可変剛性アクチュエータ:Variable Stiffness Actuator

概要

特許技術(特許第5080207,5437444)の機構により“ばね係数を可変できるばね”のように動作します.
  • 引張りばねのように張力を発生し,ほぼ線形の張力−伸び特性をもつ.
  • 剛性(ばね係数)はモータ回転速度の2乗に比例.
  • コンプライアンス制御などを用いずに,機構だけでばね特性を実現.
  • モータ停止時には,剛性が0となり外力で自由に動かせる(無拘束状態).
  • 外部負荷と拮抗する状態でも,モータは回転を持続し,コイル焼損の心配がない.
  • 急峻な動作が可能.
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■ 基本特性

特に制御しなくても,一定の印加電圧に対して,張力と伸びは,ほぼ直線的に比例します. 最大張力においても,モータ(マクソン社製RE25)の最大連続電流値(1.21A)よりも低い電流値に収まっています. (ただしモータの温度が上昇していくと張力は若干減少します.)
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■ Variation

基本原理を生かしさまざまなタイプを開発中です.各種用途に合わせて対応可能です.
VSA VSA50-M2
基本ストロークをM1の2倍の60mmとしたタイプです.発生力はM1と同じです.
VSA ダイレクト型
アクチュエータの張力を直接伝達するシンプルなタイプです. ピストンシリンダと同様な使い方ができます.
VSA ワイヤ型
関節部に沿わせるなど人体の腱のようにも使用可能です. 巻き出し量は回転型ポテンショメータで検出します. 自由度は高いですが,その分たるみなどには注意が必要です.
VSA ベルト型
樹脂ベルト(PPベルト)を使用したタイプです. ワイヤと同様に関節部に沿わせて使用することができます. 巻き出し量は回転型ポテンショメータで検出します.