CN1280070C - 泵一体化的柔性驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明的柔性驱动器(4)是基端部支持在硬质橡胶制的固定部(2)上的一对驱动器，具有进行弯曲动作的可动部(6)、与该可动部(6)的一端侧一体地连结的进行封入可动部内的工作油的移动控制的泵部(8)和进行该泵部(8)的驱动控制的泵驱动部(10)。并且，可动部(6)包括具有蛇腹形状的壁面的2个细长形状的管子(12及14)、把持这些管子的并列配置的芯材(16)和覆盖管子(12及14)的外周的薄膜袋状的被覆部件(18)。与对象物B接触的管子(12)用柔软的材料形成，具有该管子(12)的可动部(6)在设置了多个面接触状态的作用点的状态与对象物柔性地接触，可以不损伤对象物进行把持。

Description

泵一体化的柔性驱动器

技术领域

本发明涉及与人接触机会多的小型机器人或农业作业中把持形状不定而容易坏的果实等的作业用机器人等可以使用的泵一体化的柔性驱动器。

背景技术

作为把持对象物的驱动器，已知的驱动器有例如像特开平5-172118号公报、特开平5-164112号公报等所述的那样，具有将内部区分为多个压力室的筒状弹性体，调整对各压力室作用的流体压，使筒状弹性体弯曲变形，来把持或挤压对象物(以下，称为第1先有技术)。

另外，作为与第1先有技术不同的驱动器，已知的还有例如像特开平2-17204号公报所述的那样驱动源和泵与液压缸一体化组装的驱动器(以下，称为第2先有技术)。

第1先有技术的驱动器，筒状弹性体是柔软的，所以，可以柔软地与人或对象物接触。

但是，该驱动器必须将供给工作流体的泵和向各压力室送入流体的管子配置在筒状弹性体的外部，所以，有可能成为大型的装置结构。另外，例如用该驱动器构成机器人的手腕时，管子有可能影响机器人的关节的动作。因此，在像生物那样的精巧的动作时，就必须设置很多传感器和复杂的机构，从而难于应用于小型机器人等。

另外，管子和泵不露出到外部的第2先有技术的驱动器，活塞杆等的驱动部坚硬，与人或对象物不是柔软地接触，所以也难于应用于小型机器人或把持果实等的农业作业用机器人。

本发明的目的旨在提供采用可以实现小型轻量化的简便的装置结构同时作为小型机器人使用时可以柔软地与人接触而作为农业作业机器人使用时可以可靠地把持对象物的泵一体化的柔性驱动器。

发明的公开

本发明提供一种泵一体化的柔性驱动器，具有具备封入了流体的至少2个流体室并通过进行这些流体室间的流体移动使上述流体室形状发生变形而动作的可动部、与该可动部一体地连结而进行上述多个流体室间的流体移动的泵部和控制该泵部的驱动的泵驱动部，其特征在于：封入上述流体室的流体采用液体，用具有液体吸收功能的外周被覆材料被覆到上述可动部的外周。

本发明的泵一体化柔性驱动器采用具有具备封入了流体的至少2个流体室并通过进行这些流体室间的流体移动使上述流体室形状发生变形而动作的可动部、与该可动部一体地连结而进行上述多个流体室间的流体移动的泵部和控制该泵部的驱动的泵驱动部的装置。另外，上述可动部可以并列地配置至少封入了流体的2个流体室。按照本发明，可以得到可动部通过简便的结构而动作的小型的驱动器。

上述可动部最好采用至少配置1个将收容流体的内部作为流体室的可以自由变形的细长形状的管子并与上述管子并列地插入限制上述管子的长度方向的膨胀的可挠性的芯材的结构。另外，上述可动部也可以采用至少相互并列地配置2个将收容流体的内部作为流体室的可以自由膨胀和收缩的细长形状的管子并在这些管子间插入限制各管子的长度方向的膨胀的可挠性的芯材的结构。按照本发明，芯材本身柔软地把持管子，限制各管子的长度方向的膨胀，只允许宽度方向的膨胀，所以，可以使可动部像生物那样可靠地变形。

最好用柔软的弹性材料形成上述可动部向对象物作用挤压力或作用把持力时与上述对象物接触侧的上述管子。按照本发明，柔软材料的管子在设置多个面接触状态的作用点的状态下柔软地与对象物接触，所以，可以不损伤对象物而进行挤压或把持。

用柔软的材料被覆上述泵部时，坚硬的部分不露出到外部，所以，是更安全的驱动器。

最好将封入上述流体室的流体采用液体，用具有液体吸收功能的外周被覆材料被覆到上述可动部的外周。按照本发明，即使液体从可动部内漏出，也将由外周被覆部件所吸收，不会漏出到外部。

最好具有在上述多个流体室中指定的流体室的内压异常上升时将所有的流体室间连通而降低上述指定的流体室的内压的减压机构。按照本发明，即使过大的压力加到可动部上致使多个流体室中的某个流体室的压力异常上升，也将由减压机构将压力上升的流体内减压，从而可以防止流体室的破裂，所以，可以具有对施加过大压力的可动部的故障自动保险机构。

最好利用连接在上述泵部与上述泵驱动部之间的信号线或电气配线构成上述芯材。按照本发明，可以防止信号线和电气配线的损伤，从而可以防止触电等。

最好将与上述液体接触的上述泵驱动部配置到封入了液体的上述可动部内。按照本发明，液体可以吸收泵驱动部发生的热，从而可以冷却泵驱动部，同时通过将泵驱动部设置在可动部内，可以得到更小型的驱动器。

最好设置存留一定量的流体的贮存室和分别将该贮存室的上述流体供给上述可动部的各流体室的供给单元。按照本发明，通过供给单元的动作，将贮存室的流体供给流体室而提高内压，可以使可动部硬直。这样，例如作为小型机器人的部件使用时，可以有别于泵部的工作引起的变形动作来表现小型机器人紧张的状态。

最好将2个上述泵部一体地与上述可动部的长度方向的两端部连结，利用这些泵部同时进行上述多个流体室间的流体移动。按照本发明，可动部利用2个泵部氦多个流体室间的流体移动，所以，可以加快可动部的变形动作速度，从而可以进行机敏的动作。

最好形成可以与这些泵部自由拆卸的连接部，用以在将一对可动部串联连接时一方的可动部的泵部和另一方的可动部的泵部之间成为连接部。按照本发明，通过单触键操作，就可以进行一对柔性驱动器的安装和拆卸，从而成为分解容易的装置。

最好上述泵部具有在与上述可动部的端部之间分隔泵流体室的隔板，或者具有将压电元件集层在上述隔板上并设定通过上述泵流体室的一方的管子的流体室和另一方的管子的流体室的流体移动方向的阀门部。

按照本发明，可以成为小型的泵，所以，可以成为小型而轻量的驱动器。

也可以用与上述流体室的个数相同数量的单方向流动方式的泵构成上述泵部，各流体室与使室内的流体向其他流体室移动的单方向流动方式的泵和使流体从其他流体室向上述室内移动的别的单方向流动方式的泵连通。本发明可以提供仅用简单结构的单方向流的泵就可以进行与具有双向流的泵和方向切换阀门的泵同样的双向动作的驱动器。

最好将压力传感器配置到上述多个流体室的各个流体室内，上述泵驱动部根据上述压力传感器的检测结果计算现在的上述可动部的动作力，控制上述泵部的驱动。按照本发明，压力传感器检测流体室的流体，可动部根据该压力信息以最佳的动作力进行动作，所以，可以使可动部高精度地动作。

最好在上述多个流体室内设置发生声波的声波发生器和检测上述声波的声波传感器，上述泵驱动部根据上述声波传感器的检测结果计算现在的上述可动部的位移量，控制上述泵部的驱动。按照本发明，声波传感器检测在流体室内发生的声波传递时间或声波相位，可动部根据这些信息以最佳的位移进行动作，所以，可以使可动部高精度地动作。

最好上述泵部具有分隔泵流体室的隔板，将压力加到附加了一定电压的上述隔板上时发生的电流变化输入上述泵驱动部，该泵驱动部根据电流变化的检测结果计算现在的上述可动部的动作力，控制上述泵部的驱动。另外，上述泵部也可以具有分隔泵流体室的隔板，在上述多个流体室内设置检测由上述隔板发生的声波的声波传感器，而上述泵驱动部根据上述声波传感器的检测结果计算选择性的上述可动部的位移量，控制上述泵部的驱动。

按照本发明，利用隔板控制可动部的动作力和位移，所以，可以提供简便的控制机构。

最好上述泵驱动部根据检测的声波和压力计算上述可动部的动作力和位移的表。按照本发明，在可动部对外部作用动作力时和可动部对外部不作用动作力时，声波传感器检测的声波传递时间或声波相位表示不同的值，所以，通过使泵驱动部具有根据检测的声波和压力计算可动部的动作力和位移的表，泵驱动部泵驱动部参照上述表在可动部不作用动作力时或作用动作力时可以控制可动部成为最佳的位移，另外，相反，表在什么样的位移的状态下，都可以将动作力控制为一定。

另外，最好将发光部和受光部或受发光部和反射部设置到与上述可动部相互相对的位置，根据上述受光部或上述受发光部的检测结果计算现在的上述可动部的动作力，控制上述泵部的驱动。

按照本发明，利用发光部和受光部或受发光部和反射部控制可动部的动作力和位移，所以，可以提供简便的控制机构。

此外，最好上述泵驱动部具有根据上述受光部或上述受发光部检测的光量计算上述可动部的动作力和位移的表。

按照本发明，通过具有根据泵驱动部检测的光量计算可动部的动作力和位移，泵驱动部参照上述表在可动部不作用动作力时或作用动作力时可以将可动部控制为最佳的位移。

附图的简单说明

图1是表示构成本发明的农业作业用的模拟手指的实施例1的柔性驱动器的图。

图2是表示实施例1的泵部和泵驱动部的详细结构的图。

图3是表示实施例1的驱动器的动作的图。

图4是表示构成本发明的小型机器人的实施例2的柔性驱动器的图。

图5是表示实施例2的变形例的概略图。

图6是表示本发明实施例3的横剖面图。

图7是表示本发明实施例4的主要部分的图。

图8是表示本发明实施例5的柔性驱动器的纵剖面图。

图9是表示作为实施例5的结构部件的管子的图。

图10是图8的X-X线的剖视图。

图11是从芯材侧表示实施例5的图。

图12是表示实施例5的柔性驱动器变形的状态的图。

实施发明的最佳形式

下面，参照附图说明本发明的泵一体化的柔性驱动器的实施例。

图1是表示构成基端部支持在软质橡胶制的固定部2上的农业作业用的模拟手指的作为实施例1的一对柔性驱动器4。

一对柔性驱动器4具有把持对象物可以进行弯曲动作的可动部6、与该可动部6的一端侧一体地连结的进行作为封入可动部6内的流体的低粘度的工作油的移动控制的泵部8和进行该泵部8的驱动控制的泵驱动部10。可动部6包括具有蛇腹形状的壁面的2个细长形状的管子12及14、把持这2个管子的并列配置的芯材16和覆盖在管子12及14的外周的薄膜袋状的被覆部件18。

管子12及14由柔软的弹性材料形成，将内部作为流体室12a将14a，封入液状硅等工作油S。另外，芯材6是例如具有可挠性的钢制的部件，限制各管子12和14的长度方向的膨胀，仅允许宽度方向的膨胀。这里，如图2的可动部6和泵部8的主要部分的放大图所示的那样，在芯材16的端部，通常形成被封闭的狭缝16a。该狭缝16a利用芯材16的弹性总是封闭的，但是，在发生一定压力以上的压力时就打开，与流体室12a及14a连通，将流体室12a及14a减压到低于允许压的压力。

泵部8采用压电式隔板泵。即，该泵部8如图2所示，具有把持液密并与可动部6的下部一体地连结的筒状的泵部容器20、分割各管子12及14的流体室12a及14a而设置在泵部容器20内的作为阀门部的能动阀门22、在能动阀门22的下方空间形成泵流体室24的隔板26和在该隔板26的下面集层的压电元件28。

泵部容器20埋入到作为软质橡胶制的固定部2内。另外，压电元件28由具有所谓的压电效应的元件构成的众所周知的压电驱动器。具有压电效应的材料，从晶体到高分子，有各种各样的材料，但是，作为压电驱动器的材料，有代表性的是作为压电陶瓷的一种的钛酸硅酸铅(PZT)。通过改变加到该压电元件28上的电压，使压电元件28伸长，改变隔板26的形状，从而改变泵流体室24的内压。

能动阀门22是具有设定2个流体室12a及14a间的工作油S的流体移动方向的例如电磁式切换阀的装置，利用从后面所述的泵驱动部10传送来的开关控制电流而工作。

这里，在各管子12和14中，设置了检测流体室12a及14a的液压的压力传感器30，这些液压的检测信息随时传送给泵驱动部10。

另外，如图1所示，在流体室12a和14a的前端部，设置了声波发生器32，同时在泵部容器20的流体室14a侧设置了接收由声波发生器32发生的声波的声波传感器34。并且，由声波传感器34接收的声波随时传送给泵驱动部10。

另一方面，泵驱动部10如图2所示的那样，具有将压力传感器30和声波传感器34的检测信号作为各检测值而读入的输入接口电路10a、按照指定的程序进行用于驱动控制泵部10的指定的运算处理的运算处理装置10b、RAM及ROM等存储装置10c、输出由运算处理装置10b得到的能动阀门22的开关控制信号和压电元件28的电压控制信号的输出接口电路10d、根据从输出接口电路10d输出的开关控制信号向能动阀门22输出开关控制电流的能动阀驱动电路10e和根据从输出接口电路10d输出的电压控制信号向压电元件28输出端电压的端电压控制电路10f。

这里，在存储装置10c中，作为存储表存储了根据流体室12a及14a的液压的变化而发生的可动部6的动作力(可动部6把持对象物时的力)的变化值。另外，作为存储表还存储了与声波传递时间或声波相位的变化对应的可动部6的位移量(可动部6弯曲变形的程度)。并且，运算处理装置10b参照上述存储表进行用于驱动控制泵部10的指定的运算处理。

图3是表示使用上述结构的一对柔性驱动器4把持形状不定且容易损坏的果实(以下，称为略为球形的对象物B)的状态的图，下面，参照图3和上述图1及图2简单地说明一对柔性驱动器4的动作。一对柔性驱动器4的各可动部6在与对象物B接触侧设置了具有流体室12a的管子12。另外，在泵驱动部10的存储装置10c中，预先存储了可以可靠地把持对象物B的可动部6的动作力的目标值M和可动部6的位移量的目标值H。

利用从泵驱动部10输出的开关控制电流进行能动阀门22的开工控制，以使每隔指定时间使流体室12a和泵流体室24的连通状态与流体室14a和泵流体室24的连通状态反复。与此同时，在流体室14a和泵流体室24成为连通状态时，用于从泵驱动部10输出的端电压的作用，使压电元件28伸长，使隔板26向下侧发生弹性变形，降低泵流体室24的内压，从而使流体室14a内的工作油S流入泵流体室24内。另外，在流体室12a和泵流体室24成为连通状态时，就停止泵驱动部10的端电压的输出，使隔板26弹性复原，提高泵流体室24的内压，从而使泵流体室24内的工作油S流入流体室12a内。泵部8反复进行该动作，使工作油S从与对象物B不接触的管子14的流体室14a向与对象物B接触的管子12的流体室12a移动，与对象物B不接触的管子14收缩，而与对象物B接触的管子12发生膨胀。

并且，管子12由芯材16限制长度方向的膨胀，所以，使芯材16弯曲向宽度方向膨胀，而可动部6发生弯曲变形。

弯曲变形的可动部6如图3所示的那样，管子12的侧部通过被覆部件18在设置了多个面接触状态的作用点(施加力的位置)的状态逐渐地把持对象物B。

这时，运算处理装置10b将由压力传感器30随时检测的管子12的流体室12a的液压和流体室12a内的声波传感器34接收的声波传递时间或声波相位的值参照存储表，求出该时刻的动作力和位移。这时的动作力与把持力相等。例如，把持果物等时，就以某一适当的把持力为基本，设定目标值，对于大的果物，就使把持力略强些，对于小的果物，就使把持力略弱些。在对象物的把持动作中，接触到对象物后，动作力就迅速地增大。因此，根据与对象物接触时的位移求把持力＝动作力的目标值M，进而，如果在使动作力达到目标值M之前使泵部8动作，就库进行作为目的的把持动作。按照上述结构的柔性驱动器4，可动部6与采用压电式隔板的泵部8成为一体连结的结构，所以，可以提供小型而轻量的驱动器。

另外，构成可动部6的芯材16限制各管子12及14的长度方向的膨胀，本身弯曲着把持管子12及14的并列配置，仅允许宽度方向的膨胀，所以，可以像人的手指那样可靠地使可动部6弯曲变形。

另外，与对象物接触的管子12用柔性的材料形成，具有该管子12的可动部6在设置了多个面接触状态的作用点的状态下柔性地与对象物B接触，可以不损伤对象物B而把持着。

另外，泵部8和泵部容器20埋入到软质橡胶制的固定部2内，所以，坚硬的部分不露出到外部，进而可以安全地把持对象物B。

并且，如果过大的外力加到可动部6上而流体室12a及14a的一方的压力异常上升，设置芯材的狭缝16a的位置就打开，通过流体室12a、14a之间的连通，将流体室12a、14a内减压，防止管子12、14发生破裂，所以，可以具有可动部6对过大的外力的故障自动保险机构。

此外，压力传感器30检测流体室12a、14a的液压，声波传感器34检测在流体室12a、14a内发生的声波传递时间或声波相位，可动部6根据这些信息用最合适的力(动作力)、以最合适的弯曲变形的程度(位移量)把持对象物B，所以，可以高精度地使可动部6动作。

其次，图4所示的表示例如小型机器人等使用的实施例2的一对柔性驱动器40。对于和实施例1所示的柔性驱动器4相同的结构部分，标以相同的符号，并省略其说明。

本实施例是串联连接的一对柔性驱动器40，各柔性驱动器40具有可动部6、与可动部6的两端部连结的一对泵部8A及8B和进行这些泵部8的驱动控制的泵驱动部10。

可动部6具有把持2个细长形状的管子12及14的并列配置的芯材42和由可以吸收液体的高分子聚合物形成的具有柔软的性质覆盖在管子12及14的外周的被覆部件44。

泵部8A及8B是与实施例1的泵部8形状大致相同的装置，筒状的八宝饭部容器46A及46B的形状与实施例1不同。即，在一方的泵部容器46A的内周部形成环状凹部48，同时在另一方的泵部容器46B上，形成向轴向外方突出的爪子50。并且，使一方的柔性驱动器40的泵部8A与另一方的柔性驱动器40的泵部8B相对，使泵部容器46B的爪子部51向内侧发生弹性变形，伸入到一方的泵部容器46A内恢复弹性而与环状凹部48嵌合，从而一方的柔性驱动器40的泵部8A与另一方的柔性驱动器40的泵部8B连接。这里，泵部8A和泵部8B的连接部成为将泵驱动部10与各泵部8A、8B连接的信号线和电气配线的接续部。另外，环状凹部48和爪子部51成为可以通过单触键操作安装或拆卸一对柔性驱动器40的释放按钮。并且，这些泵部容器46A、46B的外周由上述被覆部件44所覆盖。

另外，本实施例的芯材42由上述多个信号线和电气配线构成。这些信号线和电气配线是具有可挠性的部件，限制各管子12、14的长度方向的膨胀，仅允许宽度方向的膨胀。并且，在各可动部6的流体室12a、14a中，不像实施例1那样设置压力传感器和声波发生器，仅在一方的泵部8B侧设置声波传感器34。并且，由该声波传感器34接收的声波随时向泵驱动部10传送。

本实施例的泵驱动部10利用构成泵部8的隔板26控制可动部6的动作力和位移量。

即，在压力加到隔板26上时，电流波形随电压而发生变化，所以，由附加了一定电压的隔板26发生的电流变化的信号输入泵驱动部10的输入接口电路10a。并且，根据电流波形的变化而发生的可动部6的动作力的变化值作为存储表存储到存储装置10c中，运算处理装置10b参照电流波形和可动部6的动作力的存储表进行用于驱动控制泵部8的指定的运算处理。

另外，在隔板26动作时发生声波。在本实施例中，由声波传感器34接收该轨26的声波。并且，运算处理装置10b参照存储装置10c存储的声波传递时间或声波相位和可动部6的位移量的存储表进行用于驱动控制泵部8的指定的运算处理。这样，通过将压力加到隔板26上而且从隔板26发生声波，来控制可动部6的动作力和位移。

下面，说明上述结构的一对柔性驱动器40的动作。

从泵驱动部10向各柔性驱动器40的一对泵部8A、8B输出开关控制电流和端电压。这样，就发生各可动部6的流体室12a、14a间的工作油S的流体移动，从而各可动部6发生弯曲变形。

这时，运算处理装置10b通过将由隔板26发生的电流变化和接收隔板26发生的声波的声波传感器34的声波传递时间或声波相位的值参照存储表，求出该时刻的可动部6的动作力和位移。

并且，可动部6的动作力成为目标值M，同时在可动部6的位移量成为目标值H的时刻，停止泵部8A、8B的动作。

按照上述结构的柔性驱动器40，例如应用于小型机器人的手腕时，不论有无通过与人接触而发生的阻力，在达到目标值M之前都发生位移，但是，为了避免发生使人受伤等危险，在达到目标的位移之前，如果动作力达到了某一一定值，就可以停止泵部8A、8B的动作。

另外，各可动部6利用一对泵部8A、8B进行流体室14a和流体室12a间的工作油S的流体移动，所以，可以获得加快可动部6的弯曲动作速度从而进行机敏的动作的柔性驱动器40。

另外，将连接泵驱动部10和各泵部8A、8B的信号线和电气配线作为可动部6的芯材42设置在可动部6的内部，所以，可以防止这些信号线和电气配线的损伤，从而可以防止触电等。

另外，可动部6和泵部8A、8B的外周用柔软的被覆部件44覆盖，所以，成为像生物那样具有柔软感的柔性驱动器40。另外，被覆部件44由高分子聚合物形成，所以，即使工作油S从管子12、14内漏出，也由被覆部件44所吸收，从而不会泄漏到外部。

另外，通过将由环状凹部48和爪子部51构成的释放按钮设置在柔性驱动器40的两端部(泵部8A和泵部8B)，通过单触键操作便可进行一对柔性驱动器40的安装和拆卸，从而可以汉容易分解的装置。

此外，根据加到构成泵部8A、8B的隔板26上的压力引起的驱动电流的变化检测压力，而且利用隔板26发生声波的现象控制可动部6的动作力和位移，所以，可以提供简便的控制机构。

图5是表示实施例2的变形例的概念图。

该变形例在装置本体(例如家用机器人的本体)41的内部设置贮存一定量的工作油S的贮存室43，将该贮存室43的工作油S分别供给可动部6的2个流体室12a、14a。这里，贮存室43和2个流体室12a、14a与其中途设置了泵部45a、45b的管道47a、47b连接。

按照上述结构，通过利用泵部45a、45b的动作将贮存室43的工作油S供给流体室12a、14a而提高内压，可以使可动部6变得硬直。这样，就与泵部8A、8B的工作引起的动作(弯曲动作)不同而提高驱动器本身的刚性，从而可以表现例如小型机器人紧张的状态。

图6是表示实施例3的柔性驱动器50的横剖面形状的图。

本实施例的可动部52，在轴部埋设了具有可挠性的芯材54，在该芯材54的外周部，设置了由内部具有中空空间的柔软的弹性材料构成的中空圆筒部52a和将该中空圆筒部52a内的空间沿长度方向分割为第1、第2和第3流体室56a、56b、56c的3个空间的3块隔板52b。并且，将工作油S封入第1、第2和第3流体室56a、56b、56c。芯材54限制可动部6全体的长度方向的膨胀。

另外，在3块隔板52b上分别设置第1、第2、第3泵部58a、58b、58c。这些第1、第2、第3泵部58a、58b、58c由使工作油S在单方向移动的单方向流泵构成。即，第1泵部58a使工作油S从第3流体室56c向第1流体室56a移动，第2泵部58b使工作油S从第1流体室56a向第2流体室56b移动，第3泵部58c使工作油S从第2流体室56b向第3流体室56c移动。

在上述结构的柔性驱动器50中，为了使可动部52向与设置了第1泵部58a的隔板52b正交的方向(符号M1方向)发生弯曲，通过泵驱动部(图中未示出)的驱动控制使第1泵部58a工作，使工作油S从第3流体室56c向第1流体室56a移动，从而提高第1流体室56a的内压，同时使第2泵部58b工作，从而使第2流体室56b、第3流体室56c的内压相等。进行这样的控制时，被芯材54限制长度方向的膨胀的可动部52一边使芯材54弯曲一边向符号M1方向弯曲。

另外，为了使可动部52向与设置了第2泵部58b的隔板52b正交的方向(符号M2方向)弯曲，使第2泵部58b工作，使工作油S从第1流体室56a向第2流体室56b移动，从而提高第2流体室56b的内压，同时使第1泵部58a工作，从而使第3流体室56c、第1流体室56a的内压相等。

此外，为了使可动部52向与设置了第3泵部58c的隔板52b正交的方向(符号M3方向)弯曲，使第3泵部58c工作，使工作油从第2流体室56b向第3流体室56c移动，从而提高第3流体室56c的内压，同时，使第2泵部58b工作，从而使第1流体室56a、第2流体室56b的内压相等。

这样，本实施例的柔性驱动器50设置了可以使工作油S在可动部52内设置的3个流体室56a、56b、56c中的2个流体室间进行移动的单向流方式的3个泵部58a、58b、58c，通过使这些泵部中的1个工作，降低指定的流体室的内压，提高另一个流体室的内压，从而使可动部52发生弯曲变形，所以，可以提供简便的装置结构的柔性驱动器。

图7是表示将实施例3的柔性驱动器50变形后的实施例4的图。

本实施例将进行第1、第2、第3泵部58a、58b、58c的驱动控制的泵驱动部10埋入到可动部52内的指定的隔板52b中。

这样，通过将泵驱动部10设置到可动部52内，工作油S就总是与泵驱动部10接触，工作油S可以吸收泵驱动部60发生的热，从而可以获得冷却泵驱动部10的效果。与此同时，通过就泵驱动部10设置到可动部52内，可以得到更小型的柔性驱动器50。

图8是表示实施例5的柔性驱动器60的图。本实施例对于与其他实施例所示的结构相同的部分也标以相同的符号，并省略其说明。

本实施例是1柔性驱动器60，具有可动部62、与该可动部62的下端部连结的内藏了泵部64的底座66和进行泵部64的驱动控制的泵驱动部10。

可动部62包括具有多个突出部68a的细长形状的管子68、从上下夹持该管子68的各突出部68a的多个隔板部件70和把持这些隔板部件70的上下平行的芯材72。

管子68由半透明的柔软的弹性材料形成，如图9所示，由缩径部68b将在长度方向相隔指定间隔而设置的扁平的突出部68a间连通。并且，将各突出部68a作为本发明的流体室，将液体状硅等工作油S封入包含这些突出部68a的管子68内。

隔板部件70是由合成树脂等形成的平面呈矩形的箱型部件，如图10所示，将管子68的缩径部68b插入在与芯材72接触侧的凹部70a中，由上下的隔板部件70夹持住突出部68a。配置在最上部的隔板部件72的上部的部件是由合成树脂等形成的管帽部件73。

芯材72如图11所示，是具有可挠性的例如合成树脂制的板状部件，使用多个小螺钉74使各隔板部件70上下相隔一定间隔而固定，同时，下端固定在底座66上。并且，将薄片状的柔软的材料(图中未示出)粘贴到安装了小螺钉74的芯材72的整个面上。

底座66通过固定螺钉76固定到固定部(图中未示出)上，内藏在该底座中的泵部64是类似图5所示的装置本体41的结构，与管子68的下端开口部连接，同时也与贮存指定量的工作油S的贮存室65连接。并且，该泵部64进行将贮存室65的工作油S供给管子68内的动作或使管子68内的工作油S返回到贮存室65的动作。

这里，将具有发光二极管等发光元件和光电二极管等受光元件的受发光部80设置到动作66中，对于该受发光部80，在通过管子68的突出部68a而相对的最下部的隔板部件70的下面位置设置反射镜等反射部82。并且，受发光部80随时将向反射部82发射的光的量(受光量)的检测信息向泵驱动部10传送。

泵驱动部10具有结构与图2所示的泵驱动部类似的输入接口电路、运算处理装置、存储装置和输出接口电路，根据管子68内(流体室)的液压的变化而发生的可动部62的位移量的变化值作为存储表存储到存储装置中，同时，与从受发光部80输入的受光量的变化对应的可动部62的位移量也作为存储表存储在存储装置中。并且，运算处理装置参照上述存储表进行用于驱动控制泵部64的指定的运算处理。

下面，说明上述结构的一对柔性驱动器60的动作。

从泵驱动部10向柔性驱动器60的泵部64输出控制电流。泵部64进行将贮存室65的工作油S供给管子68内的动作时，工作油S流入管子68的突出部68a，从而各突出部68a的容积增大。各突出部68a的容积增大时，从上下夹持突出部68a的各隔板部件70向上方移动，芯材72发生弯曲，从而如图12所示的那样整个柔性驱动器60成为弯曲的状态。相反，泵部64进行使管子68内的工作油S返回贮存室65的动作时，管子68的突出部68a的容积就减小，由于芯材72的弹性恢复力，各隔板部件70恢复到原来的位置。这样，如图8所示，柔性驱动器60就成为直立的状态。

这时，从上下夹持突出部68a的各隔板部件70向上方移动时，受发光部80和反射部82的相对角度和距离发生变化，从而向泵驱动部10传送的受光量减少。泵驱动部10的运算处理装置参照受光量和可动部62的位移量的存储表确认现在的可动部62的位移量，判断该位移量是否达到了目标值。并且，在现在的可动部62的位移量未达到目标值时，通过使泵部64工作而使工作油S在管子68和贮存室65间进行流体移动。并且，在可动部62的位移量成为目标值的时刻，停止泵部64的动作。

按照上述结构的柔性驱动器60，通过泵部64的动作，增大或减小管子68的突出部68a的容积，使从上下夹持各突出部68a的各隔板部件70向上下方向移动，使芯材72发生弯曲，从而使可动部62变形，所以，可以加快可动部62的动作速度，从而可以实现进行机敏的动作的柔性驱动器。

另外，在可动部62发生位移时，受发光部80随时将受光量发生变化的信息输入泵驱动部10，泵驱动部10根据受光量的变化控制可动部62以最佳的位移量(变形的程度)发生变形，所以，可以使可动部62高精度地动作。

在实施例1～实施例5中，用使用了例如电热线等加热装置将封入压力室内的工作油S加热时，可以实现感知生物那样的温度的小型机器人用的柔性驱动器。

另外，如果采用具有声音识别的柔性驱动器(例如，如果说停止，弯曲动作将停止的结构)，则可进而提供提高安全性的柔性驱动器。

产业上利用的可能性

可动部在像把持果物那样的柔软的对象物的机械手或小瓶那样在人的周围进行动物的动作时，与前端的手接触的部分是柔性驱动器时，可以提高安全性和把持动作的适应性。为了提高这种安全性和把持动作的适应性，应用了流体驱动器，但是，在先有的内藏泵的流体驱动器中，至前端部的压力管子数量多，从而影响手腕等的动作。另外，作为流体，液体没有压缩性，所以，从效率方面考虑是理想的，但是，在先有的集中型泵中，位于管路中的流体量多，所以，担心泄漏时的危害比较大。特别是在柔性驱动器中，有可能会开孔，在先有的技术中不能采取相应的对策。

对于这样的先有技术，本发明的泵一体化的柔性驱动器在可动部对于对象物作用挤压力或作用把持力时，如果用柔软的弹性材料形成与对象物接触的管子，就可以不损伤对象物而进行挤压或把持。

另外，设置贮存一定量的流体的贮存室和控制将该贮存室的流体分别供给可动部的各流体室的供给单元时，通过供给单元的动作，将贮存室的流体供给流体室，提高内压，可动部就变得硬直，所以，在作为例如小型机器人的部件使用时，可以与泵部的工作引起的变形动作不同地表现小型戛紧张的状态。另外，弯曲可动部被覆了具有液体吸收功能的外周被覆部件，所以，即使液体从弯曲可动部内漏出，也将被外周被覆部件所吸收，不会泄漏到外部。

另外，在多个流体室内设置了压力传感器，泵驱动部根据压力传感器的检测结果计算现在的上述可动部的动作力而控制上述泵部的驱动时，压力传感器检测流体室的流体，根据该压力信息控制使可动部以最佳的动作力进行动作，所以，可以使可动部高精度地动作。

另外，设置了在多个流体室内发生声波的声波发生器和检测声波的声波传感器，在泵驱动部根据声波传感器的检测结果计算现在的上述可动部的位移量而控制上述泵部的驱动时，声波传感器检测在流体室内发生的声波传递时间或声波相位，并根据这些信息控制使可动部以最佳的位移进行动作，所以，可以使可动部高精度地动作。

另外，在与可动部相互相对的位置，设置发光部和受光部或受发光部和反射部，根据上述受光部或上述受发光部的检测结果计算现在的上述可动部的动作力而控制上述泵部的驱动时，就利用发光部和受光部或受发光部和反射部控制可动部的动作力和位移，所以，可以提供简便的控制机构。

Claims (13)

1.一种泵一体化的柔性驱动器，具有具备封入了流体的至少2个流体室并通过进行这些流体室间的流体移动使上述流体室形状发生变形而动作的可动部、与该可动部一体地连结而进行上述多个流体室间的流体移动的泵部和控制该泵部的驱动的泵驱动部，其特征在于：封入上述流体室的流体采用液体，用具有液体吸收功能的外周被覆材料被覆到上述可动部的外周。

2.按权利要求1所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：具有在上述多个流体室中指定的流体室的内压异常上升时将所有的流体室间连通而降低上述指定的流体室的内压的减压机构。

3.按权利要求1所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：将2个上述泵部一体地与上述可动部的长度方向的两端部连结，利用这些泵部同时进行上述多个流体室间的流体移动。

4.按权利要求3所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：形成可以与这些泵部自由拆卸的连接部，用以在将一对可动部串联连接时一方的可动部的泵部和另一方的可动部的泵部之间成为连接部。

5.按权利要求1～4的任一权项所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：上述泵部具有在与上述可动部的端部之间分隔泵流体室的隔板。

6.按权利要求5所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：压电元件集层在上述隔板上。

7.按权利要求1～4或6的任一权项所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：上述泵部具有设定通过上述泵流体室的一方的管子的流体室和另一方的管子的流体室的流体移动方向的阀门部。

8.按权利要求1～4或6的任一权项所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：在上述多个流体室内设置发生声波的声波发生器和检测上述声波的声波传感器，上述泵驱动部根据上述声波传感器的检测结果计算现在的上述可动部的位移量，控制上述泵部的驱动。

9.按权利要求1～4或6的任一权项所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：上述泵部具有分隔泵流体室的隔板，将压力加到附加了一定电压的上述隔板上时发生的电流变化输入上述泵驱动部，该泵驱动部根据电流变化的检测结果计算现在的上述可动部的动作力，控制上述泵部的驱动。

10.按权利要求1～4或6的任一权项所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：上述泵部具有分隔泵流体室的隔板，将检测由上述隔板发生的声波的声波传感器设置到上述多个流体室内，上述泵驱动部根据上述声波传感器的检测结果计算现在的上述可动部的位移量，控制上述泵部的驱动。

11.按权利要求8的任一权项所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：上述泵驱动部具有根据检测的声波和压力计算上述可动部的动作力和位移的表。

12.按权利要求1～4、6或11的任一权项所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：将发光部和受光部或受发光部和反射部设置到与上述可动部相互相对的位置，根据上述受光部或上述受发光部的检测结果计算现在的上述可动部的动作力，控制上述泵部的驱动。

13.按权利要求12所述的泵一体化的柔性驱动器，其特征在于：上述泵驱动部具有根据上述受光部或上述受发光部检测的光量计算上述可动部的动作力和位移的表。

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