第2の従動プーリ94の巻付き部94aの直径D4よりも小さいことから、回転軸17から被駆動軸95への回転伝達比は、回転軸17が時計回りに回転する場合に比べて小さくなる。   In addition, when the rotation shaft 17 rotates counterclockwise in FIG. 11, the rotation speed Nd2 of the second drive pulley 92 becomes smaller than the rotation speed Na of the rotation shaft 17 due to the tension of the flexible cable 9b. For this reason, the second two-way clutch is locked, and the second drive pulley 92 is rotationally driven by the rotational torque of the rotating shaft 17. Therefore, when the second driving pulley 92 winds the flexible cable 9b, the second driven pulley 94, the first driven pulley 93, and the driven shaft 95 rotate counterclockwise. At this time, since the diameter D3 of the winding portion 93a of the first driven pulley 93 is smaller than the diameter D4 of the winding portion 94a of the second driven pulley 94, rotation transmission from the rotary shaft 17 to the driven shaft 95 is achieved. The ratio is smaller than when the rotating shaft 17 rotates clockwise.

また、第1の従動プーリ93の巻付き部93aの直径D3が第2の従動プーリ94の巻付き部94aの直径D4よりも小さいことから、可撓性ケーブル9aに生じる張力は小さく、回転軸17の回転数Naが第1の駆動プーリ91の回転数Nd1よりも大きくなる。このため、第1のツーウェイクラッチはロック状態になり、第1の駆動プーリ91は回転軸17の回転トルクにより回転駆動される。このとき、第1の駆動プーリ91に設けられたトーションスプリング25が、可撓性ケーブル9aを、第1の駆動プーリ91への巻付き方向へと引っ張っている。このため、可撓性ケーブル9aの弛みが抑制され、可撓性ケーブル9aの張力が維持される。このようにして、回転軸17が反時計回りに回転する際の第2の従動プーリ94による可撓性ケーブル9bの導出量と、第1の従動プーリ93による可撓性ケーブル9aの巻取り量との差が補償される。   Further, since the diameter D3 of the winding portion 93a of the first driven pulley 93 is smaller than the diameter D4 of the winding portion 94a of the second driven pulley 94, the tension generated in the flexible cable 9a is small, and the rotating shaft The rotational speed Na of 17 is larger than the rotational speed Nd1 of the first drive pulley 91. For this reason, the first two-way clutch is locked, and the first drive pulley 91 is rotationally driven by the rotational torque of the rotating shaft 17. At this time, the torsion spring 25 provided on the first drive pulley 91 pulls the flexible cable 9 a in the winding direction around the first drive pulley 91. For this reason, the slackness of the flexible cable 9a is suppressed, and the tension of the flexible cable 9a is maintained. In this way, the lead-out amount of the flexible cable 9b by the second driven pulley 94 and the winding amount of the flexible cable 9a by the first driven pulley 93 when the rotating shaft 17 rotates counterclockwise. And the difference is compensated.

以上のように、本実施形態に係る動作補助装置の駆動装置90は、第1の従動プーリ93及び第2の従動プーリ94を支持する被駆動軸95の回転方向によって回転軸17から被駆動軸95への回転伝達比を異ならせることができる。このため、駆動装置90は、同じ回転速度で回転軸17を駆動した場合であっても、被駆動軸95の回転方向によって、動作補助装置の関節部の回転速度及び回転トルクを変えることができる。したがって、被駆動軸95をある回転方向に回動させる場合には低トルクかつ高速で回転させ、他の回転方向に回動させる場合には高トルクかつ低速で回転させることも可能になる。これにより、使用するアクチュエータ11として比較的小さい出力のアクチュエータを用いることができるようになり、重量やコストを低下させ、また、エネルギ効率を向上させることができる。   As described above, the driving device 90 of the motion assisting device according to the present embodiment has the driven shaft from the rotary shaft 17 according to the rotation direction of the driven shaft 95 that supports the first driven pulley 93 and the second driven pulley 94. The rotation transmission ratio to 95 can be varied. For this reason, the drive device 90 can change the rotational speed and rotational torque of the joint portion of the motion assisting device according to the rotational direction of the driven shaft 95 even when the rotational shaft 17 is driven at the same rotational speed. . Therefore, when the driven shaft 95 is rotated in a certain rotational direction, it can be rotated at a low torque and a high speed, and when it is rotated in another rotational direction, it can be rotated at a high torque and a low speed. As a result, an actuator having a relatively small output can be used as the actuator 11 to be used, and the weight and cost can be reduced, and the energy efficiency can be improved.

なお、本実施形態に係る駆動装置90は、上記第1の実施の形態、第1の変形例、第2の変形例及び第3の変形例に係る駆動装置の構成と組み合わせられてもよい。   The drive device 90 according to the present embodiment may be combined with the configuration of the drive device according to the first embodiment, the first modified example, the second modified example, and the third modified example.

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、動作補助装置の駆動装置の適用例として、ユーザの膝関節に対応して配置される膝関節部の回転トルクを生成する駆動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。本発明に係る動作補助装置の駆動装置は、ユーザの腰関節に対応して配置される腰関節部等の他の関節部の回転トルクを生成する駆動装置であってもよい。   For example, in the above embodiment, as an application example of the driving device of the motion assisting device, the driving device that generates the rotational torque of the knee joint portion arranged corresponding to the user's knee joint has been exemplified. It is not limited to such an example. The drive device of the motion assisting device according to the present invention may be a drive device that generates rotational torque of other joint portions such as a waist joint portion arranged corresponding to the user's hip joint.

1・・・従動プーリ、3・・・第1の駆動プーリ、5・・・第2の駆動プーリ、9,9a,9b・・・可撓性ケーブル、10・・・駆動装置、11・・・アクチュエータ、17・・・回転軸、21・・・第1のツーウェイクラッチ、23・・・第2のツーウェイクラッチ、25・・・トーションスプリング、70・・・駆動装置、71・・・ワンウェイクラッチ、75・・・トーションスプリング、100・・・動作補助装置、120・・・能動関節部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive pulley, 3 ... 1st drive pulley, 5 ... 2nd drive pulley, 9, 9a, 9b ... Flexible cable, 10 ... Drive apparatus, 11 ... -Actuator, 17 ... Rotating shaft, 21 ... First two-way clutch, 23 ... Second two-way clutch, 25 ... Torsion spring, 70 ... Drive device, 71 ... One-way clutch 75 ... Torsion springs, 100 ... Motion assist devices, 120 ... Active joints

Claims (11)

人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、
回転軸に支持された第1の駆動プーリと、
前記回転軸に支持された第2の駆動プーリと、
前記回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、
両端側がそれぞれ前記第1の駆動プーリ及び前記第2の駆動プーリに巻き付く可撓性の動力伝達部材と、
前記動力伝達部材の中間部が巻き付く従動プーリと、
前記回転軸の回転トルクによる前記第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、
前記回転軸の回転トルクによる前記第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、
前記従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて前記回転軸から前記従動プーリへの回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置。
In the drive device that rotationally drives the joint portion provided in the motion assisting device that is attached to the human body and assists the motion of the human body,
A first drive pulley supported on a rotating shaft;
A second drive pulley supported by the rotating shaft;
An actuator for outputting power for rotating the rotating shaft;
Flexible power transmission members having both ends wound around the first drive pulley and the second drive pulley,
A driven pulley wound around an intermediate portion of the power transmission member;
A first clutch that switches between rotational driving and idling of the first driving pulley by rotational torque of the rotating shaft;
A second clutch that switches between rotational driving and idling of the second driving pulley by rotational torque of the rotating shaft,
A drive device for an operation assisting device, wherein a rotation transmission ratio from the rotation shaft to the driven pulley varies according to at least one of a rotation direction and a rotation phase of the driven pulley.
前記第1の駆動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の直径が、前記第2の駆動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の直径よりも大きい、請求項1に記載の動作補助装置の駆動装置。   The diameter of the winding part which the said power transmission member winds in the said 1st drive pulley is larger than the diameter of the winding part which the said power transmission member in the said 2nd driving pulley winds. A driving device for the movement assist device. 前記第1のクラッチがワンウェイクラッチ又はツーウェイクラッチである、請求項2に記載の動作補助装置の駆動装置。   The driving device for an operation assisting device according to claim 2, wherein the first clutch is a one-way clutch or a two-way clutch. 前記第1の駆動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径及び前記第2の駆動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径のうちの少なくとも一方が回転位相によって異なる、請求項1に記載の動作補助装置の駆動装置。   At least one of a radius of a winding portion around which the power transmission member in the first driving pulley is wound and a radius of a winding portion around which the power transmission member in the second driving pulley is wound vary depending on a rotation phase. The driving device of the operation assisting device according to claim 1. 前記アクチュエータの出力が同じ場合に、前記第1の駆動プーリの回転速度と前記第2の駆動プーリの回転速度とが異なる、請求項1に記載の動作補助装置の駆動装置。   2. The driving device of the motion assisting device according to claim 1, wherein when the output of the actuator is the same, a rotation speed of the first drive pulley and a rotation speed of the second drive pulley are different. 前記第2のクラッチがツーウェイクラッチである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の動作補助装置の駆動装置。   The driving device of the operation assisting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the second clutch is a two-way clutch. 前記従動プーリにおける前記動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径が回転位相によって異なる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の動作補助装置の駆動装置。   The driving device of the operation assisting device according to any one of claims 1 to 6, wherein a radius of a winding portion around which the power transmission member is wound in the driven pulley varies depending on a rotation phase. 人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、
回転軸に支持された第1の駆動プーリと、
前記回転軸に支持された第2の駆動プーリと、
前記回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、
前記第1の駆動プーリ及び前記第2の駆動プーリの回転トルクにより駆動される従動プーリと、
両端側がそれぞれ前記第1の駆動プーリ及び前記従動プーリに巻き付く可撓性の第1の動力伝達部材と、
両端側がそれぞれ前記第2の駆動プーリ及び前記従動プーリに巻き付く可撓性の第2の動力伝達部材と、
前記回転軸の回転トルクによる前記第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、
前記回転軸の回転トルクによる前記第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、
前記従動プーリの回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて前記回転軸から前記従動プーリへの回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置。
In the drive device that rotationally drives the joint portion provided in the motion assisting device that is attached to the human body and assists the motion of the human body,
A first drive pulley supported on a rotating shaft;
A second drive pulley supported by the rotating shaft;
An actuator for outputting power for rotating the rotating shaft;
A driven pulley driven by a rotational torque of the first drive pulley and the second drive pulley;
Flexible first power transmission members having both ends wound around the first driving pulley and the driven pulley,
A flexible second power transmission member having both ends wound around the second driving pulley and the driven pulley, respectively;
A first clutch that switches between rotational driving and idling of the first driving pulley by rotational torque of the rotating shaft;
A second clutch that switches between rotational driving and idling of the second driving pulley by rotational torque of the rotating shaft,
A drive device for an operation assisting device, wherein a rotation transmission ratio from the rotation shaft to the driven pulley varies according to at least one of a rotation direction and a rotation phase of the driven pulley.
人体に装着されて人体の動作を補助する動作補助装置に設けられた関節部を回転駆動する駆動装置において、
回転軸に支持された第1の駆動プーリと、
前記回転軸に支持された第2の駆動プーリと、
被駆動軸に支持された第1の従動プーリと、
前記被駆動軸に支持された第2の従動プーリと、
前記回転軸を回転する動力を出力するアクチュエータと、
両端側がそれぞれ前記第1の駆動プーリ及び前記第1の従動プーリに巻き付く可撓性の第1の動力伝達部材と、
両端側がそれぞれ前記第2の駆動プーリ及び前記第2の従動プーリに巻き付く可撓性の第2の動力伝達部材と、
前記回転軸の回転トルクによる前記第1の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第1のクラッチと、
前記回転軸の回転トルクによる前記第2の駆動プーリの回転駆動及び空転を切り替える第2のクラッチと、を備え、
前記被駆動軸の回転方向及び回転位相の少なくとも一方に応じて前記回転軸から前記被駆動軸への回転伝達比が異なる、動作補助装置の駆動装置。
In the drive device that rotationally drives the joint portion provided in the motion assisting device that is attached to the human body and assists the motion of the human body,
A first drive pulley supported on a rotating shaft;
A second drive pulley supported by the rotating shaft;
A first driven pulley supported by the driven shaft;
A second driven pulley supported by the driven shaft;
An actuator for outputting power for rotating the rotating shaft;
A flexible first power transmission member having both ends wound around the first driving pulley and the first driven pulley,
Flexible second power transmission members having both ends wound around the second driving pulley and the second driven pulley,
A first clutch that switches between rotational driving and idling of the first driving pulley by rotational torque of the rotating shaft;
A second clutch that switches between rotational driving and idling of the second driving pulley by rotational torque of the rotating shaft,
A driving device for an operation assisting device, wherein a rotation transmission ratio from the rotating shaft to the driven shaft differs according to at least one of a rotation direction and a rotation phase of the driven shaft.
前記第1の従動プーリにおける前記第1の動力伝達部材が巻き付く巻付き部の直径が、前記第2の従動プーリにおける前記第2の動力伝達部材が巻き付く巻付き部の直径よりも小さい、請求項9に記載の動作補助装置の駆動装置。   The diameter of the winding portion around which the first power transmission member is wound in the first driven pulley is smaller than the diameter of the winding portion around which the second power transmission member is wound in the second driven pulley. The driving device of the operation assisting device according to claim 9. 前記第1の従動プーリにおける前記第1の動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径及び前記第2の従動プーリにおける前記第2の動力伝達部材が巻き付く巻付き部の半径のうちの少なくとも一方が回転位相によって異なる、請求項9又は10に記載の動作補助装置の駆動装置。
At least one of a radius of a winding portion around which the first power transmission member is wound in the first driven pulley and a radius of a winding portion around which the second power transmission member is wound in the second driven pulley. The driving device of the operation assisting device according to claim 9 or 10, wherein the frequency varies depending on the rotation phase.
JP2017041489A 2017-03-06 2017-03-06 Driving apparatus for action assisting apparatus Pending JP2018144169A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017041489A JP2018144169A (en) 2017-03-06 2017-03-06 Driving apparatus for action assisting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017041489A JP2018144169A (en) 2017-03-06 2017-03-06 Driving apparatus for action assisting apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018144169A true JP2018144169A (en) 2018-09-20

Family

ID=63589237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017041489A Pending JP2018144169A (en) 2017-03-06 2017-03-06 Driving apparatus for action assisting apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018144169A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025110170A1 (en) * 2023-11-21 2025-05-30 三菱重工業株式会社 Pass box and cell culture system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025110170A1 (en) * 2023-11-21 2025-05-30 三菱重工業株式会社 Pass box and cell culture system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110420107B (en) A rope-driven three-degree-of-freedom training robot
WO2004026215A1 (en) Speed reducer for walk assist apparatus
CN106826762B (en) A kind of physical activity power assisting device of bi-motor parallel drive
JP2010533830A (en) Gear bearing device
JP2015523516A (en) Motion transmission device including planetary reduction transmission mechanism, planetary reduction transmission mechanism, and operating arm device
JP2009297889A (en) Joint drive for robot and robot having the same
KR101693246B1 (en) Shoulder Joint Assembly of Robot Arm
JP2010082342A (en) Auxiliary actuator for finger
CN109591001B (en) Transmission device
CN103536378A (en) Differential motion joint mechanism of artificial limb
EP3802007B1 (en) Device comprising input and output pulleys on nonparallel or parallel and mutually hingeable axes
WO2015063524A1 (en) Twisted cord actuating system for robotic arm
JP2018144169A (en) Driving apparatus for action assisting apparatus
CN116352680A (en) A two-way transmission flexible exoskeleton drive mechanism
JP6887367B2 (en) Rotary electric razor
JP2004089373A (en) Reducer for walking assist device
WO2018037785A1 (en) Force transmission device and operation auxiliary device
JP2018135974A (en) Torque transmission device and operation auxiliary device
CN118143923A (en) A control device for rope-pulling dexterous hands
WO2010022982A1 (en) Method for remote mechanism actuation and exoskeleton aptic interface based thereon
JP2004089376A (en) Reducer for walking assist device
JP2007319954A (en) Movable shaft driving device and robot device
CN118062131A (en) Robot
CN114191255A (en) A wire-driven exoskeleton rehabilitation robot
CN120042851A (en) Joint, joint rigidity adjustment mechanism and joint rehabilitation training device