JP2004130440A

JP2004130440A - 象鼻状ロボット

Info

Publication number: JP2004130440A
Application number: JP2002297529A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kino; 木野　仁
Original assignee: Fukuoka Institute of Technology
Current assignee: Fukuoka Institute of Technology
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2004-04-30

Abstract

【課題】既存の安価な材料を使用した単純な構造で、複雑な動作も可能な象鼻状ロボット。
【解決手段】ホース等の柔軟細長材１の後端部が基体９に固定され、柔軟細長材１の先端部には複数の各ワイヤ３の一端が固定され、各ワイヤ３は柔軟細長材１の長さ方向に平行にたがいに間隔をもって長さ方向移動可能に取り付けられ、各ワイヤ３の他端は基体９に配設された複数の巻取機に個別に連結され、制御装置１０により各ワイヤ３の巻取り長さを調整することで柔軟細長材１の形状を制御する。柔軟細長材１を長さ方向に区分し、区分ごとに各ワイヤ３の巻取り長さを調整することもできる。
【効果】各種物品等の受取り払出し、把持運搬、狭隘域や危険域の監視、捜索、清掃、塗装など、多岐にわたる利用が可能。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホース状あるいは柔軟な棒状をなす、象の鼻のようなロボット（象鼻状ロボットという）であって、既存の安価な材料を使用した単純な構造で、複雑な動作も可能なロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の象鼻状ロボットとしては、下記非特許文献１に連結式多自由度能動ホースが報告されている。この能動ホースは、ユニット化したホースを連結し、駆動源として空気圧を用い、駆動用の空気圧供給チューブと駆動用制御バルブが各ユニット内に配置された構造になっている。
【０００３】
【非特許文献１】
北川能、外３名，「人命救助活動に用いる連結式多自由度能動ホースの駆動特性」，日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会，００講演論文集，２０００．５．１２〜１３．熊本，１Ｐ１−０６−０１４（１）　−１Ｐ１−０６−０１４（２）
【０００４】
また、ワイヤを駆動源とする象鼻状ロボットとしては、下記非特許文献２に弾性節腱駆動アームが記載されている。このアームは、弾性要素の両端のフランジ間に複数のワイヤを張った単位節を連結し、単位節毎に複数のワイヤの長さを変えることでアーム全体の形状を制御するものである。
【０００５】
【非特許文献２】
広瀬茂男著，「生物機械工学」，工業調査会，ｐ．１５７−１６４
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の象鼻状ロボットは、いずれも多数の部品を要し、ロボット用の材料開発も必要となるなどの問題を有していた。
そこで本発明が解決しようとする課題は、既存の安価な材料を使用した単純な構造で、複雑な動作も可能な象鼻状ロボットを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、柔軟細長材と複数のワイヤおよび巻取機と制御装置で構成され、柔軟細長材は後端部が基体に固定され、柔軟細長材の先端部には複数の各ワイヤの一端が固定され、各ワイヤは柔軟細長材の長さ方向に平行にたがいに間隔をもって長さ方向移動可能に取り付けられ、各ワイヤの他端は基体に配設された複数の巻取機に個別に連結され、制御装置により各ワイヤの巻取り長さを調整することで柔軟細長材の形状が制御されることを特徴とする象鼻状ロボットである。
【０００８】
また、長さ方向に区分された柔軟細長材と複数のワイヤ群および巻取機と制御装置で構成され、柔軟細長材は後端部が基体に固定され、柔軟細長材の先端部および各区分の境界部にはそれぞれ１つのワイヤ群の各ワイヤの一端が固定され、各ワイヤ群の各ワイヤは柔軟細長材の長さ方向に平行にたがいに間隔をもって長さ方向移動可能に取り付けられ、各ワイヤの他端は基体に配設された各巻取機に個別に連結され、制御装置により各ワイヤの巻取り長さを調整することで柔軟細長材の形状が制御されることを特徴とする象鼻状ロボットである。
【０００９】
そして、上記本発明の各ロボットにおいて、ホースを柔軟細長材とすることができ、また、柔軟細長材の長さ方向に間隔をもって固定された複数の小チューブを通してワイヤを取り付けることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明ロボットは、図１の例に示すように、象鼻状部がホース１などの柔軟細長材と複数（図１では３本）のワイヤ３で構成されている。図１における象鼻状部のＡ−Ａ視断面図は、図３（ｂ）のようになっている。柔軟細長材としては、このほか、図３（ｆ）、（ｇ）のように棒２を採用することもできる。以下、ホース１を柔軟細長材とした例により説明する。
【００１１】
図１のように、ホース１の後端部は基体９に固定され、ホース１の先端部には複数の各ワイヤ３の一端が固定されている。各ワイヤ３は、ホース１の長さ方向に平行に、たがいに間隔をもって、長さ方向移動可能に取り付けられている。本例では、ホース１の長さ方向に、複数の小チューブ４が間隔をもって固定され、小チューブ４を通してワイヤ３がホース１に取り付けられている。ワイヤ３の一端は、ホース１の最先端側の小チューブ４の先端側に固定されている。
【００１２】
基体９には、各ワイヤ１に対応して複数（本例では３個）の巻取機が配設されている。本例では巻取リール６とモーター７で巻取機が構成され、取付台８で基体９に固定されている。
この巻取リール６に各ワイヤ１の他端が個別に連結されていて、制御装置１０により各ワイヤ３の巻取り長さを調整することで、ホース１の形状が制御される。
【００１３】
図４の例は、ホース１に２本のワイヤ１を図３（ａ）のように取り付けた例を示している。この例で図示下側のワイヤ３を巻き取ると、ホース１の下側が短縮されてホース１が下方に湾曲する。このように、ホース１に取り付けた各ワイヤ３の巻取り長さを調整することにより、ホース１の湾曲形状を制御することができる。
【００１４】
ホース１の形状制御は、図１のように、制御装置１０からの指令で各モーター７の電流をオンオフし、あるいは電流値を変化させて、ワイヤ３の巻取り長さを調整することで行うことができる。制御装置からの指令は有線あるいは無線で行うことができ、制御装置１０への入力は、ホース１を見ながら、押しボタンやジョイスティック等により手動で行うこともできる。
また、各ワイヤ３の巻取り長さによって定まるホース１の形状を制御装置１０に表示させ、その表示画面を見ながら行うこともできる。さらに、決まった動作の場合は、あらかじめプログラムを入力しておき、自動的に行うこともできる。
【００１５】
ホース１とワイヤ３の例を図３に示す。ワイヤ３は、２本、３本、４本などの複数本を、（ａ）〜（ｃ）のようにホース１の外側に、（ｄ）のようにホース１の内側に、それぞれ固定した小チューブ４を通して取り付けることができる。また（ｅ）のようにホース１の肉厚内に穿設した孔５を通して取り付けることもできる。
【００１６】
柔軟細長材としては、図３（ｆ）および（ｇ）のように、棒２を採用することもできる。図３（ｆ）は、棒２内の外周近くに穿設した孔５を通してワイヤ３を取り付けた例、図３（ｇ）は、棒２の外側に固定した小チューブ４を通してワイヤ３を取り付けた例である。
このほか図３（ｈ）のように、ホース１あるいは棒２（図示せず）の外周に特殊形状のベルト１１を巻き付け、外周とベルト１１の間に形成される孔状の隙間を通してワイヤ３を取り付けることもできる。
【００１７】
次に、本発明ロボットの象鼻状部は、図２に示す例のように、長さ方向に区分されたホース１などの柔軟細長材と複数のワイヤ群で構成することもできる。本例は、ホース１を先端から第１区分、第２区分、第３区分に区分し、各区分それぞれに２本のワイヤ３からなるワイヤ群を取り付け、区分ごとに形状を制御できる。
【００１８】
ホース１の先端部および各区分の境界部には、それぞれ１つのワイヤ群の各ワイヤ３の一端が固定されている。各ワイヤ群の各ワイヤ３は、ホース１の長さ方向に平行に、たがいに間隔をもって、長さ方向移動可能に取り付けられ、各ワイヤ３の他端は基体９に配設された各巻取機の巻取リール７に個別に連結されている。そして図１の例と同様、制御装置１０により各ワイヤ３の巻取り長さを調整することで、ホース１全長の形状が制御される。
【００１９】
本例は、破線で示す各区分の境界部で先端側の各ワイヤ３をホース１内に挿入し、他端を３段に設けた各巻取リール７に連結している。しかし、後述のようにホース１内に流体を通す場合は、各ワイヤ３をホース１の外側を通して各巻取リール７に連結するのが望ましい。
【００２０】
図２の例は、第１区分および第３区分では図示右側のワイヤ３を巻き取ることでホース１を右に湾曲させ、第２区分では図示左側のワイヤ３を巻き取ることでホース１を左側に湾曲させて、形状を制御している。このように、ホース１に取り付けた各ワイヤ３の巻取り長さを調整することにより、ホース１の湾曲形状を区分ごとに制御し、より複雑な動作も可能となる。
図２のような例においても、柔軟細長材としてホース１のほか棒２を採用することができる。またワイヤ３も、図３に示すような各種手段で取り付けることができる。
【００２１】
本発明における柔軟細長材となるホース１には、プラスチック、合成ゴムなどを素材とする一般ホース、サクションホースなどの各種柔軟なものを採用することができる。棒２には、プラスチック、合成ゴムなどを素材とする柔軟なものを採用することができる。ワイヤ３には、ピアノ線などの剛弾性材を採用することができる。
【００２２】
小チューブ４には、プラスチック、合成ゴム、潤滑高分子材料などの柔軟材のほか、セラミックスや金属などを採用することもできる。ワイヤ３をホース１や棒２に取り付けるに際し、図４の例のように、小チューブ４をホース１や棒２　　（図示せず）に接着等により固定し、小チューブ４にワイヤ３を通すことで、既存の材料を使用して、簡単な加工で容易に取り付けることができる。
【００２３】
小チューブ４の長さは、ホース１や棒２の湾曲半径が小さい場合は短くするなど、所要形状に応じて適宜定める。
いずれの素材も一般家庭等で使用される汎用材でよい。また巻取機も汎用機でよく、制御装置も特別な制御を必要とせず、ロボット全体が、比較的安価な材料で簡単な構造とすることができる。
【００２４】
本発明ロボットの利用分野は多岐にわたる。象鼻状部の柔軟細長材として棒を採用する場合は、物品等の受取り払出し、先端に把持具を設けて物品等の把持運搬、先端にカメラやランプを取り付けて監視や捜索などが例示できる。
柔軟細長材としてホースを採用する場合は、このほか、気体や液体等の流体を先端から噴射あるいは吸引することで、清掃、塗装などが例示できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、ホース状あるいは柔軟な棒状をなし、既存の安価な材料を使用した単純な構造で、複雑な動作も可能な象鼻状ロボットであり、長短、太細、多様なサイズのものを作ることができる。これにより、各種物品等の受取り払出し、把持運搬、狭隘域や危険域の監視、捜索、清掃、塗装など、多岐にわたる利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ロボットの例を示す説明図である。
【図２】本発明ロボットの別の例を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は本発明ロボットの象鼻状部の例を示す断面図である。
【図４】本発明ロボットの象鼻状部の形状例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：ホース　　　　２：棒
３：ワイヤ　　　　４：小チューブ
５：孔　　　　　　６：巻取リール
７：モーター　　　８：取付台
９：基体　　　　１０：制御装置
１１：ベルト

Claims

柔軟細長材と複数のワイヤおよび巻取機と制御装置で構成され、柔軟細長材は後端部が基体に固定され、柔軟細長材の先端部には複数の各ワイヤの一端が固定され、各ワイヤは柔軟細長材の長さ方向に平行にたがいに間隔をもって長さ方向移動可能に取り付けられ、各ワイヤの他端は基体に配設された複数の巻取機に個別に連結され、制御装置により各ワイヤの巻取り長さを調整することで柔軟細長材の形状が制御されることを特徴とする象鼻状ロボット。
長さ方向に区分された柔軟細長材と複数のワイヤ群および巻取機と制御装置で構成され、柔軟細長材は後端部が基体に固定され、柔軟細長材の先端部および各区分の境界部にはそれぞれ１つのワイヤ群の各ワイヤの一端が固定され、各ワイヤ群の各ワイヤは柔軟細長材の長さ方向に平行にたがいに間隔をもって長さ方向移動可能に取り付けられ、各ワイヤの他端は基体に配設された各巻取機に個別に連結され、制御装置により各ワイヤの巻取り長さを調整することで柔軟細長材の形状が制御されることを特徴とする象鼻状ロボット。
ホースを柔軟細長材としたことを特徴とする請求項１または２記載の象鼻状ロボット。
柔軟細長材の長さ方向に間隔をもって固定された複数の小チューブを通してワイヤが取り付けられていることを特徴とする請求項１、２または３記載の象鼻状ロボット。