JP2011106529A - Hydraulically driven actuator, hydraulically driven actuator unit incorporating the same, and hydraulically driven robot assembled with them - Google Patents

Hydraulically driven actuator, hydraulically driven actuator unit incorporating the same, and hydraulically driven robot assembled with them Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide hydraulically driven actuators capable of "being flexibly controlled" and "performing flexible motion" according to the surrounding situations and provided with two aspects enabling "linear motion" and "curved motion" simultaneously and a robot assembled with them. <P>SOLUTION: The hydraulically driven actuator includes a first cylinder 10 and a second cylinder 20 whose cylinder chambers are filled with a liquid medium, a piston 30 having a hollow part 31 filled with a liquid medium, and a hydraulic pressure supply mechanism 40 supplying hydraulic pressure into a liquid medium space formed by the first cylinder 10, the piston 30 and the second cylinder 20. The piston 30 is formed of a flexible bendable material and can expand/shrink by cylinder-piston drive while being bent as a whole actuator 100. Further, it is preferable that the actuator is of a structure including a space limiter 50 controlling its extension and an elastic body 60 also. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、水圧や油圧などの液圧により駆動する液圧駆動のアクチュエータ、それを組み込んだ液圧駆動のアクチュエータユニット、それらを組み上げた液圧駆動のロボットに関する。例えば、アーム型ロボット、管の外壁面を移動するロボット、管内を移動するロボット、垂直壁面を移動するロボット、関節を備えた複数の脚により歩行する歩行型ロボット、複数の体節を備えていわゆる尺取り動作等により移動する体節型ロボットなど多様なロボット分野に関する。一例としては、作業者が立ち入ることが難しい発電設備、工場設備、海中設備、船外設備、災害現場、宇宙空間設備などで作業を行うロボットがある。   The present invention relates to a hydraulic drive actuator driven by hydraulic pressure such as water pressure or hydraulic pressure, a hydraulic drive actuator unit incorporating the actuator, and a hydraulic drive robot incorporating the actuators. For example, an arm-type robot, a robot that moves on the outer wall surface of a tube, a robot that moves in a tube, a robot that moves on a vertical wall surface, a walking robot that walks with a plurality of legs with joints, and a so-called multiple body segment The present invention relates to various robot fields such as a segmental robot that moves by a measuring operation or the like. As an example, there is a robot that performs operations at power generation facilities, factory facilities, underwater facilities, outboard facilities, disaster sites, outer space facilities, and the like that are difficult for workers to enter.

近年、発電所や工場等の危険性の高い場所において、無人化が推し進められており、これに伴い、作業員に代わって作業を行うロボットやマニピュレータが種々開発されている。従来のロボットやマニピュレータとしては、サーボモータ等の駆動部が各関節に組み込まれたモータ組み込み方式が主流である。   In recent years, unmanned operations have been promoted in highly dangerous places such as power plants and factories, and various robots and manipulators that perform work on behalf of workers have been developed accordingly. As a conventional robot or manipulator, a motor built-in system in which a drive unit such as a servo motor is built in each joint is the mainstream.

従来のロボットやマニピュレータは数値制御が基本であり、ロボットやマニピュレータの各部位の正確な位置情報や移動量が入力データとして必要となるため、要所要所にセンサを組み込み、ロボットやマニピュレータの各部位の正確な位置情報や移動量を計測し、計測データに基づいてフィードバック制御技術やフィードフォワード制御技術を駆使して正確にプログラミングした通りの動作を完遂させるものであった。   Conventional robots and manipulators are based on numerical control, and accurate position information and movement amounts of each part of the robot and manipulator are required as input data. The position information and the amount of movement were measured, and based on the measurement data, feedback control technology and feedforward control technology were used to complete the operation exactly as programmed.

各サーボモータの回転量を正確に制御することで、複雑に組み上げたロボットやマニピュレータの各部位の移動量、移動方向、回転量などを細かく制御することは理論上では可能であるとされている。   It is theoretically possible to precisely control the movement amount, movement direction, rotation amount, etc. of each part of a complex robot or manipulator by accurately controlling the rotation amount of each servo motor. .

また、近年、数値制御とプログラミングによるロボット操作方法やマニピュレータ操作方法に代え、いわゆるマスタ・スレーブ方式で制御するロボット操作やマニピュレータ操作方法がある。マスタ・スレーブ方式によりロボットやマニピュレータを操作する指示入力の手段として、例えば特開平6−3465号公報に記載されたようなデータグローブを用いた入力装置がある。このデータグローブは、グローブ形をした入力装置の指の関節部分に導電ゲルを装着し、その導電ゲルの電気抵抗値が指の屈伸状態に応じて変化することを利用して、指の屈伸動作を指示するものである。また、腕部の動作指示を与える従来の腕部操作部としては、人間と同様の大きさの腕部構造として、それを肩から担ぐような操作部がある。   Also, in recent years, there are robot operation and manipulator operation methods which are controlled by a so-called master / slave method instead of robot operation methods and manipulator operation methods by numerical control and programming. As an instruction input means for operating a robot or manipulator by a master / slave system, there is an input device using a data glove as described in, for example, JP-A-6-3465. This data glove is equipped with a conductive gel on the finger joint of a glove-shaped input device, and the bending and stretching movements of the finger using the fact that the electrical resistance value of the conductive gel changes according to the bending and stretching state of the finger Is instructed. Moreover, as a conventional arm part operation part which gives an operation instruction of an arm part, there is an operation part which carries it from the shoulder as an arm part structure having the same size as a human being.

また、従来技術において、原子炉補修ロボットなるものが特開2003−161797号公報に開示されている。特開2003−161797号公報記載には、水圧シリンダと水中ポンプとを駆動機構として原子炉シュラウドの壁面を吸着しながら移動するロボットが開示されている。   Further, in the prior art, a reactor repair robot is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-161797. Japanese Patent Laid-Open No. 2003-161797 discloses a robot that moves while adsorbing the wall surface of a reactor shroud using a hydraulic cylinder and a submersible pump as a drive mechanism.

同公報の図1に示すように、原子炉補修ロボットは、縦長ボックス状のボディ2の上部に吊り耳3を有し、ボディ2の中央位置に推進用のプロペラ4を有している。ボディ2には、上下2段の横長なフレーム2a,2bが設けられている。上部のフレーム2aには横長配置で水圧シリンダ8が配置され、この水圧シリンダ8の両側に突出するピストン9に吸着機構10としての吸盤10a,10bがそれぞれ回動式支持機構14を介して連結されている。下部のフレーム2bにも同様に、水圧シリンダ11が配置され、この水圧シリンダ11の両側に突出するピストン12に吸着機構13としての吸盤13a,13bがそれぞれ回動式支持機構14を介して連結されている。   As shown in FIG. 1 of the publication, the nuclear reactor repair robot has a hanging ear 3 on the top of a vertically long box-shaped body 2 and a propeller 4 for propulsion at the center of the body 2. The body 2 is provided with two horizontally long frames 2a and 2b. A hydraulic cylinder 8 is disposed in the upper frame 2a in a horizontally long arrangement, and suction cups 10a and 10b as suction mechanisms 10 are connected to pistons 9 projecting on both sides of the hydraulic cylinder 8 via a rotary support mechanism 14, respectively. ing. Similarly, a hydraulic cylinder 11 is arranged in the lower frame 2b, and suction cups 13a and 13b as suction mechanisms 13 are connected to pistons 12 projecting on both sides of the hydraulic cylinder 11 via rotary support mechanisms 14, respectively. ing.

なお、同公報の図2に示すように、水圧シリンダ8、11は、一つのシリンダと一つのピストンでピストン運動するもののみが開示されている。結局、同公報の図1と併せ見れば、4つのシリンダ・ピストンにより4つの吸盤付きの脚を稼働している。また、同公報の図2に示すように、内部のピストン9部分にリニアセンサ15を具備し、ピストン9の移動量をセンサ用コード16を介して後述するロボット制御装置23に表示して確認することができるようになっている。   As shown in FIG. 2 of the same publication, only hydraulic cylinders 8 and 11 are disclosed which perform piston movement with one cylinder and one piston. After all, when viewed in conjunction with FIG. 1 of the publication, four cylinders and pistons operate four legs with suction cups. Further, as shown in FIG. 2 of the same publication, a linear sensor 15 is provided in the internal piston 9 portion, and the movement amount of the piston 9 is displayed on a robot control device 23 to be described later via a sensor cord 16 for confirmation. Be able to.

特開平6−3465号公報JP-A-6-3465 特開2003−161797号公報JP 2003-161797 A

上記従来の数値制御型のロボットやマニピュレータの第1の問題は、多数配置されたセンサからの入力データとプログラミングした数値制御に依存したいわゆる“硬直型の制御”“硬直した動作”となっている点である。センサにより得た入力データと数値制御を用いれば、理論上はさまざまな操作が正しくできるはずである。しかし、現実には使用に耐え得ないのが実情であることは周知の事実である。なぜならば、従来の数値制御型のロボットやマニピュレータは、寸分たがわない既知のデータまたはセンサによる入力データに基づき、これまた寸分たがわないモータの回転量やギアや部材の移動量の制御が可能であるとの仮定により正しい動作となる、いわゆる“硬直型の制御”“硬直した動作”となっている。また、ロボットの構成要素自体も強い剛性を備えた直線状の動きとなっている。現実には、被操作対象物の大きさや角度には必ず製造誤差や取付誤差があり、ましてや被操作対象物に外力が加わって大きな歪みが存在している場合もある。また、モータの回転量やギアや部材の移動量自体にも誤差があり、いくらセンサの検知精度を高めても操作量には多くの誤差要因がある。そのため、数値制御で決められたプログラム通りの動作を行うと現状には合わない操作量となってしまい、制御に失敗することが多い。   The first problem of the above-mentioned conventional numerical control type robots and manipulators is so-called “rigid control” and “rigid operation” depending on input data from a large number of sensors and programmed numerical control. Is a point. Theoretically, various operations should be able to be performed correctly using the input data obtained by the sensor and numerical control. However, it is a well-known fact that in reality it is impossible to withstand use. This is because conventional numerical control robots and manipulators can control the amount of rotation of the motor and the amount of movement of gears and members based on known data that is not exactly specified or input data from sensors. It is the so-called “rigid control” and “rigid operation” that are correct operations based on the assumption. Also, the robot components themselves are linearly moving with strong rigidity. In reality, there are always manufacturing errors and mounting errors in the size and angle of the object to be operated, and there is a case where an external force is applied to the object to be operated and there is a large distortion. There are also errors in the amount of motor rotation and the amount of movement of gears and members themselves, and there are many error factors in the amount of operation, no matter how high the detection accuracy of the sensor. For this reason, when an operation according to a program determined by numerical control is performed, an operation amount that does not match the current state is obtained, and control often fails.

例えば、アーム型ロボットで被操作対象物をつかむと圧がかかり過ぎて被対象物を破壊してしまったり、逆に圧が足りなくて被対象物を落としてしまったりする。また、例えば、2つ以上の把持機構を持ち、それぞれの把持機構で管を交互に掴みつついわゆる尺取り動作で管外壁を掴んで登るという動作であれば、1つの把持機構で管を掴んだ状態で残りの把持機構で管を掴んだときに、想定している管の歪みよりも外壁が歪んでいる場合、管を掴み損ねてしまうか、その管をしっかり掴んだためにその歪みがロボット内部の機構に伝わってしまい、機構内部のフレームや素子などが破損してしまうなどの不具合を起こすおそれがある。   For example, if an object to be operated is grasped by an arm type robot, too much pressure is applied to destroy the object, or conversely, the object is dropped due to insufficient pressure. Also, for example, if there are two or more gripping mechanisms, and the gripping mechanisms are alternately gripped and the pipe outer wall is gripped by a so-called measuring operation, the pipe is gripped by one gripping mechanism. If the outer wall is distorted more than the expected strain of the tube when the tube is gripped by the remaining gripping mechanism in the state, the tube may be missed or the strain may be distorted because the tube is firmly gripped. There is a risk that it will be transmitted to the internal mechanism, causing problems such as damage to the frame and elements inside the mechanism.

そこで、本発明のロボットでは、センサと数値制御に依存した硬い制御ではなく、いわゆる“柔軟な制御”“柔軟な動作”を行うものとする。また、ロボットの構成要素自体も、“ある程度の剛性”を持ちつつ“直線状の動き”も可能としつつ、“柔らかい弾力性”を備えて“曲線状の動き”も可能とした“2面性を同時に兼ね備えた”ものとする。   Therefore, the robot according to the present invention performs so-called “flexible control” and “flexible operation” instead of the rigid control depending on the sensor and the numerical control. In addition, the robot components themselves have “a certain degree of rigidity”, “linear movement” is possible, “soft elasticity” and “curve movement” are also possible. ”At the same time.

次に、上記のモータ組み込み方式のロボットやマニピュレータの第2の問題は、モータ駆動機構が各関節に組み込まれるので、ロボットやマニピュレータ全体の重量が大きくなり、作業性に欠けるという問題点である。特に移動型のロボットは自らの重量が動作の制限となってしまい、作業性の低下を招くという問題が生じる。   Next, the second problem with the above-described motor-embedded robot and manipulator is that the motor drive mechanism is incorporated into each joint, so that the entire weight of the robot and manipulator increases, resulting in poor workability. In particular, a mobile robot has a problem that its own weight becomes a limitation of operation, resulting in a decrease in workability.

また、モータ組み込み方式のロボットやマニピュレータの第3の問題は、水中ではモータがショートしてしまい使用できないという問題である。なお、従来技術として水中モータがあるが、特殊なものであり、ロボットの各関節のモータ駆動機構を水中モータ化することは事実上困難でありコストも高くなってしまう。   The third problem with motor-embedded robots and manipulators is that the motor is short-circuited and cannot be used underwater. Although there is a submersible motor as the prior art, it is special, and it is practically difficult and costly to convert the motor drive mechanism of each joint of the robot into a submersible motor.

次に、従来技術のマスタ・スレーブ方式のマニピュレータやロボットは、数値制御とは異なり、人間の感覚を活かした優れた制御方式の一つであるが、作業者がその現場にいて五感を働かせる訳ではなく、やはりセンサに頼った制御とならざるを得ないという問題がある。また、常にマスタ側の作業者が付きっきりで制御せざるを得ず、いわゆる自律的に動作することができないという問題がある。また、特開平6−3465号公報に記載されたようなデータグローブ型の入力装置を用いることとなり、各指の関節にセンサとしての導電ゲルを取り付けたりしなければならないため、脱着が非常に面倒であり、また、気温の高いとき手袋の中で汗をかいたりして操作者に不快感を与えるという問題点を有していた。また、従来の腕部操作部として考えられる構造のものは、人間が肩から担ぐ構造となっていて重く、操作に困難を来すという問題点を有していた。   Next, unlike the numerical control, the master / slave manipulators and robots of the prior art are one of the excellent control methods that make use of human senses. However, there is still a problem that the control must rely on the sensor. In addition, there is a problem that the master-side worker always has to control and cannot operate autonomously. In addition, a data glove type input device as described in JP-A-6-3465 is used, and a conductive gel as a sensor must be attached to the joint of each finger. In addition, when the temperature is high, there is a problem that the operator feels uncomfortable by sweating in the gloves. Further, the structure that can be considered as a conventional arm operation section has a problem that it is heavy to carry from the shoulder of a human being and is difficult to operate.

次に、特開2003−161797号公報に開示された原子炉補修ロボットの問題は、水中で動作するロボットゆえに水圧で駆動するピストン機構が搭載されているものの、多数配置されたセンサからの入力データとプログラミングした数値制御に依存した従来型のいわゆる“硬直型の制御”“硬直した動作”を行うロボットであることである。同公報の図2に示すように、水圧シリンダ8、11は、それぞれ1つのシリンダと1つのピストンのみから構成され、従来型の単純なピストン運動するもののみが開示されており、水圧シリンダ自体は剛性を持ち直線状の動きしかなし得ないものである。同公報の図1と併せ見れば、4つのピストン機構により4つの吸盤付きの脚を独立に稼働するものである。また、同公報の図2に示すように、内部のピストン9部分にリニアセンサ15を具備し、ピストン9の移動量をセンサ用コード16を介して後述するロボット制御装置23に表示して確認することができるようになっており、センサからの入力データとプログラミングした数値制御に依存した従来型のロボットの一態様である。   Next, the problem of the nuclear reactor repair robot disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-161797 is that there is a piston mechanism that is driven by water pressure because of a robot that operates in water, but input data from a large number of arranged sensors. This is a conventional robot that performs so-called “rigid control” and “rigid motion” that depends on programmed numerical control. As shown in FIG. 2 of the publication, each of the hydraulic cylinders 8 and 11 is composed of only one cylinder and one piston, and only a conventional simple piston movement is disclosed. It has rigidity and can only move linearly. When viewed in conjunction with FIG. 1 of this publication, four legs with suction cups are independently operated by four piston mechanisms. Further, as shown in FIG. 2 of the same publication, a linear sensor 15 is provided in the internal piston 9 portion, and the movement amount of the piston 9 is displayed on a robot control device 23 to be described later via a sensor cord 16 for confirmation. It is an aspect of a conventional robot that relies on input data from a sensor and programmed numerical control.

上記問題点に鑑み、本発明は、センサと数値制御に依存した硬直型の制御ではなく、いわゆる周囲の状況に応じた柔軟な制御、柔軟な動作を行うものとし、構成要素自体も、ある程度の剛性を備えて“直線状の動き”も可能としつつ、可撓性ある弾力性を備えて“曲線状の動き”も可能とした2面性を同時に兼ね備えた液圧駆動のアクチュエータ、それを組み込んだアクチュエータユニット、それらを組み上げたロボットを提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention is not a rigid type control that relies on sensors and numerical control, but performs so-called flexible control and flexible operation according to the surrounding conditions. Incorporates a hydraulically driven actuator that has both the duality that enables both "rigid movement" and "flexibility" while also providing rigidity and flexibility. It is an object to provide an actuator unit and a robot assembled with them.

上記目的を達成するため、本発明の液圧駆動のアクチュエータは、シリンダ室内に液媒体が充填される第1のシリンダ体と、シリンダ室内に液媒体が充填される第2のシリンダ体と、一端が前記第1のシリンダ体のシリンダ室内に収まり、他端が前記第2のシリンダ体のシリンダ室内に収まり、前記一端から前記他端まで貫通して液媒体が充填される中空部を備えたピストン体と、前記第1のシリンダ体のシリンダ室と前記ピストン体の中空部と前記第2のシリンダ体のシリンダ室により形成される液媒体空間内に対して制御された液圧を供給する液圧供給機構とを備えた液圧駆動のアクチュエータである。   In order to achieve the above object, a hydraulically driven actuator of the present invention includes a first cylinder body in which a liquid medium is filled in a cylinder chamber, a second cylinder body in which the liquid medium is filled in a cylinder chamber, and one end A piston having a hollow portion that is accommodated in the cylinder chamber of the first cylinder body, the other end is accommodated in the cylinder chamber of the second cylinder body, and is penetrated from the one end to the other end to be filled with a liquid medium. Fluid pressure for supplying a controlled fluid pressure to a fluid medium space formed by the body, the cylinder chamber of the first cylinder body, the hollow portion of the piston body, and the cylinder chamber of the second cylinder body And a hydraulic drive actuator including a supply mechanism.

なお、本発明において“シリンダ”と“ピストン”の組み合わせによるピストン駆動が可能であるが、エンジンのピストン駆動のように激しく単振動を起こすことを目的とした運動ではなく、液圧により移動するアクチュエータの伸縮という動きに合わせた運動が実現できれば良い。   In the present invention, the piston can be driven by a combination of “cylinder” and “piston”. However, it is not a motion intended to cause violent simple vibration like the piston drive of an engine, but an actuator that moves by hydraulic pressure. It is only necessary to realize an exercise that matches the movement of the telescopic movement.

ここで、上記構成において、ピストン体の少なくとも一部の胴部分が可撓性あるチューブ体により形成することが好ましい。ピストン体中のチューブ体が曲がることにより、伸縮駆動をしつつ全体形状を曲げることが可能となる。このようにピストン体が曲がることによりアクチュエータ全体形状が曲がるという優れた特性が得られる。なお、チューブ体は曲がっていてもその中には液媒体が充填されて液圧は伝達されるのでチューブ体がまっすぐでも曲がっても正常な動作が可能である。中に水が充填された可撓性あるチューブ体はある程度の剛性を備えつつ、柔らかい弾力性も備えたものとなり2面性を同時に兼ね備えたものとなる。つまりチューブ体は直線状の動きも可能となり、可撓性があるため曲線状の動きも可能となり“2面性を同時に兼ね備えた”ものとなる。   Here, in the above configuration, it is preferable that at least a part of the body portion of the piston body is formed of a flexible tube body. By bending the tube body in the piston body, it is possible to bend the entire shape while driving to extend and contract. In this way, an excellent characteristic that the entire shape of the actuator is bent is obtained by bending the piston body. Even if the tube body is bent, the liquid medium is filled in the tube body and the hydraulic pressure is transmitted, so that normal operation is possible even if the tube body is straight or bent. A flexible tube body filled with water has a certain degree of rigidity and also has a soft elasticity, and also has a dual surface property at the same time. In other words, the tube body can also move linearly, and since it is flexible, it can also move in a curved line, so that it “has two sides simultaneously”.

次に、上記構成において、第1のシリンダと第2のシリンダ間に弾性体を備えた構成が好ましい。弾性体を設けることにより、第1のシリンダと第2のシリンダの相対的移動が、液圧供給機構から液媒体空間へ供給される水圧によって拡がろうとする力と弾性体により縮まろうとする力がバランスする位置で停止することによって全体の長さの伸縮制御を可能となる。つまり、本発明のアクチュエータは、印加した液圧を維持することで、液圧による伸縮と弾性体の弾性力が釣り合った状態で本発明のアクチュエータは姿勢を維持することができる。
なお、弾性体としては、例えばバネ、ゴムがあり得る。バネであれば弾性力が安定しやすい。
Next, in the above configuration, a configuration in which an elastic body is provided between the first cylinder and the second cylinder is preferable. By providing the elastic body, the relative movement between the first cylinder and the second cylinder is caused to expand by the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pressure supply mechanism to the liquid medium space and to contract by the elastic body. By stopping at the balance position, the entire length can be controlled. That is, the actuator of the present invention can maintain the posture in a state where the expansion and contraction due to the hydraulic pressure and the elastic force of the elastic body are balanced by maintaining the applied hydraulic pressure.
Note that the elastic body may be, for example, a spring or rubber. If it is a spring, the elastic force tends to be stable.

また、上記構成において、第1のシリンダにおいて第2のシリンダと対向し合う縁に第1の嵌合縁を備え、第2のシリンダにおいて第1のシリンダと対向し合う縁に第2の嵌合縁を備え、液圧供給機能による液圧が印加されていない状態において弾性体による弾性力により第1のシリンダ体と第2のシリンダ体が当接し、第1の嵌合縁と第2の嵌合縁が嵌合し合うものであるものとすれば、液圧が印加されていない状態でも第1のシリンダ体と第2のシリンダ体が嵌合して支持し合い、アクチュエータが自重で垂れたり曲がったりすることなく、アクチュエータ全体の形状を維持することができる。   In the above configuration, the first cylinder includes a first fitting edge at an edge facing the second cylinder, and the second cylinder has a second fitting at an edge facing the first cylinder. The first cylinder body and the second cylinder body are brought into contact with each other by the elastic force of the elastic body in a state in which the hydraulic pressure by the hydraulic pressure supply function is not applied, and the first fitting edge and the second fitting edge are provided. Assuming that the mating edges fit together, the first cylinder body and the second cylinder body fit and support each other even when no hydraulic pressure is applied, and the actuator hangs under its own weight. The shape of the entire actuator can be maintained without bending.

また、上記構成において、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の最大間隔を制限する間隔リミッタ機構を備えた構成が好ましい。間隔リミッタ機構を設けることにより、液圧供給機構から液媒体空間へ供給される液圧が印加されて第1のシリンダ体とピストン体と第2のシリンダ体が相互に移動してもピストン体の一端が第1のシリンダ体のシリンダ室内から抜け出ず、ピストン体の他端が第2のシリンダ体のシリンダ室内から抜け出ないように制限することができる。   In the above configuration, a configuration including an interval limiter mechanism that limits the maximum interval between the first cylinder body and the second cylinder body is preferable. By providing the interval limiter mechanism, even if the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pressure supply mechanism to the liquid medium space is applied and the first cylinder body, the piston body, and the second cylinder body move relative to each other, the piston body It can be restricted that one end does not escape from the cylinder chamber of the first cylinder body and the other end of the piston body does not escape from the cylinder chamber of the second cylinder body.

例えば、上記の間隔リミッタ機構がピストン体の軸に対して平行に第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の間を結ぶように設けられたワイヤーであり、当該ワイヤーが張りきることで第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の相対的移動が制限されるものとすることが好ましい。このようにピストン軸に対して平行にワイヤーが設けられている場合、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体はワイヤーが張りきるまでは移動することができ、ワイヤーが張りきるのは相互に捩じれることなく真っすぐに伸び合った状態である。つまり、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体は真っすぐに拡がってゆき、ワイヤーが張りきると制止することとなる。   For example, the distance limiter mechanism is a wire provided so as to connect the first cylinder body and the second cylinder body in parallel to the axis of the piston body, and the first wire is stretched. It is preferable that the relative movement of the cylinder body and the second cylinder body be restricted. When the wire is provided in parallel to the piston axis in this way, the first cylinder body and the second cylinder body can move until the wire is fully stretched, It is in a state of stretching straight without being twisted. That is, the first cylinder body and the second cylinder body expand straight, and stop when the wire is stretched.

また、上記の間隔リミッタ機構がピストン体の軸に対して斜め方向に第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の間を結ぶように設けられたワイヤーであり、当該ワイヤーが張りきることで第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の相対的移動が制限されるものとすることが好ましい。   The distance limiter mechanism is a wire provided so as to connect the first cylinder body and the second cylinder body in an oblique direction with respect to the axis of the piston body. The relative movement between the first cylinder body and the second cylinder body is preferably limited.

このように、斜め方向にワイヤーが設けられている場合、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体はワイヤーが張りきるまでは移動することができ、ワイヤーが張りきるのは相互に斜め方向に捩じれた状態である。つまり、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体はワイヤーの余裕がある方向には伸びることができるので、両者が拡がってゆくと次第に捩じれてゆき、ワイヤーが張りきるまで捩じれて制止することとなる。   Thus, when the wire is provided in an oblique direction, the first cylinder body and the second cylinder body can move until the wire is stretched, and the wire is stretched in an oblique direction with respect to each other. It is a twisted state. In other words, since the first cylinder body and the second cylinder body can extend in a direction where there is a margin of the wire, the two cylinders are gradually twisted and twisted until the wire is fully stretched. Become.

次に、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体との間にピストン体の外周を覆う1個又は複数個の外装筒体を備えた構成が好ましい。
ピストン体の外周を覆う外装筒体があれば、ピストン体がチューブなど可撓性ある素材である場合、チューブ体が剥き出しになっていると不必要な外力がかかりピストン体が変形してしまうからである。
Next, the structure provided with the 1 or several exterior cylinder body which covers the outer periphery of a piston body between a 1st cylinder body and a 2nd cylinder body is preferable.
If there is an outer cylinder that covers the outer periphery of the piston body, if the piston body is a flexible material such as a tube, unnecessary external force will be applied if the tube body is exposed, and the piston body will be deformed. It is.

また、ピストン体の外周を覆う外装筒体があれば、第1のシリンダ体と外装筒体と第2のシリンダ体との間をそれぞれ蝶番構造で接続する構成も可能となる。この蝶番構造により、液圧供給機構から液媒体空間へ供給される液圧によって液媒体空間が膨張した場合に、蝶番構造において屈曲可能な方向が制限される一方、1つのアクチュエータのみへの液圧印加制御のみで一方向への屈曲制御が可能となる。この構成は、例えばロボットアームの指先などのアクチュエータとして適している。   Further, if there is an exterior cylinder that covers the outer periphery of the piston body, a configuration in which the first cylinder body, the exterior cylinder, and the second cylinder body are connected in a hinge structure is also possible. With this hinge structure, when the liquid medium space is expanded by the liquid pressure supplied from the liquid pressure supply mechanism to the liquid medium space, the direction in which the hinge structure can be bent is limited, while the liquid pressure applied to only one actuator Bending control in one direction is possible only by application control. This configuration is suitable as an actuator such as a fingertip of a robot arm.

次に、本発明の液圧駆動のアクチュエータを組み込んだアクチュエータユニットは、上記構成のアクチュエータを複数個並列に並べ、第1のベース体に各々の前記第1のシリンダ体を取り付け、第2のベース体に各々の前記第2のシリンダ体を取り付けたユニットに組み上げ、各々の前記液圧供給機構を介して各々の前記アクチュエータの長さの伸縮を独立制御することにより、前記ユニット全体の長さの伸縮制御と前記ユニット全体のあらゆる方向への曲がり制御を可能とするものである。
つまり、本発明の液圧駆動のアクチュエータユニットによれば、個々のアクチュエータが独立して伸縮するが、第1のベース体および第2のベース体に接続されているので、各々のアクチュエータの長さに差があれば第1のベース体と第2のベース体が傾くこととなり、ユニット全体としての伸縮制御やあらゆる方向への曲がり制御が可能となる。
Next, an actuator unit incorporating a hydraulically driven actuator according to the present invention includes a plurality of actuators having the above-mentioned configuration arranged in parallel, each first cylinder body being attached to a first base body, and a second base By assembling a unit in which each of the second cylinder bodies is attached to a body, and independently controlling expansion and contraction of the length of each actuator via each hydraulic pressure supply mechanism, Expansion / contraction control and bending control in all directions of the entire unit are possible.
That is, according to the hydraulically driven actuator unit of the present invention, each actuator expands and contracts independently, but is connected to the first base body and the second base body. If there is a difference, the first base body and the second base body are inclined, and the expansion / contraction control as a whole unit and the bending control in all directions become possible.

次に、本発明の液圧駆動ロボットは、上記のアクチュエータ、上記のアクチュエータユニットを構成要素に含むものである。例えば、上記のアクチュエータやアクチュエータユニットを直列または並列に組み上げることにより多様な態様のロボットを構成することができる。   Next, the hydraulic drive robot of the present invention includes the actuator and the actuator unit as constituent elements. For example, various types of robots can be configured by assembling the above actuators and actuator units in series or in parallel.

例えば、先端にグリッパーを設けた上記構成のアクチュエータを対向させて把持機構を形成し、その把持機構を少なくとも2つ備え、それら把持機構同士の間を結ぶように上記構成のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備えたものとし、少なくとも1つの把持機構により周囲の物体(例えば、パイプ管)を把持して自重を支えつつ、他の把持機構の把持は停止して開放した状態で、連結機構が伸縮することにより開放状態の把持機構が移動して伸縮移動後の周囲の物体(例えば、パイプ管)を把持することによりパイプ管を移動することができる。この把持機構と連結機構の運動を繰り返すことにより物体の表面または内面を移動する液圧駆動のロボットを得ることができる。   For example, a gripping mechanism is formed by opposing the actuator having the above-described configuration with a gripper at the tip, and at least two gripping mechanisms are provided, and the actuator unit having the above-described configuration is provided so as to connect the gripping mechanisms to each other. It is assumed that at least one mechanism is provided, the surrounding object (for example, pipe pipe) is held by at least one gripping mechanism to support its own weight, and the gripping of other gripping mechanisms is stopped and opened. As the mechanism expands and contracts, the gripping mechanism in the open state moves and the pipe tube can be moved by gripping the surrounding object (for example, the pipe tube) after the expansion and contraction movement. By repeating the movements of the gripping mechanism and the coupling mechanism, a hydraulically driven robot that moves on the surface or the inner surface of the object can be obtained.

また、例えば、先端にサンクション機構と連動した吸盤部を少なくとも2つ備え、それら吸盤部同士を結ぶように上記構成のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備えたものとし、少なくとも1つの吸盤部により周囲の壁面に吸着して自重を支えつつ、他の吸盤部の吸着は停止して開放した状態で、連結機構が伸縮することにより開放状態の吸盤部が移動して伸縮移動後の周囲の壁面に吸着することにより壁面を昇降することができる。この吸盤部の吸着と連結機構の運動を繰り返すことにより周囲の壁面を移動する液圧駆動のロボットを得ることができる。   In addition, for example, at least two suction cups interlocked with the suction mechanism at the tip, and at least one connecting mechanism provided with the actuator unit configured as described above so as to connect the suction cups to each other, at least one suction cup is provided. The suction part of the open state moves as the connection mechanism expands and contracts when the suction mechanism of the other suction cup part stops and opens while the suction part of the suction part stops and opens while supporting the weight of the surrounding wall. The wall surface can be moved up and down by adsorbing to the wall surface. By repeating the suction of the suction cup and the movement of the connecting mechanism, a hydraulically driven robot that moves on the surrounding wall surface can be obtained.

また、例えば、先端にグリッパーを設けた上記構成のアクチュエータを周囲に配した張り出し機構を形成し、その張り出し機構を少なくとも2つ備え、それら張り出し機構同士の間を結ぶように上記構成のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備えたものとし、少なくとも1つの張り出し機構により周囲の壁面間または物体の内壁面にグリッパーを張り出して自重を支えつつ、他の張り出し機構のグリッパーの張り出しを停止して開放した状態で、連結機構が伸縮することにより開放状態の張り出し機構が移動して伸縮移動後の周囲の壁面間または物体の内壁面にグリッパーを張り出すことにより壁面間または物体の内壁面を移動することができる。この張り出し機構と連結機構の運動を繰り返すことにより周囲の壁面間または物体の内壁面を移動する液圧駆動のロボットを得ることができる。   Further, for example, an overhang mechanism is formed in which an actuator having the above-described configuration with a gripper provided at the tip is arranged around the at least two overhang mechanisms, and the actuator unit having the above-described configuration is connected to connect the overhang mechanisms. It is assumed that at least one connecting mechanism is provided, and at least one overhanging mechanism projects the gripper between the surrounding wall surfaces or the inner wall surface of the object to support its own weight, and stops the extension of the gripper of the other overhanging mechanism. In an open state, the extension mechanism in the open state moves when the coupling mechanism expands and contracts, and moves between the wall surfaces or the inner wall surface of the object by extending a gripper between the surrounding wall surfaces or the inner wall surface of the object after the expansion and contraction movement. can do. By repeating the movement of the overhang mechanism and the coupling mechanism, a hydraulically driven robot that moves between the surrounding wall surfaces or the inner wall surface of the object can be obtained.

また、例えば、上記構成のアクチュエータユニットを設けたアーム機構を少なくとも1つ備え、アーム機構の先端に上記構成のアクチュエータを設けたハンド機構を少なくとも1つ備えた構成とすれば、いわゆるロボットアーム型の液圧駆動のロボットを得ることができる。   Further, for example, if at least one arm mechanism provided with the actuator unit configured as described above is provided, and at least one hand mechanism provided with the actuator configured as described above is provided at the tip of the arm mechanism, a so-called robot arm type is provided. A hydraulically driven robot can be obtained.

また、例えば、少なくとも2つの胴部と、前記胴部同士の間を結ぶように上記構成のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備えた構成とすれば、いわゆる体節が多数あるヘビ型の液圧駆動のロボットを得ることができる。   In addition, for example, if at least two body parts and at least one coupling mechanism provided with the actuator unit configured as described above are connected so as to connect the body parts, a snake type having many so-called body segments. A hydraulically driven robot can be obtained.

また、例えば、少なくとも1つの胴部と、少なくとも2つの足部と、胴部と各々の足部との間を各々接続するように設けられた上記構成のアクチュエータユニットを備えた構成とすれば、いわゆる足がたくさんある多足型の液圧駆動のロボットを得ることができる。   In addition, for example, if at least one torso, at least two feet, and a configuration including the actuator unit configured as described above so as to connect between the torso and each foot, A multi-leg type hydraulically driven robot with many so-called legs can be obtained.

また、例えば、少なくとも1つの胴部と、前記胴部から水平に設けられた少なくとも左右一対の足部と、前記胴部と各々の前記足部との間を各々接続するように設けられたアクチュエータユニットを備えた構成とし、接地した足部の先端部を支点として前記アクチュエータユニットの旋回運動により前記胴部が作用点となって前方に移動する第1の動作と、接地した前記胴部を支点として前記アクチュエータユニットの旋回運動により前記足部の先端部が作用点となって前方に移動する第2の動作を繰り返すことにより移動する液圧駆動のロボットとすることができる。
上記例示に限らず、多種多様なロボットの構成が可能である。
Further, for example, at least one body part, at least a pair of left and right foot parts provided horizontally from the body part, and an actuator provided so as to connect between the body part and each of the foot parts. A first operation in which the body portion is moved forward as an action point by a turning movement of the actuator unit with the tip of the grounded foot portion as a fulcrum, and the grounded body portion is a fulcrum. As described above, a hydraulically driven robot that moves by repeating the second operation in which the tip of the foot moves forward as an action point by the turning motion of the actuator unit can be obtained.
The present invention is not limited to the above examples, and various types of robot configurations are possible.

本発明にかかる液圧駆動のアクチュエータによれば、ピストン駆動を可能としつつ、ピストン体中のチューブ体が曲がることにより、全体形状を曲げることが可能となる。このようにピストン駆動をするアクチュエータにおいてピストン体が曲がることによりアクチュエータ全体形状が曲がるという優れた特性が得られる。なお、チューブ体は曲がっていてもその中には液媒体が充填されて液圧は印加されるのでチューブ体がまっすぐでも曲がっても正常なピストン駆動が可能である。可撓性あるチューブ体の中には水が充填されているので“ある程度の剛性”を備え、かつ“柔らかい弾力性”も備えたものとなり2面性を同時に兼ね備えたものとなる。また、ある程度剛性もあるチューブ体は“直線状の動き”も可能となり、可撓性があるため“曲線状の動き”も可能となり“2面性を同時に兼ね備えた”ものとなる。   According to the hydraulically driven actuator according to the present invention, it is possible to bend the entire shape by bending the tube body in the piston body while allowing the piston to be driven. Thus, in the actuator that drives the piston, an excellent characteristic that the entire shape of the actuator is bent by bending the piston body is obtained. Even if the tube body is bent, a liquid medium is filled in the tube body and a hydraulic pressure is applied, so that normal piston drive is possible even if the tube body is straight or bent. Since the flexible tube body is filled with water, it has “a certain degree of rigidity” and also has a “soft elasticity”, and has both two sides at the same time. In addition, the tube body having a certain degree of rigidity can also be “linearly moved”, and since it is flexible, it can also be “curvedly moved”, and “has two sides at the same time”.

本発明の液圧駆動のアクチュエータユニットによれば、個々のアクチュエータが独立して伸縮するが、第1のベース体および第2のベース体に接続されているので、各々のアクチュエータの長さに差があれば第1のベース体と第2のベース体が傾くこととなり、ユニット全体としての伸縮制御やあらゆる方向への曲がり制御が可能となる。つまり、それぞれのアクチュエータの水圧を制御することで、アクチュエータユニット全体の伸縮、曲がる方向、曲がり量が制御できる。
また、本発明にかかる液圧駆動のロボットは、本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットを含んだものとすることにより多様な態様のロボットを構成することができる。
According to the hydraulically driven actuator unit of the present invention, each actuator expands and contracts independently, but since it is connected to the first base body and the second base body, there is a difference in the length of each actuator. If there exists, the 1st base body and the 2nd base body will incline, and the expansion-contraction control as a whole unit and the bending control to all directions are attained. That is, by controlling the water pressure of each actuator, the expansion / contraction, the bending direction, and the bending amount of the entire actuator unit can be controlled.
In addition, the hydraulically driven robot according to the present invention can include various types of robots by including the hydraulically driven actuator and actuator unit of the present invention.

以下、本発明の液圧駆動のアクチュエータの実施例を説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下の実施形態に示した具体的な用途や形状・寸法などには限定されない。   Hereinafter, embodiments of the hydraulically driven actuator of the present invention will be described. It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the specific applications, shapes and dimensions shown in the following embodiments.

以下、本発明に係る液圧駆動のアクチュエータの構成例を、図面を参照しながら説明する。なお、以下、例えば、液媒体は水とし、水圧駆動のものとして説明するが、他の液媒体、例えば、油媒体でいわゆる油圧で駆動するものであっても良い。   Hereinafter, a configuration example of a hydraulically driven actuator according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, for example, the liquid medium is assumed to be water and hydraulically driven. However, other liquid mediums such as an oil medium may be driven by so-called hydraulic pressure.

図1(a)は、本発明の実施例1にかかる液圧駆動のアクチュエータ100の一構成例を模式的に示す図である。図1(b)は、液圧駆動のアクチュエータ100の各構成要素を分解して示した図である。また、図2は、各構成要素の構成が分かるように正面図、平面図、背面図、断面図などを示した図である。   FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a configuration example of a hydraulic pressure actuator 100 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1B is an exploded view of each component of the hydraulically driven actuator 100. FIG. 2 is a diagram showing a front view, a plan view, a rear view, a cross-sectional view, and the like so that the configuration of each component can be understood.

図1(a)及び図1(b)に示すように、本発明の実施例1にかかる液圧駆動のアクチュエータ100は、第1のシリンダ体10、第2のシリンダ体20、ピストン体30、液圧供給機構40、間隔リミッタ機構50、弾性体60を備えた構成となっている。なお、弾性体60は中央にある第1のシリンダ体10や第2のシリンダ体20やピストン体30が分かりやすいように、左右に1つずつ弾性体60a,弾性体60bのみを示しているが、実際には横断面において中央のピストン体30の周囲に等間隔にn本設けた構成となっている。   As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a hydraulically driven actuator 100 according to a first embodiment of the present invention includes a first cylinder body 10, a second cylinder body 20, a piston body 30, The hydraulic pressure supply mechanism 40, the interval limiter mechanism 50, and the elastic body 60 are provided. The elastic body 60 shows only the elastic body 60a and the elastic body 60b one by one on the left and right so that the first cylinder body 10, the second cylinder body 20 and the piston body 30 at the center can be easily understood. In actuality, in the cross section, n pieces are provided at equal intervals around the central piston body 30.

また、図1ではアクチュエータ100の外側に被せるカバー類は設けずに中の構造が見えるように示しているが、使用の際にはアクチュエータ100の外側にカバー類を被せておくこともできる。後述する図5に示すようにアクチュエータ100の周囲にカバー類を設けておくことができる。   Further, in FIG. 1, the cover is not provided on the outside of the actuator 100 so that the inside structure can be seen, but the cover can be put on the outside of the actuator 100 in use. Covers can be provided around the actuator 100 as shown in FIG.

第1のシリンダ体10は、図2(a)に示すように、鍔部分11、シリンダ筒12、シリンダ室13、弾性体接続部14、第1の嵌合縁15を備えた構造となっている。つまり、一端が閉鎖された筒状の構造物であり中空部分はシリンダ室13となっており、後述するようにピストン体30の一端32が収まる構造となっている。このシリンダ室13内には液媒体が充填され、ピストン体30の摺動によりシリンダ室13内に充填される液体の体積が変化する。なお、この構成例では、弾性体接続部14は弾性体60を取り付けるための輪となっている。また、この構成例では後述するように第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20とが当接する縁に嵌合し合う嵌合形状が設けられており、第1のシリンダ体10側には第1の嵌合縁15が設けられた構造となっている。この例では内側に傾きを持った縁となっている。   As shown in FIG. 2A, the first cylinder body 10 has a structure including a flange portion 11, a cylinder cylinder 12, a cylinder chamber 13, an elastic body connection portion 14, and a first fitting edge 15. Yes. That is, it is a cylindrical structure whose one end is closed and the hollow portion is the cylinder chamber 13, and has a structure in which one end 32 of the piston body 30 is accommodated as described later. The cylinder chamber 13 is filled with a liquid medium, and the volume of the liquid filled in the cylinder chamber 13 changes as the piston body 30 slides. In this configuration example, the elastic body connecting portion 14 is a ring for attaching the elastic body 60. Further, in this configuration example, as will be described later, a fitting shape that fits to the edge where the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20 abut is provided on the first cylinder body 10 side. Has a structure in which a first fitting edge 15 is provided. In this example, the edge has an inwardly inclined edge.

第2のシリンダ体20も第1のシリンダ体10同様、鍔部分21、シリンダ筒22、シリンダ室23、弾性体接続部24、第2の嵌合縁25を備えた構造となっており、一端が閉鎖された筒状の構造物であり中空部分はシリンダ室23となっており、後述するようにピストン体30の他端33が収まる構造となっている。このシリンダ室23内には液媒体が充填され、ピストン体30の摺動によりシリンダ室23内に充填される液体の体積が変化する。なお、この構成例では、弾性体接続部24は弾性体60を取り付けるための輪となっている。   Similarly to the first cylinder body 10, the second cylinder body 20 has a structure including a flange portion 21, a cylinder tube 22, a cylinder chamber 23, an elastic body connection portion 24, and a second fitting edge 25. Is a closed cylindrical structure, the hollow portion is a cylinder chamber 23, and the other end 33 of the piston body 30 is accommodated as will be described later. The cylinder chamber 23 is filled with a liquid medium, and the volume of the liquid filled in the cylinder chamber 23 changes as the piston body 30 slides. In this configuration example, the elastic body connecting portion 24 is a ring for attaching the elastic body 60.

第1のシリンダ体10のシリンダ室13内の液体の体積、第2のシリンダ体20のシリンダ室23内の液体の体積は、後述する液媒体空間に印加される液圧と、後述する弾性体により与えられる力が平衡状態となる位置で決まる。   The volume of the liquid in the cylinder chamber 13 of the first cylinder body 10 and the volume of the liquid in the cylinder chamber 23 of the second cylinder body 20 are the liquid pressure applied to the liquid medium space described later and the elastic body described later. Is determined by the position at which the force applied by is in an equilibrium state.

また、この構成例では第2のシリンダ体20側には、上記したように第1のシリンダ体10の第1の嵌合縁15と嵌合する第2の嵌合縁25が設けられた構造となっている。この例では外側に傾きを持った縁となっており、図3(a)に示すように第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が入り込んで嵌合するものとなっている。嵌合された後は両者が固定し合い、図3(a)において横方向や斜め方向に動かなくなる。   In this configuration example, the second cylinder body 20 is provided with the second fitting edge 25 that fits with the first fitting edge 15 of the first cylinder body 10 as described above. It has become. In this example, the edge is inclined outward, and the second fitting edge 25 enters and fits into the first fitting edge 15 as shown in FIG. ing. After being fitted together, both are fixed, and in FIG.

ピストン体30は、図2(c)に示すように、可撓性を備えたチューブ体31と、剛性を備えた一端部32、剛性を備えた他端部33を備えている。一端部32が第1のシリンダ体10のシリンダ室13内に収まり、他端部33が第2のシリンダ体20のシリンダ室23内に収まる。   As shown in FIG. 2C, the piston body 30 includes a tube body 31 having flexibility, a first end portion 32 having rigidity, and a second end portion 33 having rigidity. One end portion 32 is accommodated in the cylinder chamber 13 of the first cylinder body 10, and the other end portion 33 is accommodated in the cylinder chamber 23 of the second cylinder body 20.

ここで、図2(c)の断面図に示すように、一端部32から他端部33まで貫通した中空部を備え、この中空部の中には液媒体が充填されている。つまり、第1のシリンダ体10のシリンダ室13、ピストン体30の中空部、第2のシリンダ体20のシリンダ23室はつながっており、それらにより液媒体空間が形成される。この液媒体空間はつながっているため、後述する液圧供給機構40により印加された液圧は液媒体空間内全体に印加されることとなる。このように、従来のシリンダ−ピストン機構の構造においては、第1のシリンダ体10−ピストン体30−第2のシリンダ体20という、1つのピストンの両端にそれぞれシリンダが設けられ、さらに、ピストン内部が中空で、両端のそれぞれのシリンダのシリンダ室内と液媒体が連通しているような構造は従来にはまったくない斬新な構造となっている。   Here, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2C, a hollow portion penetrating from the one end portion 32 to the other end portion 33 is provided, and the liquid medium is filled in the hollow portion. That is, the cylinder chamber 13 of the first cylinder body 10, the hollow portion of the piston body 30, and the cylinder 23 chamber of the second cylinder body 20 are connected to form a liquid medium space. Since this liquid medium space is connected, the liquid pressure applied by the liquid pressure supply mechanism 40 described later is applied to the entire liquid medium space. As described above, in the structure of the conventional cylinder-piston mechanism, the cylinders are provided at both ends of one piston, that is, the first cylinder body 10 -the piston body 30 -the second cylinder body 20. However, the structure in which the liquid medium is in communication with the cylinder chambers of the respective cylinders at both ends is a novel structure that has never existed before.

さらに、この構成例では、ピストン体30の胴部分が、可撓性あるチューブ体31により形成されている。一例としてチューブ体31は十分な水圧に耐えられる構造強度があるビニル製で出来ているものとする。このようにピストン胴部であるチューブ体31が曲がることができることも従来にはまったくない斬新な構造である。   Furthermore, in this configuration example, the body portion of the piston body 30 is formed by a flexible tube body 31. As an example, it is assumed that the tube body 31 is made of vinyl having a structural strength capable of withstanding sufficient water pressure. In this way, the tube body 31 which is the piston body portion can be bent, which is a novel structure which is not present at all.

このようにチューブ体31が曲がり得るものであるため、アクチュエータ100全体形状としても曲がり得るものとなる。後述するように、チューブ体31が曲がっても、ピストン30の胴部であるチューブ体31の内部には液媒体が充填されて所定の液圧がかかるため、チューブ体31が曲がらずにまっすぐな場合と同様に正しい駆動ができるものとなっている。   Since the tube body 31 can be bent in this manner, the entire shape of the actuator 100 can also be bent. As will be described later, even if the tube body 31 is bent, the tube body 31 that is the body portion of the piston 30 is filled with a liquid medium and a predetermined fluid pressure is applied, so that the tube body 31 is not bent and is straight. As in the case, it can be driven correctly.

一端部32は、図2(c)に示すように、チューブ体31の端部を取り囲んでしっかりと固定する筒体32aと、第1のシリンダ体10とピストン体30との間で形成される液体空間の密閉性を確保するパッキン32bと、外側の端面32cと、孔32dを備えた構成となっている。なお、外側の端面32cは、第1のシリンダ体10のシリンダ室13の液圧を受け、ピストン体30の押し出し、引き込みを行う押圧力を受ける面となっている。また、孔32dは第1のシリンダ体10とピストン体30内部の間で液媒体を導通し、液圧供給機構40から印加される液圧を伝達するものとなっている。   As shown in FIG. 2C, the one end portion 32 is formed between a cylindrical body 32 a that surrounds and firmly fixes the end portion of the tube body 31, and the first cylinder body 10 and the piston body 30. It has a configuration provided with a packing 32b that secures hermeticity of the liquid space, an outer end face 32c, and a hole 32d. The outer end surface 32c is a surface that receives the hydraulic pressure of the cylinder chamber 13 of the first cylinder body 10 and receives the pressing force for pushing out and retracting the piston body 30. The hole 32d conducts a liquid medium between the first cylinder body 10 and the piston body 30, and transmits the hydraulic pressure applied from the hydraulic pressure supply mechanism 40.

次に、液圧供給機構40は、ポンプなど液圧を印加する液圧装置41と液圧装置から液媒体空間内のいずれかの箇所にまで導通した液体供給管42を備えている。なお、図1の構成例はアクチュエータ100が1つのみの基本構造を示す図であるので、液圧供給機構40は1系統しかないが、後述する実施例のように、アクチュエータユニット200としてn個のアクチュエータ100を備えた機構となると、n系統の液圧供給機構40を用意する構成例も可能である。   Next, the hydraulic pressure supply mechanism 40 includes a hydraulic pressure device 41 that applies hydraulic pressure, such as a pump, and a liquid supply pipe 42 that conducts from the hydraulic pressure device to any location in the liquid medium space. 1 is a diagram showing a basic structure having only one actuator 100, the hydraulic pressure supply mechanism 40 has only one system, but n actuator units 200 are used as in an embodiment described later. If the mechanism is provided with the actuator 100, a configuration example in which n systems of hydraulic pressure supply mechanisms 40 are prepared is also possible.

間隔リミッタ機構50は、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の最大間隔を制限するものであり、例えば、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の外壁面間を結ぶ第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bを備えた構成となっている。この構成例では、第1のシリンダ体10の鍔11と第2のシリンダ体20の鍔21間を結ぶようになっている。   The interval limiter mechanism 50 limits the maximum interval between the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20, and connects, for example, between the outer wall surfaces of the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20. The first wire mechanism 50a and the second wire mechanism 50b are provided. In this configuration example, the flange 11 of the first cylinder body 10 and the flange 21 of the second cylinder body 20 are connected.

ワイヤーの結び方は特に限定されないが、図2(d)はワイヤーで形成した間隔リミッタ機構50のリミッタ動作を模式的に示す図である。この例では、第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bは交差している。図2(d)左側の状態は、第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bの間隔がまだ最大間隔に達していない状態で、第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bの交差部分はまだ弛緩している。図2(d)右側の状態は、液圧供給機構40が印加する液圧が大きくなり、液媒体空間が増大し、ピストン体30を挟んで第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20が離れて行き、間隔リミッタ機構50の第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bが交差部分で引っ張り合うために移動が制限された様子を示している。ワイヤーの強度が十分なものであれば、液圧供給機構40が印加する液圧により拡がろうとする第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の最大間隔を制限することとなる。   Although how to tie a wire is not specifically limited, FIG.2 (d) is a figure which shows typically the limiter operation | movement of the space | interval limiter mechanism 50 formed with the wire. In this example, the first wire mechanism 50a and the second wire mechanism 50b intersect each other. The state on the left side of FIG. 2D is a state in which the distance between the first wire mechanism 50a and the second wire mechanism 50b has not yet reached the maximum distance, and the first wire mechanism 50a and the second wire mechanism 50b The intersection is still relaxed. 2D, the hydraulic pressure applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 increases, the liquid medium space increases, and the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20 sandwich the piston body 30 therebetween. Shows a state in which the movement is restricted because the first wire mechanism 50a and the second wire mechanism 50b of the interval limiter mechanism 50 are pulled at the intersection. If the strength of the wire is sufficient, the maximum distance between the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20 that is to be expanded by the hydraulic pressure applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 is limited.

このように、間隔リミッタ機構50を設けることにより、液圧供給機構40から液媒体空間1へ供給される液圧が大きく印加されてもピストン体30の一端部32が第1のシリンダ体10のシリンダ室13内から抜け出ず、また、ピストン体30の他端部33が第2のシリンダ体20のシリンダ室23内から抜け出ないようにすることができる。   As described above, by providing the interval limiter mechanism 50, the one end portion 32 of the piston body 30 can be connected to the first cylinder body 10 even when a large fluid pressure is applied from the fluid pressure supply mechanism 40 to the liquid medium space 1. It is possible to prevent the piston body 30 from slipping out of the cylinder chamber 13 and preventing the other end 33 of the piston body 30 from slipping out of the cylinder chamber 23 of the second cylinder body 20.

図3は、アクチュエータ100の伸縮が間隔リミッタ機構50で制御される様子を説明する図である。
図3(a)は、液圧供給機構40により印加する液圧がゼロであり、液媒体空間1の体積が縮小し、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が最小となっている状態を示している。この状態では、弾性体60の弾性力により第1のシリンダ10と第2のシリンダ20が当接する状態となり、第1の嵌合縁15の内部に第2の嵌合縁25が嵌り込んで両者が横方向や斜め方向には動かないように固定される。
FIG. 3 is a diagram for explaining how the expansion / contraction of the actuator 100 is controlled by the interval limiter mechanism 50.
In FIG. 3A, the hydraulic pressure applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 is zero, the volume of the liquid medium space 1 is reduced, and the distance between the first cylinder 10 and the second cylinder 20 is minimized. It shows the state. In this state, the first cylinder 10 and the second cylinder 20 come into contact with each other due to the elastic force of the elastic body 60, and the second fitting edge 25 is fitted into the first fitting edge 15. Is fixed so that it does not move laterally or diagonally.

一方、図3(b)は、液圧供給機構40により液圧が印加され、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が広がり、間隔リミッタ機構50が作動した状態となっている。
このように、間隔リミッタ機構50の働きにより、ピストン体30が第1のシリンダ体10および第2のシリンダ体20から抜け出るという事故を防ぐことができる。なお、第1の嵌合縁15の内部に第2の嵌合縁25が嵌り込んだ状態から互いに離反する方向であれば嵌合が容易に解け、第1のシリンダ体10および第2のシリンダ体20が離れて行く。
On the other hand, in FIG. 3B, the hydraulic pressure is applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40, the interval between the first cylinder 10 and the second cylinder 20 is widened, and the interval limiter mechanism 50 is activated.
Thus, the function of the interval limiter mechanism 50 can prevent an accident that the piston body 30 comes out of the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20. The first cylinder body 10 and the second cylinder can be easily released if the second fitting edge 25 is in a direction away from each other from the state in which the second fitting edge 25 is fitted inside the first fitting edge 15. Body 20 goes away.

弾性体60は、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20間に弾性力を与えるものであり、この構成例ではバネとなっている。バネを第1のシリンダ10の弾性体接続部14と第2のシリンダ20の弾性体接続部24の間に設けることにより、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が、液圧供給機構40から液媒体空間へ供給される水圧によって拡がろうとする力と、弾性体60により縮まろうとする力がバランスする間隔で平衡状態となり、全体の長さの伸縮制御が可能となる。つまり、弾性体60のバネがない場合、液媒体空間に流入する液量を正確精密に制御しない限り、液圧供給機構40から加えられた液圧により間隔リミッタ機構50により制限される位置まで第1のシリンダ10と第2のシリンダ20が拡がることとなる。弾性体60のバネを設けることにより、液圧供給機構40で与える液圧の大きさに応じて第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が決まるので、アクチュエータ100全体の長さの伸縮の制御が可能となる。   The elastic body 60 gives an elastic force between the first cylinder 10 and the second cylinder 20, and is a spring in this configuration example. By providing a spring between the elastic body connecting portion 14 of the first cylinder 10 and the elastic body connecting portion 24 of the second cylinder 20, the distance between the first cylinder 10 and the second cylinder 20 is adjusted to supply hydraulic pressure. An equilibrium state is established at an interval in which the force to be expanded by the hydraulic pressure supplied from the mechanism 40 to the liquid medium space and the force to be contracted by the elastic body 60 are balanced, and the expansion and contraction of the entire length can be controlled. That is, when there is no spring of the elastic body 60, the first limit is reached by the fluid limiter mechanism 50 by the fluid pressure applied from the fluid pressure supply mechanism 40 unless the amount of fluid flowing into the fluid medium space is accurately and precisely controlled. One cylinder 10 and the second cylinder 20 are expanded. By providing the spring of the elastic body 60, the distance between the first cylinder 10 and the second cylinder 20 is determined according to the hydraulic pressure applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40, so that the length of the entire actuator 100 can be expanded and contracted. Can be controlled.

なお、弾性体60の本数は複数本設けても良いが弾性力のバランスがとれるように本数を選んで配置することが好ましい。例えば、n本設ける場合、ピストン体30を囲むように均等に、つまり、横断面においてピストン体30の周りにn本を等間隔で配置することが好ましい。   Although a plurality of elastic bodies 60 may be provided, it is preferable to select and arrange the elastic bodies 60 so that the elastic force is balanced. For example, when n pieces are provided, it is preferable to arrange the n pieces at equal intervals so as to surround the piston body 30, that is, around the piston body 30 in the cross section.

図4は、液圧供給機構40により印加する液圧と弾性体60のバネによるアクチュエータ100の長さの関係を模式的に示す図である。
図4(a)は、液圧供給機構40により印加する液圧がゼロである状態を示している。つまり、液媒体空間の体積が縮小し、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が最小となっている。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the hydraulic pressure applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 and the length of the actuator 100 by the spring of the elastic body 60.
FIG. 4A shows a state in which the hydraulic pressure applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 is zero. That is, the volume of the liquid medium space is reduced, and the distance between the first cylinder 10 and the second cylinder 20 is minimized.

図4(b)は、液圧供給機構40により印加する液圧がある値であり、その値に応じて第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔がある大きさとなって静止した状態となっている。液圧供給機構40が印加する液圧により液媒体空間の体積が膨張して第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が拡がるが、その一方、弾性体60であるバネの力が第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔に応じて大きくなり、図4(b)の状態で平衡状態に達して、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の動きが静止している。この静止状態は、液圧供給機構40により液圧は印加され続けており、また、弾性体60であるバネの力がかかり続けているので、いわばテンションがかかった状態となっている。   FIG. 4B shows a state in which the hydraulic pressure applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 has a certain value, and the first cylinder 10 and the second cylinder 20 have a certain size according to the value and are stationary. It has become. The volume of the liquid medium space is expanded by the hydraulic pressure applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 and the distance between the first cylinder 10 and the second cylinder 20 is increased. On the other hand, the force of the spring that is the elastic body 60 is the first. 4 is increased in accordance with the distance between the first cylinder 10 and the second cylinder 20, reaches an equilibrium state in the state of FIG. 4B, and the movement of the first cylinder 10 and the second cylinder 20 is stationary. . In this stationary state, the hydraulic pressure is continuously applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40, and the force of the spring, which is the elastic body 60, continues to be applied.

図4(c)の状態は、液圧供給機構40により印加する液圧が大きくなり、弾性体60のバネの力に打ち勝ち、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔がさらに拡がろうとしたため、間隔リミッタ機構50により動きが制限された状態を示している。間隔リミッタ機構50の第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bの交差部分が引っ張り合ってそれ以上第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が拡がらないように制限されている。   In the state of FIG. 4C, the hydraulic pressure applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 is increased, the spring force of the elastic body 60 is overcome, and the distance between the first cylinder 10 and the second cylinder 20 is further expanded. The state in which the movement is restricted by the interval limiter mechanism 50 due to the attempt is shown. The interval between the first wire mechanism 50a and the second wire mechanism 50b of the interval limiter mechanism 50 is restricted so that the interval between the first cylinder 10 and the second cylinder 20 does not further increase. .

液圧供給機構40の印加できる液圧自体にも上限を設けておくことは好ましい。液圧供給機構40が余りにも強い液圧を印加できるものとすれば、間隔リミッタ機構50の第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bを引きちぎったり、チューブ体31の壁面を変形させたり破裂させたりするなど、アクチュエータ100の機能を破壊するおそれもあるからである。   It is preferable to provide an upper limit for the hydraulic pressure itself that can be applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40. If the hydraulic pressure supply mechanism 40 can apply a too strong hydraulic pressure, the first wire mechanism 50a and the second wire mechanism 50b of the interval limiter mechanism 50 are torn off, or the wall surface of the tube body 31 is deformed. This is because the function of the actuator 100 may be destroyed, for example, it may be ruptured.

なお、チューブ体31はある程度の剛性(チューブ体31の構造的剛性、水圧のテンション)と、ある程度の柔軟性(チューブ体31の可撓性、バネの弾性)が兼ね備えられた状態となっており、例えば、人間が押すと、ある程度の剛性を感じるとともに、曲がり得るというある程度の柔軟性を感じる状態となっている。   The tube body 31 has a certain degree of rigidity (structural rigidity of the tube body 31, tension of water pressure) and a certain degree of flexibility (flexibility of the tube body 31 and elasticity of the spring). For example, when a human presses, it feels a certain degree of rigidity and a degree of flexibility that it can bend.

なお、ここで、本発明のアクチュエータ100の奏する動きの適応性について説明する。本発明のアクチュエータ100は上記のように印加する水圧を制御することで第1のシリンダ体10−ピストン体30−第2のシリンダ体20間のピストン機構を押し拡げようとする液圧力と、弾性体60の弾性力との釣り合いで伸長する長さが調整されるものである。それゆえ、アクチュエータ100の先に他の物体があったり、壁面があったりしたために外力がかかった場合でも、ピストン機構を押し拡げようとする液圧力と、弾性体60の弾性力と、外力とが釣り合う位置で安定することができる。つまり、従来の数値制御のように、極めて高い精度を求めて制御するのではなく、被操作対象物への操作において、実際の周囲の環境の変化に応じてその姿勢を安定することができ、被操作対象物との位置関係や印加する力などは概ね合わせる程度の精度で行えば良く、アクチュエータ自身の動作をある程度の剛性と柔軟性を兼ね備えた動作とすることでマージンをその動きの中で吸収してしまうことにより、数値制御では制御し切れない誤差さえもその動きの中で吸収してしまうことができる。なお、これらの効果は、後述する実施例において、本発明のアクチュエータ100を適用したロボットなどの説明において具体例を挙げつつ説明する。   Here, the adaptability of the movement performed by the actuator 100 of the present invention will be described. The actuator 100 of the present invention controls the hydraulic pressure applied as described above, and the hydraulic pressure and elasticity that tries to expand the piston mechanism between the first cylinder body 10 -the piston body 30 -the second cylinder body 20. The extension length is adjusted in balance with the elastic force of the body 60. Therefore, even when an external force is applied because there is another object at the tip of the actuator 100 or there is a wall surface, the hydraulic pressure for expanding the piston mechanism, the elastic force of the elastic body 60, and the external force Can be stabilized at a balanced position. In other words, it is possible to stabilize the posture according to changes in the actual surrounding environment in the operation on the operation target object, instead of controlling with extremely high accuracy like conventional numerical control. The positional relationship with the object to be operated and the force to be applied may be performed with an accuracy that can be roughly matched, and the margin of the actuator can be adjusted by making the operation of the actuator itself a combination of rigidity and flexibility. By absorbing, even errors that cannot be controlled by numerical control can be absorbed in the movement. These effects will be described with reference to specific examples in the description of the robot to which the actuator 100 of the present invention is applied in the examples described later.

最後にカバーについて述べておく。図5は本発明のアクチュエータ100の周囲にカバー類110を設けた例である。本発明のアクチュエータ100は上記のように全体の長さが伸縮したり、後述する実施例2に示すように曲がったりするため、カバーは伸縮・曲がりに対応するものでなければならない。図5(a)の例は、いわゆるジャバラ式のカバーの例である。ジャバラ式であれば伸縮、屈伸とも自由に対応できる。図5(b)の例は、周囲にゴム板を巻き、いわゆる摺動式で動かす例である。この構造例でも伸縮、屈伸とも自由に対応できる。   Finally, I will talk about the cover. FIG. 5 shows an example in which covers 110 are provided around the actuator 100 of the present invention. Since the actuator 100 of the present invention expands / contracts as a whole as described above, or bends as shown in Example 2 described later, the cover must be compatible with expansion / contraction. The example of FIG. 5A is an example of a so-called bellows type cover. If it is a bellows type, it can respond to expansion and contraction freely. The example of FIG. 5B is an example in which a rubber plate is wound around and moved by a so-called sliding method. This structural example can also handle both expansion and contraction freely.

以上、上記構成のアクチュエータ100において、液圧供給機構40により供給する液圧を制御することにより、アクチュエータ100に適切な剛性と適切な柔軟性という2面を同時に兼ね備えさせつつ、アクチュエータ100の長さの伸縮を制御することが可能であることが理解できよう。   As described above, in the actuator 100 configured as described above, the hydraulic pressure supplied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 is controlled so that the actuator 100 has both the appropriate rigidity and the appropriate flexibility at the same time. It will be understood that it is possible to control the expansion and contraction.

なお、本発明のアクチュエータ100は、従来の数値制御のように、極めて高い精度を求めて制御するのではなく、被操作対象物への操作において、被操作対象物との位置関係や印加する力などは概ね合わせる程度の精度で行い、アクチュエータ自身の動作をある程度の剛性と柔軟性を兼ね備えた動作とすることでマージンをその動きの中で吸収してしまうことにより、数値制御では制御し切れない誤差さえもその動きの中で吸収してしまう事が可能となる。   It should be noted that the actuator 100 of the present invention is not controlled with extremely high accuracy as in the conventional numerical control, but in the operation on the operation target object, the positional relationship with the operation target object and the applied force Etc. are performed with the accuracy of matching roughly, and the operation of the actuator itself is an operation that has a certain degree of rigidity and flexibility, and the margin is absorbed in the movement, so it can not be controlled by numerical control Even errors can be absorbed in the movement.

次に、実施例2として、実施例1に示したアクチュエータ100を複数個並列に並べて、アクチュエータユニット200として組み上げた構成例について説明する。   Next, as a second embodiment, a configuration example in which a plurality of actuators 100 shown in the first embodiment are arranged in parallel and assembled as an actuator unit 200 will be described.

アクチュエータユニット200は、アクチュエータ100を複数個並列に並べてユニット全体として動きの制御を可能としたものである。複数のアクチュエータ100をユニット化するメリットは様々ある。   The actuator unit 200 is a unit in which a plurality of actuators 100 are arranged in parallel to enable movement control as a whole unit. There are various advantages of unitizing the plurality of actuators 100.

第1のメリットは曲げ制御である。実施例1に示したアクチュエータ100だけでは周囲からの外力を加えることなく水圧のみでアクチュエータ100をあらゆる方向に自在に曲げる制御を施すことは困難であるが、アクチュエータ100を複数本集めてアクチュエータユニット200としてユニット化すれば、全方向に自在に曲げを制御することが可能となる点である。実施例1に説明したように、各アクチュエータ100の液圧を制御すれば各アクチュエータ100の長さは調整できるところ、各々のアクチュエータ100の長さの制御を通じてアクチュエータユニット200全体としては屈曲方向と角度が制御できるようになる。   The first merit is bending control. Although it is difficult to perform control to bend the actuator 100 freely in any direction with only water pressure without applying external force from the surroundings only with the actuator 100 shown in the first embodiment, a plurality of actuators 100 are gathered to be an actuator unit 200. As a unit, bending can be controlled freely in all directions. As described in the first embodiment, the length of each actuator 100 can be adjusted by controlling the hydraulic pressure of each actuator 100. However, the actuator unit 200 as a whole can control the bending direction and the angle by controlling the length of each actuator 100. Can be controlled.

第2のメリットは、ユニット全体としてある程度の剛性を持ちながら、さらに曲げたり伸縮したりすることができる点である。1個のアクチュエータ100のみでは曲げる方向を大きく変える過程においては一旦液圧を大きく減ずる場合もあり、一時的に十分な剛性が維持できない可能性がある。アクチュエータ100を複数本集めてユニット化しておけば、複数のアクチュエータ100のうち幾つかは液圧がかかった状態で剛性を維持しつつ、残りのアクチュエータ100の液圧を変化させ、アクチュエータユニット200全体としての曲がる方向や角度を変えたりできるので、ユニット全体としてある程度の剛性を維持しつつ同時に曲がる方向や伸縮を制御することができる。   The second merit is that the whole unit can be further bent or expanded while having a certain degree of rigidity. In the process of greatly changing the bending direction with only one actuator 100, the hydraulic pressure may be greatly reduced once, and there is a possibility that sufficient rigidity cannot be maintained temporarily. If a plurality of actuators 100 are collected to form a unit, some of the plurality of actuators 100 maintain the rigidity in a state where the hydraulic pressure is applied, and the hydraulic pressure of the remaining actuators 100 is changed, so that the entire actuator unit 200 is obtained. Since the bending direction and angle can be changed, the bending direction and expansion / contraction can be controlled at the same time while maintaining a certain degree of rigidity as the whole unit.

図6は、本発明のアクチュエータユニット200の一構成例を模式的に示した図である。図6(a)は、本発明の実施例2にかかるアクチュエータユニット200の一構成例を模式的に示す図である。図6(b)は、アクチュエータユニット200の各構成要素を分解して示した図である。また、図7は、第1のベース体210、第2のベース体220の構成が分かるように正面図、平面図、背面図、断面図などを示した図である。   FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration example of the actuator unit 200 of the present invention. FIG. 6A is a diagram schematically illustrating a configuration example of the actuator unit 200 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6B is an exploded view showing each component of the actuator unit 200. FIG. 7 is a diagram showing a front view, a plan view, a rear view, a cross-sectional view, and the like so that the configurations of the first base body 210 and the second base body 220 can be understood.

図6に示すように、n本のアクチュエータ100、アクチュエータ100の第1のシリンダ体10を共通化した第1のベース体210、アクチュエータ100の第2のシリンダ体20を共通化した第2のベース体220、n本のアクチュエータ100の数に対応するn系統の液圧供給機構40、弾性体60を備えている。この構成例では4本のアクチュエータ100a,100b,100c,100dを並列に並べた構成となっている。なお、間隔リミッタ機構50など、実施例1で説明したアクチュエータ100の各構成は設けられている。また、弾性体60は第1のベース210と第2のベース220に接続されている。ここではユニット中央の構成が分かりやすいように手前に位置する弾性体は図示せず、両端に位置する弾性体60のみを図示した。   As shown in FIG. 6, n actuators 100, a first base body 210 that shares the first cylinder body 10 of the actuator 100, and a second base that shares the second cylinder body 20 of the actuator 100. A body 220, n systems of hydraulic pressure supply mechanisms 40 corresponding to the number of n actuators 100, and an elastic body 60 are provided. In this configuration example, four actuators 100a, 100b, 100c, and 100d are arranged in parallel. In addition, each structure of the actuator 100 demonstrated in Example 1 like the space | interval limiter mechanism 50 is provided. The elastic body 60 is connected to the first base 210 and the second base 220. Here, in order to easily understand the configuration at the center of the unit, the elastic body positioned in front is not shown, and only the elastic bodies 60 positioned at both ends are illustrated.

第1のベース体210はこの構成例では円盤状のものであり、素材としては、アルミニウムやステンレスなどの金属製や、硬質プラスチックなどの樹脂製であっても良い。第1のベース体210には4本のアクチュエータ100a,100b,100c,100dそれぞれの第1のシリンダ体10a,10b,10c,10dが共通して取り付けられるベースとなっている。第1のシリンダ体10a,10b,10c,10dと第1のベース210は螺子止めや溶接などにより構造的に一体化していても良い。図7(a)は第1のベース体210の構成が分かりやすいように、正面図、平面図、底面図、A−A線断面図などを示した図である。図7(a)に示すように、4つの第1のシリンダ体10a,10b,10c,10dがベースとなる鍔211に対して等間隔に配置されている。   In this configuration example, the first base body 210 has a disk shape, and the material may be a metal such as aluminum or stainless steel or a resin such as hard plastic. The first base body 210 is a base to which the first cylinder bodies 10a, 10b, 10c, and 10d of the four actuators 100a, 100b, 100c, and 100d are attached in common. The first cylinder bodies 10a, 10b, 10c, 10d and the first base 210 may be structurally integrated by screwing or welding. FIG. 7A is a view showing a front view, a plan view, a bottom view, a cross-sectional view along line AA, etc. so that the configuration of the first base body 210 can be easily understood. As shown in FIG. 7A, the four first cylinder bodies 10a, 10b, 10c, and 10d are arranged at equal intervals with respect to the flange 211 serving as a base.

第2のベース体220も同様であり、この構成例では円盤状のものであり、第2のベース体220には4本のアクチュエータ100a,100b,100c,100dそれぞれの第2のシリンダ体20a,20b,20c,20dが共通して取り付けられるベースとなっている。素材も同様で良く、アルミニウムやステンレスなどの金属製や、硬質プラスチックなどの樹脂製で良い。第2のシリンダ体20と第2のベース220は螺子止めや溶接などにより構造的に一体化しても良い。図7(b)は第2のベース体220の構成が分かりやすいように、正面図、平面図、底面図、A−A線断面図などを示した図である。図7(b)に示すように、4つの第2のシリンダ体20a,20b,20c,20dがベースとなる鍔221に対して等間隔に配置されている。   The same applies to the second base body 220. In this configuration example, the second base body 220 has a disc shape, and the second base body 220 includes the second cylinder bodies 20a, 100a, 100b, 100c, and 100d. 20b, 20c, and 20d are bases that are attached in common. The material may be the same, and may be made of metal such as aluminum or stainless steel or resin such as hard plastic. The second cylinder body 20 and the second base 220 may be structurally integrated by screwing or welding. FIG. 7B is a diagram showing a front view, a plan view, a bottom view, a cross-sectional view along line AA, etc. so that the configuration of the second base body 220 can be easily understood. As shown in FIG. 7B, the four second cylinder bodies 20a, 20b, 20c, and 20d are arranged at equal intervals with respect to the base 221 as a base.

第1のシリンダ体10a〜10dの縁にはそれぞれ第1の嵌合縁15a〜15dが設けられ、第2のシリンダ体20a〜20dの縁にはそれぞれ第2の嵌合縁25a〜25dが設けられている点は第1の実施例と同様であり、液圧がかかっていない状態では第1の嵌合縁15a〜15dの中に第2の嵌合縁25a〜25dが嵌り込む状態となる。   First fitting edges 15a to 15d are provided on the edges of the first cylinder bodies 10a to 10d, respectively, and second fitting edges 25a to 25d are provided on the edges of the second cylinder bodies 20a to 20d, respectively. This is the same as in the first embodiment, and the second fitting edges 25a to 25d are fitted into the first fitting edges 15a to 15d when no hydraulic pressure is applied. .

弾性体60は、第1のベース体210と第2のベース体220との間に並列に設けられている。この構成例では4本のバネが設けられた例となっている。なお、図6では正面側にある左右2本の弾性体60が図示されている。   The elastic body 60 is provided in parallel between the first base body 210 and the second base body 220. In this configuration example, four springs are provided. In FIG. 6, the left and right elastic bodies 60 on the front side are illustrated.

各々のアクチュエータ100の液圧供給機構40はそれぞれ独立しており、この構成例ではアクチュエータ100は4つ存在しているので、4系統の液圧供給機構40a,40b,40c,40dが設けられている。図6では正面側から見えるアクチュエータ100a,100b,100cに対応する3つの液体供給機構40a,40b,40cが図示されている。   The hydraulic pressure supply mechanisms 40 of the respective actuators 100 are independent from each other, and in this configuration example, there are four actuators 100, so that four systems of hydraulic pressure supply mechanisms 40a, 40b, 40c, and 40d are provided. Yes. In FIG. 6, three liquid supply mechanisms 40a, 40b, and 40c corresponding to the actuators 100a, 100b, and 100c seen from the front side are shown.

なお、ピストン体30の長さをある程度長くしつつ、アクチュエータユニット全体としての構造的強度を保つため、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20との間に外装筒体70を備えた構成も好ましい。外装筒体70は例えばリング状の部材である。第1のシリンダ体10と当接する外装筒体70の縁に第1の嵌合縁15、第2のシリンダ体20と当接する外装筒体70の縁に第2の嵌合縁25を設ける構成も可能である。
以上のような構成にて、複数のアクチュエータ100がアクチュエータユニット200として組み上げられている。
In order to maintain the structural strength of the entire actuator unit while increasing the length of the piston body 30 to some extent, an exterior cylinder body 70 is provided between the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20. A configuration is also preferable. The exterior cylinder 70 is a ring-shaped member, for example. A configuration in which a first fitting edge 15 is provided at the edge of the outer cylinder 70 that contacts the first cylinder body 10, and a second fitting edge 25 is provided at the edge of the outer cylinder 70 that contacts the second cylinder body 20. Is also possible.
With the configuration as described above, a plurality of actuators 100 are assembled as an actuator unit 200.

以上のような構成のアクチュエータユニット200の伸縮制御や曲げ制御について説明する。
アクチュエータユニット200は、それぞれの液圧供給機構40a,40b,40c,40dを介して各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dに与える液圧を独立に制御することにより、それらの長さを独立に制御することができるようになっている。
The expansion / contraction control and bending control of the actuator unit 200 configured as described above will be described.
The actuator unit 200 independently controls the hydraulic pressure applied to the actuators 100a, 100b, 100c, and 100d via the hydraulic pressure supply mechanisms 40a, 40b, 40c, and 40d, so that their lengths are independently set. It can be controlled.

図8および図9は、アクチュエータユニット200の曲がり制御の原理を説明した図である。図8は各々のアクチュエータの状態と第1のベース体および第2のベース体の様子を分かりやすく示したものであり、他の機構の図示は省略した。
図8(a)は第1のベース体210に平行な面で切った断面図である。
8 and 9 are diagrams for explaining the principle of the bending control of the actuator unit 200. FIG. FIG. 8 shows the state of each actuator and the state of the first base body and the second base body in an easy-to-understand manner, and the other mechanisms are not shown.
FIG. 8A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the first base body 210.

まず、図8(a)において下側に曲げる例を説明する。
図8(b)はアクチュエータ100aが上側に来るように示した側面図であり、4つのアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さの変化による曲げ制御が分かりやすいように、4つのピストン体30a,30b,30c,30dおよび模式的に描いた第1のベース体210の底面と第2のベース体の底面のみが示されている。ただし、奥側に隠れているピストン体30dは示されていない。図8(b)の状態では各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さはすべてA=B=C=Dであったとする。
First, an example of bending downward in FIG. 8A will be described.
FIG. 8B is a side view showing the actuator 100a on the upper side, and the four piston bodies 30a are easy to understand the bending control due to the change in length of the four actuators 100a, 100b, 100c, and 100d. , 30b, 30c, 30d and only the bottom surface of the first base body 210 and the bottom surface of the second base body which are schematically drawn are shown. However, the piston body 30d hidden behind is not shown. In the state of FIG. 8B, it is assumed that the lengths of the actuators 100a, 100b, 100c, and 100d are all A = B = C = D.

ここで、各々の液圧供給機構40a,40b,40c,40d(図示せず)の調整により、各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さはそれぞれA,B,C,Dになったとする。ここで、B=Dであり、A>B>Cであるとする。各々のアクチュエータの配列と長さの関係より、図8(c)に示すようにアクチュエータユニット200が伸縮するとともに下側に曲がることとなる。つまり各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率に応じて下側へ曲がる角度が調整できる。   Here, the lengths of the actuators 100a, 100b, 100c, and 100d become A, B, C, and D, respectively, by adjusting the hydraulic pressure supply mechanisms 40a, 40b, 40c, and 40d (not shown). To do. Here, it is assumed that B = D and A> B> C. Due to the relationship between the arrangement and the length of each actuator, the actuator unit 200 expands and contracts and bends downward as shown in FIG. That is, the angle of bending downward can be adjusted according to the ratio of A: B: C: D, which is the length of each actuator 100.

なお、ここで、各々の液圧供給機構40a,40b,40c,40d(図示せず)の調整により、各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さを、B=Dで、A<B<Cに変化させると、上記とちょうど逆の関係となり、図8(d)に示すように、アクチュエータユニット200が伸縮するとともにアクチュエータユニット200が上側に曲がることとなる。各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率に応じて上側へ曲がる角度が調整できる。   Here, the lengths of the actuators 100a, 100b, 100c, and 100d are adjusted such that B = D and A <B by adjusting the hydraulic pressure supply mechanisms 40a, 40b, 40c, and 40d (not shown). When changed to <C, the relationship is just opposite to the above, and as shown in FIG. 8D, the actuator unit 200 expands and contracts and the actuator unit 200 bends upward. The angle at which the actuator 100 is bent upward can be adjusted according to the ratio of A: B: C: D, which is the length of each actuator 100.

また、各々の液圧供給機構40a,40b,40c,40d(図示せず)の調整により、各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さを、A=Cで、B<A<Dに変化させると、図9(a)に示すように、アクチュエータユニット200がアクチュエータ100bの方向、つまりアクチュエータユニット200が左側に曲がることとなる。各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率に応じて左側へ曲がる角度が調整できる。   Also, by adjusting the hydraulic pressure supply mechanisms 40a, 40b, 40c, and 40d (not shown), the lengths of the actuators 100a, 100b, 100c, and 100d are set to A = C and B <A <D. When changed, as shown in FIG. 9A, the actuator unit 200 bends in the direction of the actuator 100b, that is, the actuator unit 200 is leftward. The angle of turning to the left can be adjusted according to the ratio of A: B: C: D, which is the length of each actuator 100.

また、各々の液圧供給機構40a,40b,40c,40d(図示せず)の調整により、各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さを、A=Cで、D<A<Bに変化させると、図9(b)に示すように、アクチュエータユニット200がアクチュエータ100cの方向、つまりアクチュエータユニット200が右側に曲がることとなる。各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率に応じて右側へ曲がる角度が調整できる。   Further, by adjusting the hydraulic pressure supply mechanisms 40a, 40b, 40c, and 40d (not shown), the lengths of the actuators 100a, 100b, 100c, and 100d are set such that A = C and D <A <B. When changed, as shown in FIG. 9B, the actuator unit 200 is bent in the direction of the actuator 100c, that is, the actuator unit 200 is turned to the right. The angle of the right turn can be adjusted according to the ratio of A: B: C: D, which is the length of each actuator 100.

上記は上下左右に曲がる原理を説明したが、各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率をもっと自由に変えればあらゆる方向への曲がりが制御できることが理解されよう。   The above describes the principle of bending up, down, left, and right, but it will be understood that bending in any direction can be controlled by changing the ratio of A: B: C: D, which is the length of each actuator 100, more freely.

例えば、図10は第1のベース体210に平行な面で切った断面図であるが、図10(a)において、各々のアクチュエータ100の長さを変化させてA<B<C<D、A<B<D<C、B<A<C<D、B<A<D<Cのいずれかとすると、図10に示す左斜め上方向の範囲に曲がることとなる。左斜め上方向の具体的にどの方向かはA:B:C:Dの比率に応じて決まってくる。   For example, FIG. 10 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the first base body 210. In FIG. 10A, the length of each actuator 100 is changed so that A <B <C <D, If any one of A <B <D <C, B <A <C <D, and B <A <D <C, the curve is bent in the upper left range shown in FIG. The specific direction in the upper left direction is determined according to the ratio of A: B: C: D.

また、各々のアクチュエータ100の長さを変化させてA<C<B<D、A<C<D<B、C<A<B<D、C<A<D<Bとすると、図10(b)に示す右斜め上方向に曲がることとなる。右斜め上方向の具体的にどの方向かはA:B:C:Dの比率に応じて決まってくる。   Further, when the length of each actuator 100 is changed to A <C <B <D, A <C <D <B, C <A <B <D, C <A <D <B, FIG. It will bend in the upper right direction shown in b). The specific direction of the upper right diagonal direction is determined according to the ratio of A: B: C: D.

また、各々のアクチュエータ100の長さを変化させてB<D<A<C、B<D<C<A、D<B<A<C、D<B<C<Aとすると、図10(c)に示す左斜め下方向に曲がることとなる。左斜め下方向の具体的にどの方向かはA:B:C:Dの比率に応じて決まってくる。   Further, if the length of each actuator 100 is changed to be B <D <A <C, B <D <C <A, D <B <A <C, D <B <C <A, FIG. It turns in the diagonally lower left direction shown in c). The specific direction of the diagonally lower left direction is determined according to the ratio of A: B: C: D.

また、各々のアクチュエータ100の長さを変化させてC<D<A<B、C<D<B<A、D<C<A<B、D<C<B<Aとすると、図10(d)に示す右斜め下方向に曲がることとなる。右斜め下方向の具体的にどの方向かはA:B:C:Dの比率に応じて決まってくる。   Further, if the length of each actuator 100 is changed to C <D <A <B, C <D <B <A, D <C <A <B, D <C <B <A, FIG. It turns in the diagonally lower right direction shown in d). The specific direction of the diagonally lower right direction is determined according to the ratio of A: B: C: D.

このように、アクチュエータユニット200は液圧供給機構による各アクチュエータ100の液圧を制御することによりあらゆる方向への曲がり制御を行うことができる。初期状態ではピストン体30は第1のシリンダ体10および第2のシリンダ体20の内部に入り込んでいるため、各々のアクチュエータ100に対して或る程度の液圧を与えつつ各々のアクチュエータ100の長さの比率A:B:C:Dを所定の比率とすれば、弾性体40とのバランスがとれる或る位置までアクチュエータユニット200が伸びつつあらゆる方向への曲がり制御が可能となる。   Thus, the actuator unit 200 can perform bending control in all directions by controlling the hydraulic pressure of each actuator 100 by the hydraulic pressure supply mechanism. In the initial state, the piston body 30 enters the inside of the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20, so that a certain amount of fluid pressure is applied to each actuator 100 and the length of each actuator 100 is increased. If the ratio A: B: C: D is set to a predetermined ratio, the actuator unit 200 can be controlled to bend in any direction while extending to a certain position where the balance with the elastic body 40 can be achieved.

次に、第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25による嵌合の効果について説明しておく。図11は、アクチュエータユニット200を2つ直列に並べ、第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25による嵌合の効果を説明する図である。液圧供給部40から液圧がかかっている状態ではアクチュエータユニット200は重力の影響に打ち勝ち、前後左右上下に制御することができる。液圧供給部40からの液圧がなくなった場合、弾性力60により第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20が当接するまで引っ張られ、図11(a)に示すように第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込み、図11(a)において上下方向にずれなくなる。そのため、液圧がかかっていない状態でも図11(a)に示すように水平状態が保たれ、ユニット全体の姿勢が維持・制御される。   Next, the effect of fitting by the first fitting edge 15 and the second fitting edge 25 will be described. FIG. 11 is a diagram for explaining the effect of fitting by the first fitting edge 15 and the second fitting edge 25 by arranging two actuator units 200 in series. In a state where the hydraulic pressure is applied from the hydraulic pressure supply unit 40, the actuator unit 200 can overcome the influence of gravity and can be controlled to the front, rear, left, right and up. When the hydraulic pressure from the hydraulic pressure supply unit 40 disappears, the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20 are pulled by the elastic force 60 until they come into contact with each other, as shown in FIG. The second fitting edge 25 fits into the fitting edge 15 and does not shift in the vertical direction in FIG. Therefore, even when no hydraulic pressure is applied, the horizontal state is maintained as shown in FIG. 11A, and the posture of the entire unit is maintained and controlled.

一方、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の縁に第1の嵌合縁15や第2の嵌合縁25が設けられていない場合、液圧供給部40からの液圧がなくなれば重力に逆らって支える部材や構造がなく、図11(b)に示すように先端が下方に垂れ下がってしまう。   On the other hand, when the first fitting edge 15 and the second fitting edge 25 are not provided at the edges of the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20, the hydraulic pressure from the hydraulic pressure supply unit 40 is reduced. If it disappears, there will be no member or structure supported against gravity, and the tip will hang down as shown in FIG.

このように、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の縁に第1の嵌合縁15や第2の嵌合縁25が設けられている場合、液圧がかかっていない状態でもユニット全体の姿勢が維持・制御されるというメリットが得られる。   Thus, when the 1st fitting edge 15 and the 2nd fitting edge 25 are provided in the edge of the 1st cylinder body 10 and the 2nd cylinder body 20, even in the state where fluid pressure is not applied The advantage is that the attitude of the entire unit is maintained and controlled.

次に、捩じり制御が可能なアクチュエータユニットの構成例について述べる。
図6に示したアクチュエータユニット200の構成であれば、各々のアクチュエータ100の液圧を制御することによって、図8、図9、図10に示すようにアクチュエータユニット200の全体の伸縮制御と曲がり制御は可能である。しかし、いわゆる捩じり制御はできないものである。
Next, a configuration example of an actuator unit capable of torsion control will be described.
With the configuration of the actuator unit 200 shown in FIG. 6, by controlling the hydraulic pressure of each actuator 100, the entire expansion and contraction control and bending control of the actuator unit 200 are performed as shown in FIGS. Is possible. However, so-called torsion control is not possible.

発明者門脇氏は、液圧駆動のロボット制御を研究する中、実施例2のアクチュエータユニット200を改良し、間隔リミッタ機構50の取り付け方向を斜めにするという工夫によって捩じり制御が可能となることを発明した。   Inventor Mr. Kadowaki, while studying hydraulically controlled robot control, improves the actuator unit 200 of the second embodiment, and makes it possible to perform torsion control by devising the mounting direction of the interval limiter mechanism 50 to be oblique. Invented that.

図12は、捩じり制御を可能とした本発明のアクチュエータユニット200’の構成例を模式的に示した図である。各々の構成要素は図6に示したものと同じものとなっている。しかし、間隔リミッタ機構50が斜めに掛けられている点が異なっている。   FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration example of an actuator unit 200 ′ according to the present invention that enables torsion control. Each component is the same as that shown in FIG. However, the difference is that the interval limiter mechanism 50 is slanted.

図12(a)はアクチュエータユニット200’の側面図であるが、4つのバネ60a,60b,60c,60dも示されている。図12(b)は4つのバネ60a,60b,60c,60dの図示を省略し、間隔リミッタ50が斜めに掛けられている様子がよく分かるように示した図である。   FIG. 12A is a side view of the actuator unit 200 ', but four springs 60a, 60b, 60c, and 60d are also shown. FIG. 12B is a diagram showing the four springs 60 a, 60 b, 60 c, and 60 d omitted so that the interval limiter 50 can be seen obliquely.

図12(b)に示すように、本発明のアクチュエータユニット200’は、第1のベース210、第2のベース220、複数個のアクチュエータ100が設けられている点は実施例2の構成例と同じである。この構成例では4本のアクチュエータ100a,100b,100c,100dを並列に並べた構成となっている。ここで、間隔リミッタ機構50a,50b,50c,50dは、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の間を斜めに結ぶように掛けられている。なお、アクチュエータ100の弾性体60は、各々のアクチュエータ100の軸に対して平行に、第1のベース210と第2のベース220に接続されている。   As shown in FIG. 12B, the actuator unit 200 ′ according to the present invention is provided with a first base 210, a second base 220, and a plurality of actuators 100 in the configuration example of the second embodiment. The same. In this configuration example, four actuators 100a, 100b, 100c, and 100d are arranged in parallel. Here, the interval limiter mechanisms 50 a, 50 b, 50 c, 50 d are hung so as to obliquely connect the first cylinder body 10 and the second cylinder body 20. The elastic body 60 of the actuator 100 is connected to the first base 210 and the second base 220 in parallel to the axis of each actuator 100.

図13、図14は、各々のアクチュエータ100a〜100dが伸びたときにアクチュエータユニット200’全体として捩じりが生じる原理を説明する図である。
図13に示すように、アクチュエータユニット200’は或る程度の距離であれば真っすぐに伸縮することが可能である。図13に示すように、それぞれの間隔リミット50a〜50dのワイヤー同士が当接するまで上下真っすぐに伸びることができる。さらに、図14に示すように、間隔リミッタ機構50a〜50dのワイヤー同士が引っ張り合い、それ以上、上下方向への移動は制限される。
FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining the principle that the actuator unit 200 ′ as a whole is twisted when the actuators 100a to 100d extend.
As shown in FIG. 13, the actuator unit 200 ′ can be expanded and contracted straight at a certain distance. As shown in FIG. 13, the wires can be extended straight up and down until the wires of the respective distance limits 50 a to 50 d come into contact with each other. Furthermore, as shown in FIG. 14, the wires of the interval limiter mechanisms 50a to 50d are pulled together, and the movement in the vertical direction is further restricted.

しかし、間隔リミッタ機構50a〜50dのワイヤーはまだ斜め方向には移動の余裕がある。そのため、さらに各々のアクチュエータ100a〜100dが伸びたときにアクチュエータユニット200’に捩じりが生じ始める。図14に示すように、各々のアクチュエータ100a〜100dが伸びるに従って間隔リミッタ機構50のワイヤーにより上下方向には移動できないが、まだマージンのある斜め方向に移動が続いていき、アクチュエータユニット200’が捩じれて行く。最後、間隔リミッタ機構50a〜50dのワイヤーが目一杯伸びきるとそこで完全に間隔リミッタ機構50によりアクチュエータユニット200’の動きが制止される。なお、弾性体60は各々のアクチュエータ100の軸に対して平行に設けられているため、弾性体60は斜め方向に弾性力を働かせている。   However, the wires of the interval limiter mechanisms 50a to 50d still have room for movement in the oblique direction. Therefore, when the actuators 100a to 100d further extend, the actuator unit 200 'begins to twist. As shown in FIG. 14, as the actuators 100a to 100d extend, they cannot be moved in the vertical direction by the wire of the interval limiter mechanism 50, but still move in an oblique direction with a margin, and the actuator unit 200 ′ is twisted. Go. Finally, when the wires of the distance limiter mechanisms 50a to 50d are fully extended, the movement of the actuator unit 200 'is completely stopped by the distance limiter mechanism 50. Since the elastic body 60 is provided in parallel to the axis of each actuator 100, the elastic body 60 exerts an elastic force in an oblique direction.

なお、アクチュエータユニット200’の長さが縮まる過程においては、斜めに働いている弾性体60の弾性力により捩じり運動の逆の動きを辿って戻ってゆき、図14から図13に示す動きの逆の動作となり、元の状態に戻る。   In the process of shortening the length of the actuator unit 200 ', the elastic body 60 acting obliquely moves back by following the reverse movement of the torsional movement, and the movement shown in FIGS. The operation is reversed and the original state is restored.

ここで、4本のアクチュエータ100a〜100dの伸縮を個別に制御することにより、それらの長さの比率A:B:C:Dを変えると単に捩じる運動ではなく、捩じりながら斜め方向に動くような複雑な捩じり運動が可能となる。   Here, by individually controlling the expansion and contraction of the four actuators 100a to 100d, changing their length ratio A: B: C: D is not a simple twisting motion, but a twisting oblique direction. A complex torsional motion that moves quickly is possible.

次に、実施例3として、上記実施例2に示した液圧駆動のアクチュエータユニット200や捩じり制御が可能なアクチュエータユニット200’を組み上げて構成した、パイプ管外壁などを移動するパイプ管昇降ロボット300の構成例を説明する。   Next, as a third embodiment, a pipe pipe ascending / descending moving on a pipe pipe outer wall constructed by assembling the hydraulically driven actuator unit 200 and the torsion-controllable actuator unit 200 'shown in the second embodiment. A configuration example of the robot 300 will be described.

なお、液圧駆動のアクチュエータユニット200や捩じり制御が可能なアクチュエータユニット200’を組み合わせてパイプ管外壁を登るロボット300を製作する組み合わせ方は多様であり、この実施例に示す構成には限定されない。   There are various combinations of manufacturing the robot 300 that climbs the outer wall of the pipe pipe by combining the hydraulically driven actuator unit 200 and the actuator unit 200 ′ capable of controlling torsion, and the configuration shown in this embodiment is limited. Not.

図15および図16は、実施例3のパイプ管昇降ロボット300の外観を模式的に示したものである。図15には正面図、平面図、右側面図が示されている。図16には背面図、底面図、左側面図が示されている。図15および図16に示すように、背面図は正面図と同様、底面図は平面図と同様、左側面図は右側面図と対照になっている。   15 and 16 schematically show the appearance of the pipe pipe lifting robot 300 of the third embodiment. FIG. 15 shows a front view, a plan view, and a right side view. FIG. 16 shows a rear view, a bottom view, and a left side view. As shown in FIGS. 15 and 16, the rear view is the same as the front view, the bottom view is the same as the plan view, and the left side view is contrasted with the right side view.

図15に見るように、パイプ管昇降ロボット300は、中央の連結機構である背骨部310、天板311、底板312、8つの把持機構320a〜320h、1つの把持機構に2つずつ合計16個のアクチュエータ容器330a1〜330h2(内部にアクチュエータ100が内蔵されている)、各アクチュエータ100の先端に設けられている合計16個のグリップ部340a1〜340h2を備えている。なお、パイプ管昇降ロボット300に対して液圧を供給する液圧供給機構や液圧を供給する液圧供給パイプなどの図示は省略した。   As shown in FIG. 15, the pipe pipe lifting robot 300 has a total of 16 pipe joint raising / lowering mechanisms, ie, a backbone 310, a top plate 311, a bottom plate 312, eight gripping mechanisms 320 a to 320 h, and one gripping mechanism. Actuator containers 330a1 to 330h2 (with the actuator 100 incorporated therein) and a total of 16 grip portions 340a1 to 340h2 provided at the tip of each actuator 100. Note that a hydraulic pressure supply mechanism that supplies hydraulic pressure to the pipe pipe lifting robot 300, a hydraulic pressure supply pipe that supplies hydraulic pressure, and the like are not shown.

連結機構である背骨部310は、いわゆるジャバラで覆われているが、その内部には実施例2で説明した液圧駆動のアクチュエータユニット200’(伸縮、曲がり、捩じりが可能なタイプ)が縦方向に2個直列に組み込まれており、それぞれのアクチュエータユニット200’aおよび200’bの内部には実施例2で説明したように4つのアクチュエータ100が組み込まれており、液圧駆動によりアクチュエータユニット200’は上下方向に伸縮したり、前後左右に曲がったり、左回りや右回りに捩じったりする動作が可能となっているものとする。なお、この構成例では液圧供給機構40は、アクチュエータユニット200’aについて4系統、アクチュエータユニット200’bについても4系統あるので8系統設けられているものとする。背骨部310は上段側の把持機構320a〜320dと下段側の把持機構320e〜320hの間を結ぶように設けられている。   The spine portion 310 serving as a coupling mechanism is covered with a so-called bellows, and the hydraulically driven actuator unit 200 ′ (a type capable of expansion, contraction, bending, and twisting) described in the second embodiment is contained therein. Two actuators are incorporated in series in the vertical direction, and four actuators 100 are incorporated in the actuator units 200′a and 200′b as described in the second embodiment. It is assumed that the unit 200 ′ can be operated to expand and contract in the vertical direction, to bend in the front and rear directions and to the left and to the left and to the right. In this configuration example, the hydraulic pressure supply mechanism 40 includes four systems for the actuator unit 200'a and four systems for the actuator unit 200'b, so that eight systems are provided. The spine portion 310 is provided so as to connect the upper side holding mechanisms 320a to 320d and the lower side holding mechanisms 320e to 320h.

天板311と底板312と8個の把持機構320a〜320hと16個のアクチュエータ容器330a1〜330h2は一体化されている。素材としては、例えば、アルミニウムやステンレス鋼などの金属やプラスチックなど或る程度の剛性を備えたものが採用されており、ロボット300の構造的強度が確保されている。   The top plate 311, the bottom plate 312, the eight gripping mechanisms 320a to 320h, and the sixteen actuator containers 330a1 to 330h2 are integrated. As the material, for example, a material having a certain degree of rigidity such as a metal such as aluminum or stainless steel or plastic is adopted, and the structural strength of the robot 300 is ensured.

16個のアクチュエータ容器330a1〜330h2は、内部にアクチュエータ100が内蔵されている。アクチュエータ100の基本的構造は実施例1で説明したアクチュエータ100で良い。図17(a)は把持機構内のアクチュエータ100の水平断面構造を分かりやすく示した図である。アクチュエータ容器330a1〜330h2の内部は中空となっており、その中空部分に実施例1に示したアクチュエータ100が内蔵されている。   The 16 actuator containers 330a1 to 330h2 incorporate the actuator 100 therein. The basic structure of the actuator 100 may be the actuator 100 described in the first embodiment. FIG. 17A is a diagram showing the horizontal sectional structure of the actuator 100 in the gripping mechanism in an easily understandable manner. The inside of the actuator containers 330a1 to 330h2 is hollow, and the actuator 100 shown in the first embodiment is built in the hollow portion.

グリッパー340はアクチュエータの先端に取り付けられた部材であり、例えば、グリッパー340の内面形状は、パイプ等の円筒外壁面に対応する凹型となっており、パイプ管の外壁面をしっかりとグリップできるように適した内面形状となっている。   The gripper 340 is a member attached to the tip of the actuator. For example, the inner surface shape of the gripper 340 is a concave shape corresponding to a cylindrical outer wall surface such as a pipe so that the outer wall surface of the pipe tube can be gripped firmly. It has a suitable inner shape.

対向し合うグリッパー340が近づき合うことでパイプ管外壁面をしっかりとグリップし、両者が離れ合うことでパイプ外壁面を解放する。なお、間隔リミッタ50があるので、グリッパーが近づき合っても衝突することはない。   When the grippers 340 facing each other come close to each other, the outer wall surface of the pipe pipe is firmly gripped, and when the grippers 340 are separated from each other, the outer wall surface of the pipe is released. Since there is an interval limiter 50, there is no collision even when the grippers approach each other.

図17(b)は液圧駆動によりアクチュエータ100を伸縮させてグリップ部340a1〜340h2を押し出した様子を示す図である。つまり、液圧供給機構の液圧制御によりグリップ部340a1〜340h2が押し出されたり引っ込んだりする動きとなる。なお、16個のアクチュエータ100それぞれには実施例1に示したように液圧供給機構40が1つずつ必要であるので16系統の液圧供給機構40が設けられている。   FIG. 17B is a diagram illustrating a state in which the actuator 100 is expanded and contracted by hydraulic driving and the grip portions 340a1 to 340h2 are pushed out. That is, the grip portions 340a1 to 340h2 are pushed or retracted by the hydraulic pressure control of the hydraulic pressure supply mechanism. Since each of the 16 actuators 100 requires one hydraulic pressure supply mechanism 40 as shown in the first embodiment, 16 hydraulic pressure supply mechanisms 40 are provided.

もし、このグリッパー340の間にパイプ等が存在する場合、図17(b)に示すように、各々のグリッパー340はパイプ管をしっかり挟持する。なお、パイプ管の外壁面をグリップし始めるとパイプ管外壁面からの抗力を受け始め、弾力体60の弾性力とパイプの外壁面から受ける抗力の総計がアクチュエータの液圧による押圧力がバランスすると動きが止まる。つまり、パイプの外壁面から受ける抗力Fが得られ、パイプの外壁面とグリッパー331表面との摩擦係数がμとすると“μF”の摩擦力が得られることとなり、しっかりとパイプ外壁面をグリップすることができる。   If a pipe or the like exists between the grippers 340, each gripper 340 firmly holds the pipe tube as shown in FIG. When the outer wall surface of the pipe pipe starts to be gripped, it starts to receive a drag force from the outer pipe wall surface, and the total of the elastic force of the elastic body 60 and the drag force received from the outer wall surface of the pipe balances the pressing force due to the hydraulic pressure of the actuator. The movement stops. That is, the drag force F received from the outer wall surface of the pipe is obtained, and if the friction coefficient between the outer wall surface of the pipe and the surface of the gripper 331 is μ, a friction force of “μF” is obtained, and the pipe outer wall surface is gripped firmly. be able to.

以下、パイプ管昇降ロボット300の動作の概略を説明する。
この例では平行して配設されている2本のパイプAおよびパイプBの間をグリップしながら上方へ登ってゆく動作を説明する。
なお、ここでは説明を簡単にするために、液圧駆動機構40により与えられる液圧は、後述するようにグリッパー340でパイプAまたはパイプBをしっかりとグリップするに十分な押圧力を生じる液圧“オン”とグリッパー340の押圧力がなくなり弾性体60による弾性力によりグリッパーが引っ込む“オフ”の2値制御として説明する。
Hereinafter, an outline of the operation of the pipe pipe lifting robot 300 will be described.
In this example, an operation of climbing upward while gripping between two pipes A and B arranged in parallel will be described.
In order to simplify the description, the hydraulic pressure applied by the hydraulic drive mechanism 40 is a hydraulic pressure that generates a sufficient pressing force to firmly grip the pipe A or the pipe B with the gripper 340 as will be described later. This will be described as binary control of “ON” and “OFF” in which the pressing force of the gripper 340 disappears and the gripper is retracted by the elastic force of the elastic body 60.

図18(a)〜図24(a)は、実施例3のロボット300が、2本平行に並べられたパイプ管の外壁を登る動作の例を示す図である。図18(a)から図21(a)までは1つのパイプ管を左右一方のグリッパー(ここでは左側)によりグリップしつつ上方へ登っていく基本動作を示すものである、図21(b)から図24(a)までは一方のパイプ管から他方のパイプ管に移動する場合の基本動作を示すものである。各図とも、左側にパイプ昇降ロボット300を正面から見た図、右上に上段側の把持機構320およびグリッパー340の状態を平面から見た図、右下に下段側の把持機構320およびグリッパー340の状態を平面から見た図となっている。   FIG. 18A to FIG. 24A are diagrams illustrating an example of an operation in which the robot 300 according to the third embodiment climbs the outer wall of two pipe pipes arranged in parallel. FIGS. 18 (a) to 21 (a) show the basic operation of climbing upward while gripping one pipe pipe with the left and right grippers (here, the left side), from FIG. 21 (b). FIG. 24A shows the basic operation when moving from one pipe pipe to the other pipe pipe. In each figure, the pipe lifting robot 300 is seen from the front on the left side, the upper side holding mechanism 320 and the gripper 340 are seen from the top, and the lower side holding mechanism 320 and gripper 340 are shown on the lower right. It is the figure which looked at the state from the plane.

まず、図18(a)の状態は初期状態であり、上段の把持機構320aから押し出されたグリッパー340aと把持機構320bから押し出されたグリッパー340bにより左側にあるパイプ管Aを挟持し、また、下段の把持機構320eから押し出されたグリッパー340eと把持機構320fから押し出されたグリッパー340fにより左側にあるパイプ管Aを挟持して自重を支えた状態となっている。把持機構320aと把持機構320bと把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧が印加されて“オン”の状態であり、図18(a)の右上及び右下の図に示すように、上下段ともパイプ管Aをしっかりとグリップしている状態となっている。   18A is an initial state, and the pipe pipe A on the left side is held between the gripper 340a pushed out from the upper gripping mechanism 320a and the gripper 340b pushed out from the gripping mechanism 320b. The pipe pipe A on the left side is sandwiched between the gripper 340e pushed out from the gripping mechanism 320e and the gripper 340f pushed out from the gripping mechanism 320f to support its own weight. The hydraulic pressure is applied from the hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320a, the gripping mechanism 320b, the gripping mechanism 320e, and the gripping mechanism 320f, and is in the “on” state. As shown, the pipe tube A is firmly gripped in both the upper and lower stages.

次に、図18(b)の状態に移る。図18(b)の状態は、パイプの上方へ進むために上段の把持機構320aのグリッパー340aおよび把持機構320bのグリッパー340bのグリップを解放した状態である。つまり、図18(b)の状態は下段の把持機構320cから押し出されたグリッパー340cと把持機構320dから押し出されたグリッパー340dのみによりパイプ管を挟持して自重を支えた状態となっている。把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路の液圧印加が停止されて“オフ”状態となり、把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧が印加された“オン”状態であり、図18(b)の右上の図に示すように、上段はパイプ管Aのグリップを解放しており、図18(a)の右下の図に示すように、下段はパイプ管Aをしっかりとグリップしている状態となっている。なお、この状態では、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’b内のアクチュエータ100には液圧がかかっていないが、第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込んでいるので背骨部310が横方向や斜め方向に曲がったり垂れたりすることはなく直立した状態が維持される。   Next, the state of FIG. The state of FIG. 18B is a state in which the grips of the gripper 340a of the upper gripping mechanism 320a and the gripper 340b of the gripping mechanism 320b are released in order to advance upward of the pipe. That is, the state of FIG. 18B is a state in which the pipe tube is held only by the gripper 340c pushed out from the lower gripping mechanism 320c and the gripper 340d pushed out from the gripping mechanism 320d to support its own weight. The hydraulic pressure application of the hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320a and the gripping mechanism 320b is stopped to be in the “off” state, and the hydraulic pressure is applied from the hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320e and the gripping mechanism 320f. As shown in the upper right figure of FIG. 18B, the upper stage releases the grip of the pipe pipe A, and as shown in the lower right figure of FIG. The pipe pipe A is firmly gripped. In this state, no hydraulic pressure is applied to the actuator unit 200 ′ a in the spine 310 and the actuator 100 in the actuator unit 200 ′ b, but the second fitting is performed in the first fitting edge 15. Since the edge 25 is fitted, the spine portion 310 is not bent or drooped in the lateral direction or the oblique direction, and the upright state is maintained.

次に、図19(a)の状態に移る。図19(a)の状態は、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’b内のアクチュエータ100に対する液圧供給機構40により液圧が均等に加えられ、背骨部310が伸びた状態である。アクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’bが液圧供給機構により均等な液圧が印加された場合に真っすぐに伸びる原理は実施例2において説明したとおりである。図19(a)左側の図に示すように、背骨部310が伸び、上段側の把持機構の高さが高い位置に到達している。   Next, the state of FIG. In the state of FIG. 19A, the hydraulic pressure is uniformly applied by the hydraulic pressure supply mechanism 40 to the actuator unit 200′a in the spine 310 and the actuator 100 in the actuator unit 200′b, and the spine 310 is extended. State. The principle that the actuator unit 200'a and the actuator unit 200'b extend straight when an equal hydraulic pressure is applied by the hydraulic pressure supply mechanism is as described in the second embodiment. As shown in the diagram on the left side of FIG. 19 (a), the spine portion 310 extends and reaches the position where the height of the grip mechanism on the upper stage side is high.

次に、図19(b)は、上段の把持機構320aのグリッパー340aおよび把持機構320bのグリッパー340bを押し出してパイプ管Aをグリップし直した状態である。つまり、背骨310が伸びて上段の把持機構が到達した箇所をしっかりとグリップする動作である。把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路が液圧を供給して“オン”状態となり、グリッパー340aとグリッパー340bを押し出してパイプ管Aを挟持した状態となる。   Next, FIG. 19B shows a state where the gripper 340a of the upper gripping mechanism 320a and the gripper 340b of the gripping mechanism 320b are pushed out and the pipe pipe A is gripped again. That is, it is an operation of firmly gripping the portion where the spine 310 is extended and the upper gripping mechanism has reached. The hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320a and the gripping mechanism 320b supplies the hydraulic pressure to be in an “on” state, and pushes the gripper 340a and the gripper 340b to sandwich the pipe pipe A.

次に、図20(a)の状態に移る。図20(a)の状態は、パイプの上方へ進むために下段の把持機構320eのグリッパー340eおよび把持機構320fのグリッパー340fのグリップを解放した状態である。つまり、図20(a)の状態は上段の把持機構320aから押し出されたグリッパー340aと把持機構320bから押し出されたグリッパー340bのみによりパイプ管Aを挟持して自重を支えた状態となっている。つまり把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路の液圧印加が印加された“オン”状態であり、把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧印加が停止された“オフ”状態であり、図20(a)の右上の図に示すように、上段はパイプ管Aをしっかりとグリップしている状態となり、図20(a)の右下の図に示すように、下段はパイプ管Aのグリップを解放している。   Next, the state of FIG. The state of FIG. 20A is a state in which the grips of the gripper 340e of the lower gripping mechanism 320e and the gripper 340f of the gripping mechanism 320f are released to advance upward of the pipe. That is, the state of FIG. 20A is a state in which the pipe pipe A is held only by the gripper 340a pushed out from the upper gripping mechanism 320a and the gripper 340b pushed out from the gripping mechanism 320b to support its own weight. That is, the hydraulic pressure application of the hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320a and the gripping mechanism 320b is in the “on” state, and the hydraulic pressure application is stopped from the hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320e and the gripping mechanism 320f. As shown in the upper right diagram of FIG. 20A, the upper stage is in a state where the pipe pipe A is firmly gripped, as shown in the lower right diagram of FIG. 20A. As described above, the lower stage releases the grip of the pipe pipe A.

次に、図20(b)の状態に移る。図20(b)の状態は、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’b内のアクチュエータ100に対する液圧供給機構により液圧印加が停止され、背骨部310が縮んだ状態である。液圧印加が停止されると弾性体60の弾性力によりアクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’bが縮む原理は実施例2において説明したとおりである。図20(b)左側の図に示すように、背骨部310が縮んで、下段側の把持機構の高さが上に上がる。なお、アクチュエータユニット200’aおよび200’b内のアクチュエータ100において第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25が嵌合し合う。   Next, the state of FIG. The state of FIG. 20B is a state in which the application of hydraulic pressure is stopped by the hydraulic pressure supply mechanism for the actuator unit 200′a in the spine 310 and the actuator 100 in the actuator unit 200′b, and the spine 310 is contracted. is there. The principle that the actuator unit 200'a and the actuator unit 200'b contract by the elastic force of the elastic body 60 when the hydraulic pressure application is stopped is as described in the second embodiment. As shown in the diagram on the left side of FIG. 20B, the spine portion 310 contracts, and the height of the lower-side gripping mechanism rises upward. The first fitting edge 15 and the second fitting edge 25 are fitted in the actuator 100 in the actuator units 200'a and 200'b.

次に、図21(a)の状態に移る。図21(a)の状態は、下段の把持機構320eから押し出されたグリッパー340eと把持機構320fから押し出されたグリッパー340fにより左側にあるパイプ管Aを挟持し直し、上段下段両方の把持機構320に対する液圧供給機構による液圧が“オン”状態となってグリッパー340によりパイプ管Aを挟持して自重を支えた状態となっている。これは図18(a)の状態と同じ状態である。つまり、パイプ外壁昇降ロボット300は、図18(a)から図21(a)までが1サイクルとなって、いわゆる“尺取り虫”のように上方に登ってゆくことができる。   Next, the state of FIG. In the state shown in FIG. 21A, the pipe pipe A on the left side is re-clamped by the gripper 340e pushed out from the lower gripping mechanism 320e and the gripper 340f pushed out from the gripping mechanism 320f. The hydraulic pressure by the hydraulic pressure supply mechanism is in the “on” state, and the pipe tube A is held by the gripper 340 to support its own weight. This is the same state as in FIG. That is, the pipe outer wall raising / lowering robot 300 can be climbed upward like a so-called “scale insect” in one cycle from FIG. 18A to FIG. 21A.

次に、グリップして登っているパイプ管Aから隣のパイプ管Bへの移動動作について説明する。本発明のパイプ外壁昇降ロボット300に用いている背骨部310は実施例2で説明したアクチュエータユニット200’を採用しており、伸縮制御のみならず、屈曲制御、捩じり制御が可能であるので、グリップしているパイプ管Aの周囲に他のパイプ管があればそのパイプ管に移動することが可能な場合がある。   Next, the movement operation from the pipe pipe A that is climbing up to the adjacent pipe pipe B will be described. The spine 310 used in the pipe outer wall lifting robot 300 of the present invention employs the actuator unit 200 ′ described in the second embodiment, and is capable of bending control and torsion control as well as expansion and contraction control. If there is another pipe pipe around the gripped pipe pipe A, it may be possible to move to that pipe pipe.

まず、図21(b)の状態は、パイプの上方へ進むために上段の把持機構320aのグリッパー340aおよび把持機構320bのグリッパー340bのグリップを解放した状態である。つまり、図21(b)の状態は下段の把持機構320cから押し出されたグリッパー340cと把持機構320dから押し出されたグリッパー340dのみによりパイプ管を挟持して自重を支えた状態となっている。把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路の液圧印加が停止されて“オフ”状態となり、把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧が印加された“オン”状態であり、図21(b)の右上の図に示すように、上段はパイプ管Aのグリップを解放しており、図21(b)の右下の図に示すように、下段はパイプ管Aをしっかりとグリップしている状態となっている。なお、この状態では、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよび200’b内のアクチュエータ100には液圧がかかっていないが、第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込んでいるので背骨部310が横方向や斜め方向に曲がったり垂れたりすることはなく直立した状態が維持される。   First, the state of FIG. 21B is a state in which the grips of the gripper 340a of the upper gripping mechanism 320a and the gripper 340b of the gripping mechanism 320b are released in order to proceed upward of the pipe. That is, the state of FIG. 21B is a state in which the pipe tube is held only by the gripper 340c pushed out from the lower gripping mechanism 320c and the gripper 340d pushed out from the gripping mechanism 320d to support its own weight. The hydraulic pressure application of the hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320a and the gripping mechanism 320b is stopped to be in the “off” state, and the hydraulic pressure is applied from the hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320e and the gripping mechanism 320f. As shown in the upper right figure of FIG. 21 (b), the upper stage releases the grip of the pipe pipe A, and as shown in the lower right figure of FIG. The pipe pipe A is firmly gripped. In this state, no hydraulic pressure is applied to the actuators 100 ′ a and 200 ′ b in the spine 310, but the second fitting edge 15 is included in the first fitting edge 15. Since 25 is fitted, the spine portion 310 is not bent or drooped in the lateral direction or the oblique direction, and the upright state is maintained.

次に、図22(a)の状態に移る。図22(a)の状態は、背骨部31の2つのアクチュエータユニット200’aおよび200’bの屈曲制御を行い、上段の把持機構320をパイプ管A側からパイプ管B側へ移動させる。   Next, the state of FIG. In the state of FIG. 22A, the bending control of the two actuator units 200'a and 200'b of the spine 31 is performed, and the upper holding mechanism 320 is moved from the pipe tube A side to the pipe tube B side.

背骨部310の下側のアクチュエータユニット200’bにおいて、液圧供給機構によって左側に位置するアクチュエータの液圧の方が右側に位置するアクチュエータの液圧よりも大きくなるように印加すれば、アクチュエータユニット200’b内のアクチュエータ100内部において第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25の嵌合が解かれた後、実施例2に説明したように右側に向かって屈曲することとなる。また、背骨部310の上側のアクチュエータユニット200’aにおいて、液圧供給機構によって左側に位置するアクチュエータの液圧よりも右側に位置するアクチュエータの液圧の方が大きくなるように印加すれば、アクチュエータユニット200’a内のアクチュエータ100内部において第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25の嵌合が解かれた後、実施例2に説明したように左側に向かって屈曲することとなる。   If the hydraulic pressure of the actuator located on the left side is applied by the hydraulic pressure supply mechanism so that the hydraulic pressure of the actuator located on the left side is larger than the hydraulic pressure of the actuator located on the right side in the actuator unit 200′b below the spine 310. After the fitting of the first fitting edge 15 and the second fitting edge 25 is released inside the actuator 100 in 200′b, the bending is performed toward the right side as described in the second embodiment. . In addition, in the actuator unit 200′a on the upper side of the spine 310, if the hydraulic pressure of the actuator located on the right side is applied to be larger than the hydraulic pressure of the actuator located on the left side by the hydraulic pressure supply mechanism, After the first fitting edge 15 and the second fitting edge 25 are unfitted in the actuator 100 in the unit 200′a, and bent toward the left side as described in the second embodiment. Become.

ここで、背骨部310の下側のアクチュエータユニット200’bの右側への屈曲量と、背骨部310の上側のアクチュエータユニット200’aの左側への屈曲量とを調整すれば、背骨部310全体の曲がりは図22(a)に示したように制御することは可能であり、上段の把持機構320cのグリッパー340c、把持機構320dのグリッパー340dがパイプ管Bに対面する位置まで移動する。   Here, if the amount of bending of the actuator unit 200′b on the lower side of the spine portion 310 to the right side and the amount of bending of the actuator unit 200′a on the upper side of the spine portion 310 to the left side are adjusted, the entire spine portion 310 is obtained. 22A can be controlled as shown in FIG. 22A, and the gripper 340c of the upper gripping mechanism 320c and the gripper 340d of the gripping mechanism 320d move to a position facing the pipe B.

なお、微調整が必要な場合、アクチュエータユニット200’aやアクチュエータユニット200’a内部の各アクチュエータの液圧を微調整し、屈曲量を調整すれば良い。なお、アクチュエータ内部の液圧の制御時間やピストン体30の曲がりのダンパー的な役割により、パイプ壁面昇降ロボット300の上段全体が緩やかにパイプBの方に移動し、振り子のように勢いよく移動してパイプBにぶつかるということはない。   If fine adjustment is required, the amount of bending may be adjusted by finely adjusting the hydraulic pressure of each actuator in the actuator unit 200'a and the actuator unit 200'a. The entire upper stage of the pipe wall raising / lowering robot 300 moves slowly toward the pipe B due to the control time of the hydraulic pressure inside the actuator and the bending function of the bending of the piston body 30, and moves vigorously like a pendulum. You won't hit pipe B.

次に、図22(b)の状態に移る。図22(b)の状態は、把持機構320c,把持機構320dの内部にあるアクチュエータの液圧が“オフ”から“オン”に変化し、内部のアクチュエータ100が伸びてそれぞれのグリッパー340c,340dが前面に押し出され、パイプ管Bをしっかりとグリップした状態である。   Next, the state of FIG. In the state of FIG. 22B, the hydraulic pressure of the actuators inside the gripping mechanism 320c and the gripping mechanism 320d changes from “off” to “on”, and the internal actuator 100 extends to cause the grippers 340c and 340d to move. It is pushed out to the front and the pipe tube B is firmly gripped.

次に、図23(a)の状態に移る。図23(a)の状態は、パイプ管Bの方へ下段側の把持機構も移動するために下段の把持機構320eのグリッパー340eおよび把持機構320fのグリッパー340fのグリップを解放した状態である。つまり、図23(a)の状態は上段の把持機構320aから押し出されたグリッパー340aと把持機構320bから押し出されたグリッパー340bのみによりパイプ管Bを挟持して自重を支えた状態となっている。つまり把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路の液圧印加が印加された“オン”状態であり、把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧印加が停止された“オフ”状態であり、図23(a)の右上の図に示すように、上段はパイプ管Bをしっかりとグリップしている状態となり、図23(a)の右下の図に示すように、下段はパイプ管Aのグリップを解放している。   Next, the state of FIG. The state of FIG. 23A is a state in which the gripper 340e of the lower gripping mechanism 320e and the gripper 340f of the gripping mechanism 320f are released because the lower gripping mechanism also moves toward the pipe tube B. That is, the state of FIG. 23A is a state in which the pipe tube B is held only by the gripper 340a pushed out from the upper gripping mechanism 320a and the gripper 340b pushed out from the gripping mechanism 320b to support its own weight. That is, the hydraulic pressure application of the hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320a and the gripping mechanism 320b is in the “on” state, and the hydraulic pressure application is stopped from the hydraulic pressure supply circuit corresponding to the gripping mechanism 320e and the gripping mechanism 320f. As shown in the upper right figure of FIG. 23A, the upper stage is in a state where the pipe pipe B is firmly gripped, as shown in the lower right figure of FIG. 23A. As described above, the lower stage releases the grip of the pipe pipe A.

なお、アクチュエータユニット200’aおよび200’b内部の各アクチュエータ100の液圧は図22の状態と同じ液圧で維持されている限り、背骨部310の屈曲は変化しない。   As long as the hydraulic pressure of each actuator 100 inside the actuator units 200'a and 200'b is maintained at the same hydraulic pressure as in the state of FIG. 22, the bending of the spine 310 does not change.

次に、図23(b)の状態に移る。図23(b)の状態は、背骨部310のアクチュエータユニット200’a、200’bの液圧供給機構による液圧供給が停止され、内部の弾性体60の弾性力によりアクチュエータユニット200’a、200’bが縮んだ状態となっている。背骨部310のアクチュエータユニット200’a、200’bは縮むと図23(b)に示すように短く真っすぐな状態に戻る。なお、アクチュエータ内部の液圧の制御時間やピストン体30の曲がりのダンパー的な役割により、パイプ壁面昇降ロボット300の下段全体が緩やかにパイプBの方に移動し、振り子のように勢いよく移動してパイプBにぶつかるということはない。   Next, the state moves to FIG. In the state of FIG. 23 (b), the hydraulic pressure supply by the hydraulic pressure supply mechanism of the actuator units 200′a and 200′b of the spine 310 is stopped, and the actuator unit 200′a, 200'b is in a contracted state. When the actuator units 200'a and 200'b of the spine 310 are contracted, they return to a short and straight state as shown in FIG. The lower part of the pipe wall raising / lowering robot 300 moves slowly toward the pipe B due to the control time of the hydraulic pressure inside the actuator and the damper function of the bending of the piston body 30, and moves vigorously like a pendulum. You won't hit pipe B.

なお、この状態では、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよび200’b内のアクチュエータ100において第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込む。   In this state, the second fitting edge 25 is fitted into the first fitting edge 15 in the actuators 100 ′ a and 200 ′ b in the spine 310.

最後に図24(a)に示すように、下段の把持機構320eと把持機構320fに対する液圧供給機構による液圧供給を“オン”状態とし、下段の把持機構320eからグリッパー340eを押し出し、把持機構320fからグリッパー340fを押し出して、パイプ管Bを挟持する。これで図21(b)の状態で左側のパイプ管Aにグリップして自重を支えていたパイプ壁面昇降ロボット300が、右側のパイプ管Bに移動してグリップした状態となる。   Finally, as shown in FIG. 24A, the hydraulic pressure supply by the hydraulic pressure supply mechanism to the lower gripping mechanism 320e and the gripping mechanism 320f is turned on, and the gripper 340e is pushed out from the lower gripping mechanism 320e to hold the gripping mechanism. The gripper 340f is pushed out from 320f, and the pipe pipe B is clamped. 21B, the pipe wall lifting robot 300 that grips the left pipe pipe A and supports its own weight in the state shown in FIG. 21B moves to the right pipe pipe B and grips it.

以上、パイプ外壁昇降ロボット300は、図21(b)から図24(a)までが1サイクルとなって、パイプA側からパイプB側へ渡るように移動することができる。   As described above, the pipe outer wall lifting robot 300 can move from the pipe A side to the pipe B side in one cycle from FIG. 21 (b) to FIG. 24 (a).

なお、この例では、パイプAとパイプBの間隔が、把持機構320の幅よりも広いものであったため、図18(a)から図21(b)の動作例は、いわゆる片側(左側)のグリップだけでいわゆる“尺取り虫”の把持機構ように登ってゆく例であったが、左側把持機構320と右側の把持機構320の間隔とパイプAとパイプBの間隔が合致し合うもので把持機構あれば、グリッパー340a,340b,340e,340fがパイプ管Aをグリップし、グリッパー340c,340d,340g,340hがパイプ管Bを掴みながら、いわゆる両側(左右)のグリップで“尺取り虫”のように登ってゆくことができる。   In this example, since the interval between the pipe A and the pipe B is wider than the width of the gripping mechanism 320, the operation examples of FIGS. 18 (a) to 21 (b) are so-called one side (left side). In this example, the gripping mechanism climbs like a gripping mechanism for a so-called “scale insect”. However, there is a gripping mechanism in which the distance between the left gripping mechanism 320 and the right gripping mechanism 320 and the distance between the pipe A and pipe B match each other. For example, the grippers 340a, 340b, 340e, and 340f grip the pipe tube A, and the grippers 340c, 340d, 340g, and 340h climb the pipe tube B while climbing like a “scale insect” with the grips on both sides (left and right). I can go.

実施例4として、本発明の液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成した壁面を吸着しながら移動する壁面移動ロボット400の構成例を説明する。   As a fourth embodiment, a configuration example of a wall surface moving robot 400 that moves while adsorbing a wall surface formed by assembling the hydraulically driven actuator units 200 and 200 'of the present invention will be described.

なお、上記の実施例1に示した液圧駆動のアクチュエータ100や、実施例2に示した液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’を組み合わせて壁面を移動する壁面移動ロボット400を製作する組み合わせ方は多様であり、この実施例に示す構成には限定されない。   In addition, the combination method of manufacturing the wall surface mobile robot 400 that moves the wall surface by combining the hydraulic drive actuator 100 shown in the first embodiment and the hydraulic drive actuator units 200 and 200 ′ shown in the second embodiment. Are various, and are not limited to the configuration shown in this embodiment.

図25および図26は、実施例4の壁面移動ロボット400の外観を模式的に示した6面図である。図25には平面図、正面図、右側面図が示されており、図26には底面図、背面図、左側面図が示されている。なお、液圧供給機構の図示は省略している。   25 and 26 are six-sided views schematically showing the appearance of the wall surface mobile robot 400 of the fourth embodiment. FIG. 25 shows a plan view, a front view, and a right side view, and FIG. 26 shows a bottom view, a rear view, and a left side view. The illustration of the hydraulic pressure supply mechanism is omitted.

図25および図26に示すように、壁面移動ロボット400は、連結機構である背骨部410、サンクション機構420、吸盤部430を備えた構造となっている。   As shown in FIG. 25 and FIG. 26, the wall surface mobile robot 400 has a structure including a spine 410, a suction mechanism 420, and a suction cup 430, which are connection mechanisms.

連結機構である背骨部410の内部には実施例2に説明したアクチュエータユニット200’が組み込まれており、その動きなどは実施例3のパイプ昇降ロボット300の背骨部310と同様で良くここでの説明は省略する。背骨部410の上端にはシャーシ411、下端にはシャーシ412が設けられており、背骨部410は上段の吸盤部430a〜430bと下段の吸盤部430c〜430dの間に設けられている。   The actuator unit 200 ′ described in the second embodiment is incorporated in the spine 410, which is a coupling mechanism, and its movement and the like may be the same as those of the spine 310 of the pipe lifting robot 300 of the third embodiment. Description is omitted. A chassis 411 is provided at the upper end of the spine 410, and a chassis 412 is provided at the lower end. The spine 410 is provided between the upper suction cups 430a to 430b and the lower suction cups 430c to 430d.

サンクション機構420は内部にエアーを吸引する機構が内蔵されており、図示は簡単に外形のみを示している。この例では円盤形となっている。なお、この構成例ではサンクション機構の駆動はポンプであり、水圧駆動ではない。また、エアーパイプ等のエアーの径路の図示は省略している。   The suction mechanism 420 has a built-in mechanism for sucking air, and only the outer shape is shown in the drawing. In this example, it has a disk shape. In this configuration example, the drive of the suction mechanism is a pump, not a hydraulic drive. Also, the illustration of air paths such as air pipes is omitted.

吸盤部430は、例えば、ゴム製の吸盤431であり、サンクション機構420と連通しており、気密性が確保されている。サンクション機構420が吸盤部430内部の気圧を調整することができるものとなっている。サンクション機構420の吸引により吸盤431内部の気圧がさがって生じる吸引力Fにより、吸盤431と壁面の間には摩擦力が生じることとなる。   The suction cup portion 430 is, for example, a rubber suction cup 431 and communicates with the suction mechanism 420 to ensure airtightness. The suction mechanism 420 can adjust the pressure inside the suction cup 430. A frictional force is generated between the suction cup 431 and the wall surface by the suction force F generated by reducing the atmospheric pressure inside the suction cup 431 by the suction of the suction mechanism 420.

図25および図26に示すように、この壁面移動ロボット400は、上段下段2つのシャーシ411、412に左右2つずつのサンクション機構420a〜420dと、吸盤部430a〜430dが設けられており、エアー吸引は少なくとも上段下段の2系統、すべての吸盤を個別に制御する場合、4系統の制御となる。   As shown in FIG. 25 and FIG. 26, this wall surface mobile robot 400 is provided with two left and right suction mechanisms 420a to 420d and suction cups 430a to 430d in two upper and lower chassis 411 and 412. Suction is at least two systems in the upper and lower stages, and four systems when all the suction cups are individually controlled.

サンクション機構420と吸盤部430により生じる吸引力としては、ロボット400が壁面を移動するために上段のサンクション機構420a,420bの2つの吸盤部430a,430bのみ、または、下段のサンクション機構420c,420dの2つの吸盤部430c,430dにより発生する摩擦力でロボット400の自重を支えられるものであれば良い。後述するように、壁面移動中において一時的に、上段のみのサンクション機構420a,420bの2つの吸盤部430a,430bのみで自重を支えたり、下段のサンクション機構420c,420dの2つの吸盤部430c,430dのみで自重を支えたりする必要があるからである。   The suction force generated by the suction mechanism 420 and the suction cup 430 includes only the two suction cups 430a and 430b of the upper suction mechanisms 420a and 420b or the lower suction mechanisms 420c and 420d for the robot 400 to move on the wall surface. What is necessary is just to be able to support the own weight of the robot 400 by the frictional force generated by the two suction cups 430c and 430d. As will be described later, during the movement of the wall surface, the weight is temporarily supported only by the two suction cups 430a and 430b of only the upper suction mechanisms 420a and 420b, or the two suction cups 430c of the lower suction mechanisms 420c and 420d are supported. This is because it is necessary to support its own weight only by 430d.

以下、壁面移動ロボット400の壁面移動動作の概略を説明する。
この例では垂直な壁面を吸引しながら上方へ登ってゆく動作を説明する。
図27(A)の左図は、吸盤部430a〜430dの内部にあるサンクション機構420a〜420dがエアーを吸引し、各吸盤部430a〜430dにより壁面をしっかりと吸着している状態である。
Hereinafter, an outline of the wall surface movement operation of the wall surface mobile robot 400 will be described.
In this example, an operation of climbing upward while sucking a vertical wall surface will be described.
The left figure of FIG. 27 (A) is a state where the suction mechanisms 420a to 420d inside the suction cups 430a to 430d suck air and the suction cups 430a to 430d are firmly adsorbing the wall surfaces.

図27(A)の右図は、上側にある吸盤部430a,430bのサンクション機構430a,430bが吸引を停止して吸着状態から解放した後、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’b内のそれぞれのアクチュエータの液圧が“0”から或る値“Y”になり、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’bが伸びた状態である。なお、下側にある吸盤部430c,430dの内部にあるサンクション機構420c,420dは吸引を維持しており、壁面をしっかりと吸着しており、ここでは、2つの吸盤部430c,430dの吸着力により壁面移動ロボット400の自重を支えられる摩擦力が得られる程度の吸着力であるものとする。   The right view of FIG. 27A shows the actuator units 200′a, 200 ′ inside the spine 410 after the suction mechanisms 430a, 430b of the suction cups 430a, 430b on the upper side stop the suction and release from the suction state. The hydraulic pressure of each actuator in b has changed from “0” to a certain value “Y”, and the actuator units 200′a and 200′b in the spine 410 are extended. The suction mechanisms 420c and 420d inside the suction cups 430c and 430d on the lower side maintain the suction, and firmly adsorb the wall surfaces. Here, the suction force of the two suction cups 430c and 430d It is assumed that the suction force is such that a frictional force capable of supporting the weight of the wall mobile robot 400 is obtained.

図27(B)左図は、図27(A)右図の後、上段にある吸盤部430a,430bのサンクション機構420a,420bが吸引を開始して上段にある吸盤部430a,430bでしっかりと吸引し、自重を支えられる状態とする。また、下段にある吸盤部430c,430dのサンクション機構420c,420dが吸引を停止して下段にある吸盤部430c,430dを吸着状態から解放した状態である。   The left view of FIG. 27 (B) is the same as the right view of FIG. 27 (A), and the suction mechanisms 420a, 420b of the upper suction cups 430a, 430b start suction, and the upper suction cups 430a, 430b firmly Suction is performed so that its own weight can be supported. Further, the suction mechanisms 420c and 420d of the lower suction cups 430c and 430d stop the suction, and the lower suction cups 430c and 430d are released from the suction state.

図27(B)右図は、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’b内のそれぞれのアクチュエータの液圧が“Y”から“0”になり、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’bが縮んだ状態である。   The right view of FIG. 27B shows that the hydraulic pressure of each actuator in the actuator units 200′a and 200′b inside the spine 410 changes from “Y” to “0”, and the actuator unit 200 inside the spine 410 is inside. 'a, 200'b is in a contracted state.

この図27(A)、図27(B)のサイクルを繰り返すことにより、いわゆる“尺取り虫”のような動きで上方に進み続けたり、逆の動作を繰り返して下方に降りたりする動作が可能である。   By repeating the cycle of FIG. 27A and FIG. 27B, it is possible to continue to move upward by a movement like a so-called “scale insect” or to move downward by repeating the reverse operation. .

また、壁面移動ロボット400は、上方または下方へ進むだけでなく、進行方向を曲げることも可能である。
図28(A)左図は、図27(A)の左図と同様、吸盤部430a〜430dの内部にあるサンクション機構420a〜420dがエアーを吸引し、各吸盤部430a〜430dにより壁面をしっかりと吸着している状態である。
The wall mobile robot 400 can bend not only in the upward or downward direction but also in the traveling direction.
In the left diagram of FIG. 28 (A), the suction mechanisms 420a to 420d inside the suction cups 430a to 430d suck air and the wall surfaces are firmly secured by the suction cups 430a to 430d, as in the left diagram of FIG. 27 (A). It is in a state of being adsorbed.

図28(A)右図は、上段にある吸盤部430a,430bのサンクション機構432が吸引を停止して吸着状態から解放した後、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’b内のそれぞれのアクチュエータ100において、左側にあるアクチュエータの液圧が図中右側にあるアクチュエータの液圧より大きい値となり、実施例2で説明したようにアクチュエータユニット200’a,200’b全体として右側に曲がった状態である。   FIG. 28A shows the right side of the actuator units 200′a and 200′b in the spine 410 after the suction mechanism 432 of the suction cups 430a and 430b in the upper stage stops suction and releases the suction state. In each actuator 100, the hydraulic pressure of the actuator on the left side becomes larger than the hydraulic pressure of the actuator on the right side in the figure, and as described in the second embodiment, the actuator units 200′a and 200′b are bent to the right as a whole. It is in the state.

図28(B)左図は、上段にある吸盤部430a,430bの内部にあるサンクション機構の吸引を開始し、2つの吸盤部430a,430bの吸着力により壁面をしっかりとグリップし、ロボット400の自重を支えることができる状態である。また、下段にある吸盤部430c,430dのサンクション機構430c,430dが吸引を停止して吸着状態から解放した状態である。   The left figure of FIG. 28 (B) is the suction of the suction mechanism in the suction cups 430a and 430b in the upper stage, firmly grips the wall surface by the suction force of the two suction cups 430a and 430b, It is in a state that can support its own weight. Further, the suction mechanisms 430c and 430d of the suction cups 430c and 430d in the lower stage are in a state where the suction is stopped and the suction state is released.

図28(B)右図は、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’b内のそれぞれのアクチュエータの液圧が“0”になり、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’bが縮んだ状態である。   The right view of FIG. 28B shows that the hydraulic pressures of the actuators in the actuator units 200′a and 200′b inside the spine 410 are “0”, and the actuator units 200′a and 200 in the spine 410 are inside. 'b is in a contracted state.

この図28(A)、図28(B)のサイクルを繰り返すことにより、いわゆる“尺取り虫”のような動きで右側上方や左側上方に曲がって進んだり、逆の動作を繰り返して右側下方や右側下方に曲がって降りたりする動作が可能である。   By repeating the cycle shown in FIGS. 28 (A) and 28 (B), the robot bends to the upper right and upper left with a movement like a so-called “scale insect”, or repeats the reverse operation to lower the right and lower right. It is possible to bend and descend.

なお、背骨部410の内部に組み込まれた水圧駆動のアクチュエータユニット200’は実施例2に示したように捩じり動作も可能である。つまり、背骨部410が伸縮・曲がり・捩じり動作を行うことで、理論上、壁面移動ロボット400は、3次元の凹凸曲面を持つ壁面であっても壁面移動を行うことができる。   The hydraulically driven actuator unit 200 ′ incorporated in the spine 410 can also be twisted as shown in the second embodiment. That is, as the spine 410 performs expansion / contraction / bending / twisting operations, the wall surface mobile robot 400 can theoretically move even on a wall surface having a three-dimensional uneven curved surface.

また、背骨部410内のアクチュエータユニット200’aおよび200’b内のアクチュエータ100には液圧がかかっていない状態では、第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込んでいるので背骨部410が横方向や斜め方向に曲がったり垂れたりすることはなく形状が維持されることは実施例3と同様である。   In addition, the second fitting edge 25 is fitted into the first fitting edge 15 in a state where no hydraulic pressure is applied to the actuators 100 ′ a and 200 ′ b in the spine 410. As in the third embodiment, the spine portion 410 is not bent or drooped in the lateral direction or the oblique direction, and the shape is maintained.

以上のように、サンクション機構420を備えた吸盤部430の吸着力を用いて壁面を吸着して自重を支えることができ、また、水圧駆動のアクチュエータユニット200または200’が組み込まれた背骨部410の伸縮・曲がり・捩じり制御によりロボット400が変形しつつ壁面を移動してゆく壁面移動ロボットを提供することができる。   As described above, the wall surface can be adsorbed by using the adsorption force of the suction part 430 provided with the suction mechanism 420 to support its own weight, and the spine part 410 in which the hydraulically driven actuator unit 200 or 200 ′ is incorporated. Thus, it is possible to provide a wall surface mobile robot that moves the wall surface while the robot 400 is deformed by the expansion / contraction / bending / twisting control.

次に、実施例5として、上記実施例1の液圧駆動のアクチュエータ100や、上記実施例2のアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成したパイプ管内壁を移動するパイプ管内壁移動ロボット500の構成例を説明する。
なお、上記の実施例1に示した液圧駆動のアクチュエータ100や、実施例2に示した液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’を組み合わせてパイプ管内壁移動ロボット500を製作する組み合わせ方は多様であり、この実施例に示す構成には限定されない。
Next, as a fifth embodiment, a pipe pipe inner wall moving robot 500 that moves on a pipe pipe inner wall constituted by assembling the hydraulic pressure-driven actuator 100 of the first embodiment and the actuator units 200 and 200 ′ of the second embodiment. A configuration example will be described.
It should be noted that there are various ways of combining the pipe drive inner wall mobile robot 500 by combining the hydraulic drive actuator 100 shown in the first embodiment and the hydraulic drive actuator units 200 and 200 ′ shown in the second embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration shown in this embodiment.

図29および図30は、実施例5のパイプ管内壁移動ロボット500の外観を模式的に示したものである。図29には平面図、正面図、右側面図が示されている。図30には底面図、背面図、左側面図が示されている。   FIG. 29 and FIG. 30 schematically show the appearance of the pipe-pipe inner wall mobile robot 500 of the fifth embodiment. FIG. 29 shows a plan view, a front view, and a right side view. FIG. 30 shows a bottom view, a rear view, and a left side view.

図29および図30に示すように、パイプ管内壁移動ロボット500は、連結機構である背骨部510、上段の張り出し機構のアクチュエータ520a〜520c、下段の張り出し機構のアクチュエータ520d〜520f、各々のアクチュエータの先端に設けられているグリッッパー530a〜530fを備えている。   As shown in FIGS. 29 and 30, a pipe pipe inner wall moving robot 500 includes a backbone portion 510 that is a coupling mechanism, actuators 520a to 520c of an upper projection mechanism, actuators 520d to 520f of a lower projection mechanism, Gripper 530a-530f provided at the tip is provided.

連結機構である背骨部510は、いわゆるジャバラで覆われているが、その内部には実施例2で説明した液圧駆動のアクチュエータユニット200(伸縮、曲がりが可能なタイプ)が例えば1個組み込まれており、アクチュエータユニット200の内部には4つのアクチュエータが組み込まれており、液圧駆動によりアクチュエータユニット200は伸縮したり曲がったりする動作が可能となっている。連結機構である背骨部510は、上段の張り出し機構と下段の張り出し機構との間に設けられている。   The spine portion 510 serving as a coupling mechanism is covered with a so-called bellows, and for example, one hydraulically driven actuator unit 200 (a type capable of expansion and contraction and bending) described in the second embodiment is incorporated therein. In the actuator unit 200, four actuators are incorporated, and the actuator unit 200 can be expanded and contracted or bent by hydraulic driving. The spine 510, which is a coupling mechanism, is provided between the upper projecting mechanism and the lower projecting mechanism.

上段のシャーシ511は、背骨部510の上部付近に設けられた部材であり、下段のシャーシ512は、背骨部510の下部付近に設けられた部材である。後述するようにパイプ内壁移動ロボット500の自重を支える剛性が必要である。ここでは一例として金属製とし、アルミニウム板材で構成されているものとする。   The upper chassis 511 is a member provided near the upper portion of the spine portion 510, and the lower chassis 512 is a member provided near the lower portion of the spine portion 510. As will be described later, the pipe inner wall mobile robot 500 needs to be rigid enough to support its own weight. Here, as an example, it is assumed that the metal is made of an aluminum plate.

上段の張り出し機構のアクチュエータ520a〜520fは、実施例1で説明したアクチュエータ100が内部に組み込まれたものであり、上段、下段ともアクチュエータが3つずつ配置された構成例となっている。もちろん、アクチュエータの数は3つずつに限定されず4つずつや5つずつ配置した構成も可能である。各アクチュエータの配置角度は限定されないが、例えば、3つの構成時であれば、図29および図30に示すようにシャーシ511、512上にて互いに120度ずつの角度開いて設けておく構成がある。   The actuators 520a to 520f of the upper overhang mechanism are the ones in which the actuator 100 described in the first embodiment is incorporated, and the upper and lower stages have three configuration examples. Of course, the number of actuators is not limited to three, and a configuration in which four or five actuators are arranged is also possible. The arrangement angle of each actuator is not limited. For example, in the case of three configurations, as shown in FIGS. 29 and 30, there is a configuration in which the actuators are provided 120 degrees apart from each other on chassis 511 and 512. .

この構成例では張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fは、先端のグリッッパー530a〜530fを押し出してパイプ内壁面間に張り出してしっかりとグリップしたり、先端のグリッッパー530a〜530fを引っ込めてパイプ内壁面のグリップを開放したりする動作を行う。ここでは説明を簡単にするために、液圧駆動機構40により与えられる液圧は、後述するようにグリッパー431でパイプ内壁をしっかりとグリップするに十分な押圧力を生じる液圧“X”と“0”の2値制御とするものとして説明する。   In this configuration example, each of the actuators 520a to 520f of the overhang mechanism pushes the grippers 530a to 530f at the tip and projects between the inner wall surfaces of the pipe to grip firmly, or retracts the grippers 530a to 530f at the tip to grip the inner wall surface of the pipe. The action which releases is performed. Here, for simplicity of explanation, the hydraulic pressure applied by the hydraulic drive mechanism 40 is hydraulic pressures “X” and “X” that generate a pressing force sufficient to firmly grip the inner wall of the pipe with the gripper 431 as will be described later. A description will be given assuming that binary control of 0 ″ is performed.

張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fの動作として重要な点は、各アクチュエータ520a〜520fが伸張してグリッパーを張り出した場合、従来の数値制御の機械のように直線的、硬直的な動きしかできないのではなく、可撓性のあるピストン体を液圧で押し出してゆくものであるため、先端のグリッッパー530a〜530fが当接しようとするパイプ内壁面の角度や状態に応じて沿うようにグリッッパー530a〜530fが押圧できる点である。パイプ内壁面に多少の凹凸や歪みがあったり、パイプがカーブしていたりしても、ピストン体の可撓性により壁面の角度や状態に応じて曲がりつつ、かつ液圧でしっかりとパイプ内壁面をグリップするように押圧して自重を支えて移動することができる。これは従来の数値制御の硬直的なロボットではなし得ない駆動方法である。   The important point for the operation of the actuators 520a to 520f of the overhang mechanism is that when the actuators 520a to 520f extend and overhang the grippers, they can only move linearly and rigidly like conventional numerically controlled machines. Instead, the flexible piston body is pushed out by hydraulic pressure, so that the grippers 530a to 530a to follow the angle and state of the inner wall surface of the pipe to which the grippers 530a to 530f at the front end are to contact. 530f is a point that can be pressed. Even if there is some unevenness or distortion on the inner wall surface of the pipe, or the pipe is curved, the pipe body will bend according to the angle and condition of the wall surface due to the flexibility of the piston body, and firmly with hydraulic pressure It can be moved by supporting its own weight by pressing it to grip it. This is a driving method that cannot be achieved by a conventional rigid robot with numerical control.

なお、この構成例ではグリッッパー530の出し入れ動作の制御であるので実施例1に示したアクチュエータ100のタイプとしたが、実施例2で示したように、曲げや捩りを制御するアクチュエータユニット200や200’のタイプを用いても良い。   In this configuration example, the type of the actuator 100 shown in the first embodiment is used because the gripper 530 is controlled to be put in and out. However, as shown in the second embodiment, the actuator units 200 and 200 that control bending and twisting are used. The type of 'may be used.

グリッッパー530a〜530fは、上下3個ずつ設けられており、張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fの先端に設けられている。グリッッパー530a〜530fの形はパイプ内壁面に対応する凸型となっており、パイプの内壁面をしっかりとグリップできるように適した形状となっていることが好ましい。グリップ面積が大きくなり、大きな摩擦力が得やすいからである。   The three grippers 530a to 530f are provided at the top and bottom, and are provided at the tips of the actuators 520a to 520f of the overhang mechanism. The shape of the grippers 530a to 530f is a convex shape corresponding to the inner wall surface of the pipe, and preferably has a shape suitable for gripping the inner wall surface of the pipe firmly. This is because the grip area is large and a large frictional force is easily obtained.

以下、パイプ管内壁移動ロボット500の動作の概略を説明する。
図31はグリッッパー530a〜530fの動きを示す図である。図31(A)がパイプ上方から見た図、図31(B)がパイプ内の様子を正面から見た図となっている。パイプの肉厚の図示は省略している。
The outline of the operation of the pipe pipe inner wall mobile robot 500 will be described below.
FIG. 31 is a diagram showing the movement of the grippers 530a to 530f. FIG. 31A is a view seen from above the pipe, and FIG. 31B is a view seen from the front of the inside of the pipe. The illustration of the thickness of the pipe is omitted.

図31(A)の左図は、液圧駆動機構40(図示せず)に液圧をかけずに張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fが収縮している状態である。   The left view of FIG. 31A shows a state in which the actuators 520a to 520f of the overhang mechanism are contracted without applying hydraulic pressure to the hydraulic drive mechanism 40 (not shown).

図31(A)の右図は、液圧駆動機構40(図示せず)に液圧を印加し、張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fに圧力を加え、グリッッパー530aが前方に押し出た状態である。今、液圧“X”を加えると、外力を受けない状態ではアクチュエータがまっすぐ伸びて各グリッッパー530a〜530fは図31(A)から図31(B)のようにパイプ内壁面に当接するまで伸びる。なお、各アクチュエータ520a〜520fが伸張できる範囲はピストン体やシリンダ体の長さや弾性体60や間隔リミッタ50との兼ね合いにより限界があるが、ここでは、パイプ内壁移動ロボット500の横方向の大きさが直径“L1”cmとし、各アクチュエータ520a〜520fが伸張した場合の限界距離が“L2”cmとした場合、L1<L3<L2の関係にある“L3”cmのパイプの内部に収められた場合、自然状態ではグリッッパー530a〜530fは“L2”cmまで伸びようとするが、“L2”cmに伸びるまでにパイプ内壁があり、パイプ内壁面から強い抗力を受けて“L3”cmまでしか伸びず、弾力体60の弾性力とパイプCの内壁面から受ける抗力の総計が液圧“X”で発生する押圧力とバランスすることとなる。その際のパイプCの内壁面から受ける抗力Fであり、パイプの内壁面とグリッッパー530表面との摩擦係数がμとすると“μF”の摩擦力が得られることとなる。   The right view of FIG. 31A shows a state in which the hydraulic pressure is applied to the hydraulic pressure drive mechanism 40 (not shown), the pressure is applied to the actuators 520a to 520f of the overhang mechanism, and the gripper 530a is pushed forward. is there. Now, when the hydraulic pressure “X” is applied, in a state where no external force is applied, the actuator extends straight and the grippers 530a to 530f extend from FIG. 31 (A) to FIG. 31 (B) until they contact the inner wall surface of the pipe. . The range in which each actuator 520a to 520f can extend is limited by the length of the piston body or cylinder body, the balance with the elastic body 60 and the interval limiter 50, but here, the size of the pipe inner wall mobile robot 500 in the lateral direction is limited. Is a diameter “L1” cm, and when the limit distance when each actuator 520a to 520f is extended is “L2” cm, it is housed in a pipe of “L3” cm having a relationship of L1 <L3 <L2. In this case, in the natural state, the grippers 530a to 530f try to extend to “L2” cm, but there is an inner wall of the pipe until it extends to “L2” cm, and it is extended only to “L3” cm by receiving strong drag from the inner wall surface of the pipe. The total of the elastic force of the elastic body 60 and the drag received from the inner wall surface of the pipe C must be balanced with the pressing force generated by the hydraulic pressure “X”. It made. At this time, the drag force F is received from the inner wall surface of the pipe C. When the friction coefficient between the inner wall surface of the pipe and the surface of the gripper 530 is μ, a friction force of “μF” is obtained.

なお、グリッパー530の角度と、当接使用とするパイプ内壁面との角度が異なっている場合、ピストン体の可撓性のよりパイプ内壁面の角度に添う形でグリップすることとなる。これは、背骨部510の伸縮の場合も同様であり、背骨部510内部のアクチュエータユニット200や200’に対して液圧を加えると、外力を受けない状態では背骨部510は真っ直ぐ伸びるが、上段(進行方向先端)のアクチュエータ520a〜520fがパイプ内壁からに当たって外力を受けると、背骨部510内のアクチュエータユニット200や200’が曲がり、背骨具510がパイプ経路のいわゆる“道なり”に伸びることとなる。上記の動きが基本動作である。   In addition, when the angle of the gripper 530 and the angle of the pipe inner wall surface used for contact are different, the gripping is performed in accordance with the angle of the pipe inner wall surface due to the flexibility of the piston body. The same applies to the expansion and contraction of the spine portion 510. When hydraulic pressure is applied to the actuator unit 200 or 200 ′ inside the spine portion 510, the spine portion 510 extends straight in a state where no external force is applied. When the actuators 520a to 520f at the (front end in the traveling direction) hit the inner wall of the pipe and receive an external force, the actuator units 200 and 200 ′ in the spine 510 are bent, and the spine 510 extends in a so-called “path” of the pipe path. Become. The above movement is the basic operation.

次に、パイプ内壁移動ロボット500の動作例を説明する。この例では屈曲しているパイプの内壁面をグリップしながら移動してゆく動作を説明する。   Next, an operation example of the pipe inner wall mobile robot 500 will be described. In this example, an operation of moving while gripping the inner wall surface of a bent pipe will be described.

図32(A)は、張り出し機構のアクチュエータ520a〜520fすべてのアクチュエータの液圧が“X”であり、内部のアクチュエータ100が伸びてそれぞれのグリッッパー530a〜530fが前方に押し出され、パイプの内壁面を上段3箇所、下段3箇所でグリップしている状態である。パイプのような断面が円形の内壁面に対して略等間隔(略120度ずつ)の3点で適切に押圧するとしっかりと摩擦力を得ることができ、3点の摩擦力(この場合は前方後方の合計6点)によりパイプ内壁移動ロボット500の自重を支えることが可能である。   FIG. 32A shows that the hydraulic pressure of all the actuators 520a to 520f of the overhang mechanism is “X”, the internal actuator 100 is extended, and the respective grippers 530a to 530f are pushed forward, so that the inner wall surface of the pipe Is gripped at three places on the upper stage and three places on the lower stage. A frictional force can be obtained firmly by properly pressing at three points at substantially equal intervals (approximately 120 degrees each) with respect to the inner wall surface having a circular cross section like a pipe. It is possible to support the own weight of the pipe inner wall mobile robot 500 by a total of six points on the rear side.

図32(B)は、アクチュエータ520a〜520fのうち、前方にある張り出し機構のアクチュエータ520a〜520cの液圧が“0”となり、それらが縮んでそれぞれのグリッッパー530a〜530cが引き戻され、パイプの内壁面を解放した状態である。なお、後方にあるアクチュエータ520d〜520fの液圧は“X”のまま維持され、それぞれのグリッッパー530d〜530fはパイプ内壁面をしっかりとグリップしている状態が維持されており、後方の3点の摩擦力によりパイプ内壁移動ロボット500の自重を支えることが可能である。   FIG. 32 (B) shows that among the actuators 520a to 520f, the hydraulic pressure of the actuators 520a to 520c of the overhanging mechanism at the front becomes “0”, and the grippers 530a to 530c are pulled back so that the inside of the pipes The wall surface is released. The hydraulic pressure of the actuators 520d to 520f on the rear side is maintained at “X”, and the grippers 530d to 530f are maintained in a state of firmly gripping the inner wall surface of the pipe. It is possible to support the weight of the pipe inner wall mobile robot 500 by the frictional force.

図33(A)は、背骨部510内部のアクチュエータユニット200または200’内のそれぞれのアクチュエータ100の液圧が“0”から“Z”になり、背骨部510内部のアクチュエータユニット200が伸びた状態である。ここで、後方のシャーシ512はグリッッパー530d〜530fでしっかりとグリップしているので不動であるが、前方のシャーシ511はグリッッパー530a〜530cがグリップしていないので、シャーシ511は自由に移動し、いわゆるパイプ管の“道なり”に進む。アクチュエータの液圧により張り出し機構の各アクチュエータは伸張するが、パイプ管内壁から大きな外力を受けると、ピストン体には可撓性があるのでアクチュエータ全体が曲がるため“管の道なり”に進むこととなる。この例では、パイプ管が上方へ曲がっており、道なりに進んだ結果、前方のシャーシ511はやや斜め上方に進む。   FIG. 33A shows a state where the hydraulic pressure of each actuator 100 in the actuator unit 200 or 200 ′ inside the spine portion 510 is changed from “0” to “Z”, and the actuator unit 200 inside the spine portion 510 is extended. It is. Here, the rear chassis 512 does not move because the grippers 530d to 530f grip firmly, but the front chassis 511 does not grip the grippers 530a to 530c, so the chassis 511 moves freely, so-called. Proceed to the “way” of the pipe. Each actuator of the overhang mechanism expands due to the hydraulic pressure of the actuator, but if a large external force is received from the inner wall of the pipe pipe, the piston body is flexible, so the entire actuator bends and proceeds to the “path of the pipe”. Become. In this example, the pipe pipe is bent upward, and as a result of proceeding along the road, the front chassis 511 proceeds slightly upward.

図33(B)は、前方にある張り出し機構のアクチュエータ520a〜520cの内部にあるアクチュエータの液圧が“0”から“X”になり、それぞれのグリッッパー530a〜530cが押し出され、パイプ内壁をしっかりとグリップした状態である。なお、前方にあるグリッッパー530a〜530cが押し出されるとパイプ内壁面に当接することとなるが、その際、背骨部510の先端部分の曲がり具合いがパイプ経路の曲がり具合いと少々ずれている場合であっても、グリッッパー530a〜530cがパイプ内壁面に押し付けられると、それぞれのグリップ部がパイプ内壁面に対して正対するようにシャーシ511が傾いた状態でしっかりとグリップするように背骨部510が曲がる。   FIG. 33 (B) shows that the hydraulic pressure of the actuator inside the overhanging mechanism actuators 520a to 520c changes from “0” to “X”, and the grippers 530a to 530c are pushed out to firmly fix the inner wall of the pipe. It is in a gripped state. When the front grippers 530a to 530c are pushed out, they come into contact with the inner wall surface of the pipe. In this case, the bending condition of the tip portion of the spine 510 is slightly different from the bending condition of the pipe path. However, when the grippers 530a to 530c are pressed against the inner wall surface of the pipe, the spine portion 510 bends so that the grip portion firmly grips with the chassis 511 tilted so that each grip portion faces the inner wall surface of the pipe.

図34(A)は、後方にある張り出し機構のアクチュエータ520d〜520fの液圧が“X”から“0”になり、それぞれのグリッッパー530d〜530fが引き込まれ、パイプ内壁面のグリップを解放した状態である。   FIG. 34 (A) shows a state in which the hydraulic pressures of the actuators 520d to 520f of the overhang mechanism at the rear are changed from “X” to “0”, and the grippers 530d to 530f are pulled in to release the grips on the inner wall surface of the pipe. It is.

図34(B)は、背骨部510内部のアクチュエータユニット200または200’内のそれぞれのアクチュエータ100の液圧が“Z”から“0”になり、背骨部510が縮んだ状態である。ここで、前方のシャーシ511はグリッッパー530a〜530cでしっかりとグリップしているので不動であるが、後方のシャーシ512はグリッッパー530d〜530fがグリップしていないので、シャーシ512は自由に移動し、いわゆる“管の道なり”に引かれて行く。   FIG. 34B shows a state where the hydraulic pressure of each actuator 100 in the actuator unit 200 or 200 ′ inside the spine portion 510 is changed from “Z” to “0”, and the spine portion 510 is contracted. Here, the front chassis 511 is immobile because the grippers 530a to 530c are firmly gripped, but the rear chassis 512 is not gripped by the grippers 530d to 530f, so the chassis 512 moves freely, so-called. It is drawn to “the way of the tube”.

図35(A)は、後方にある張り出し機構のアクチュエータ520d〜520fの液圧が“0”から“X”になり、それぞれのグリッッパー530d〜530fが押し出され、パイプ内壁面をしっかりとグリップした状態である。この状態で図32(A)と同様、前方後方の合計6点によりパイプ内壁移動ロボット500の自重を支える状態となっている。   FIG. 35 (A) shows a state in which the hydraulic pressure of the actuators 520d to 520f of the overhang mechanism at the rear is changed from “0” to “X”, and the grippers 530d to 530f are pushed out to firmly grip the inner wall surface of the pipe. It is. In this state, as in FIG. 32A, the weight of the pipe inner wall mobile robot 500 is supported by a total of six points on the front and rear sides.

つまり、実施例5のパイプ内壁移動ロボット500は、図32(A)〜図35(A)が1サイクルとなって、これら動作を繰り返して、いわゆる“尺取り虫”のように道なりに進むことができる。   In other words, the pipe inner wall mobile robot 500 according to the fifth embodiment has one cycle shown in FIGS. 32A to 35A, and repeats these operations to advance like a so-called “scale insect”. it can.

なお、図35(B)はさらに1サイクル進んだ状態、図36(A)は2サイクル進んだ状態、図36(C)は3サイクル進んだ状態を示す図である。このようにパイプ経路が曲がっていても、事前にその曲率などを考慮した運動制御をしなくても自在にパイプ内壁面を移動することができる。従来の数値制御型のロボットであれば、このようにパイプのカーブ地点を通り抜けるためには正確な曲率などのデータを事前にプログラミングしておかなければ対処できないが、本発明の液圧駆動のアクチュエータを応用したロボットであれば、柔軟に対処することができる。   FIG. 35B shows a state in which one cycle has been further advanced, FIG. 36A shows a state in which two cycles have been advanced, and FIG. 36C shows a state in which three cycles have been advanced. Even if the pipe path is bent in this way, the inner wall surface of the pipe can be freely moved without performing motion control in consideration of the curvature and the like in advance. In the case of a conventional numerical control type robot, in order to pass through the curve point of the pipe in this way, it is not possible to cope without programming data such as accurate curvature in advance, but the hydraulic drive actuator of the present invention If it is a robot to which is applied, it can cope flexibly.

以上、実施例5のパイプ管内壁移動ロボット500は、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100、アクチュエータユニット200や200’を組み合わせた張り出し機構の張り出し・引き込み制御と背骨部の伸縮制御により、パイプ管内壁面を摩擦力でグリップしながら、パイプ管を道なりに進んでゆくことができる。   As described above, the pipe wall inner wall mobile robot 500 according to the fifth embodiment is configured so that the extension / retraction control of the extension mechanism combining the hydraulically driven actuator 100 and the actuator unit 200 or 200 ′ of the present invention and the expansion / contraction control of the spine portion are performed. While gripping the wall surface with frictional force, it is possible to move along the pipe pipe.

次に、実施例6として、本発明の液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成したロボットアーム型のロボット600の構成例を説明する。また、本実施例6では、アーム機構先端のハンド機構に、一方向に屈曲できる構成のアクチュエータ100’を採用した例として説明する。なお、上記の実施例2に示した液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’、一方向にしか屈曲しないアクチュエータ100’などを組み合わせてロボットアーム型のロボット600を製作する組み合わせ方は多様であり、この実施例に示す構成には限定されない。   Next, as a sixth embodiment, a configuration example of a robot arm type robot 600 configured by assembling the hydraulic drive actuator units 200 and 200 'of the present invention will be described. The sixth embodiment will be described as an example in which an actuator 100 ′ that can be bent in one direction is adopted for the hand mechanism at the tip of the arm mechanism. In addition, there are various combinations of manufacturing the robot arm type robot 600 by combining the actuator unit 200 or 200 ′ driven by hydraulic pressure shown in the second embodiment and the actuator 100 ′ bent only in one direction. The configuration shown in this embodiment is not limited.

図37は、実施例6のロボットアーム型のロボット600の外観を模式的に示したものである。図37(A)は左側面図である。表面がやわらかいカバー類で覆われており内部の機構系は見えない状態である。図37(B)は表面のカバー類を除いて内部の機構系が見える状態となっている。   FIG. 37 schematically shows the appearance of a robot arm type robot 600 according to the sixth embodiment. FIG. 37A is a left side view. The surface is covered with soft covers and the internal mechanism is invisible. FIG. 37 (B) shows a state where the internal mechanical system is visible except for the covers on the surface.

図37(B)に見るように、ロボットアーム型のロボット600は、アーム機構として内部にアクチュエータユニット200’が2つ直列に配置され、手にあたるハンド機構には、一方向にしか屈曲しないアクチュエータ100’を備えている。   As shown in FIG. 37 (B), the robot arm type robot 600 has two actuator units 200 ′ arranged in series as an arm mechanism, and the hand mechanism corresponding to the hand has an actuator 100 that bends only in one direction. Is equipped with.

アーム機構のアクチュエータユニット200’は、実施例2で説明したように上下左右あらゆる方向へ曲がるほか、前後方向への伸張、収縮も可能であり、さらに、捩りも可能となっている。このアクチュエータユニット200’が2段直列に配置されているのでアーム機構先端のハンド機構の到達可能領域が広く確保されている。   As described in the second embodiment, the arm mechanism actuator unit 200 'bends in all directions, up and down, right and left, and can be extended and contracted in the front and rear directions, and can be twisted. Since this actuator unit 200 'is arranged in two stages in series, a reachable area of the hand mechanism at the tip of the arm mechanism is secured widely.

次に、一方向にしか屈曲しないハンド機構のアクチュエータ100’について説明する。
図38は、一方向にしか屈曲しないハンド機構のアクチュエータ100’の概略を簡単に示した図である。第1のシリンダ体10’、第2のシリンダ体20’、ピストン体30’、液圧供給機構40’(図示せず)の構造を備えている点は実施例1のアクチュエータ100と同様であるが、実施例1のアクチュエータ100に設けられていた間隔リミッタ50、弾性体60に相当するものは設けられていない。
Next, the actuator 100 ′ of the hand mechanism that is bent only in one direction will be described.
FIG. 38 is a diagram simply showing an outline of the actuator 100 ′ of the hand mechanism that bends in only one direction. The first cylinder body 10 ′, the second cylinder body 20 ′, the piston body 30 ′, and the hydraulic pressure supply mechanism 40 ′ (not shown) are similar in structure to the actuator 100 of the first embodiment. However, those corresponding to the distance limiter 50 and the elastic body 60 provided in the actuator 100 of the first embodiment are not provided.

実施例6のアクチュエータ100’には、第1のシリンダ体10’と第2のシリンダ体20’には蝶番連結部70が設けられた構造となっている。この構成例では第1のシリンダ体10’と第2のシリンダ体20’の間に連結体71が設けられ、第1のシリンダ体10’と連結体71の間、第2のシリンダ体20’と連結体71の間の内側(図中下側)の接合縁2箇所に連結蝶番部70が設けられている。一方、外側(図中上側)の接合縁には連結蝶番部70が設けられていない。第1のシリンダ体10’と第2のシリンダ体20’は連結蝶番部70が設けられている点を中心に回動することとなり、内側に向けて曲がるが外側や横側に向けて反ることはできない。つまり、一方向にしか屈曲しないものとなっている。   The actuator 100 'according to the sixth embodiment has a structure in which a hinge connecting portion 70 is provided on the first cylinder body 10' and the second cylinder body 20 '. In this configuration example, a connecting body 71 is provided between the first cylinder body 10 ′ and the second cylinder body 20 ′, and between the first cylinder body 10 ′ and the connecting body 71, the second cylinder body 20 ′. A connecting hinge portion 70 is provided at two locations on the inner edge (lower side in the figure) between the connecting body 71 and the connecting body 71. On the other hand, the connecting hinge portion 70 is not provided at the outer (upper side in the drawing) joining edge. The first cylinder body 10 ′ and the second cylinder body 20 ′ rotate around the point where the connecting hinge part 70 is provided, and bend inward, but warp outward or laterally. It is not possible. That is, it bends only in one direction.

このように一方向にしか屈曲しないものとすれば、ロボットアーム型ロボットのハンド部分の指のように掴む、離すという動作は実現できる一方、間隔リミッタ50や弾性体50が省略でき、細く小さなアクチュエータが実現できるメリットが得られる。つまり、伸縮したり上下左右に自在に曲がったりという自由な動きは制約されてしまうが、細く小さなアクチュエータが実現できる。   If the robot can be bent in only one direction as described above, it is possible to realize the operation of grasping and releasing like the finger of the hand portion of the robot arm type robot, while the interval limiter 50 and the elastic body 50 can be omitted, and the thin and small actuator The benefits that can be realized. That is, the free movement of expanding and contracting and bending freely up and down and left and right is restricted, but a thin and small actuator can be realized.

図38(A)はアクチュエータ100’には液圧が印加されず、弛緩した状態である。ほぼ、全体形状は真っ直ぐなものとなっている。
一方、図38(B)はアクチュエータ100’に液圧が印加され、屈曲した状態である。全体が内側に曲がっている。
FIG. 38A shows a relaxed state in which no hydraulic pressure is applied to the actuator 100 ′. Almost the overall shape is straight.
On the other hand, FIG. 38B shows a state in which the hydraulic pressure is applied to the actuator 100 ′ and the actuator 100 ′ is bent. The whole is bent inward.

次に、ワイヤー機構を設ける工夫について説明する。
上記のように、アクチュエータ100’には弾性体60が設けられていないため、全体形状が曲がった後、元の弛緩時の真っ直ぐな形に戻ろうとする力が弱いおそれがある。そこで、液圧印加により曲がった状態から真っ直ぐな状態にすみやかに戻すため、ワイヤー機構を設けておくという工夫がある。
Next, a device for providing a wire mechanism will be described.
As described above, since the elastic body 60 is not provided in the actuator 100 ′, there is a possibility that the force for returning to the original straight shape at the time of relaxation after the entire shape is bent may be weak. Therefore, there is a contrivance that a wire mechanism is provided to quickly return from a bent state to a straight state by applying hydraulic pressure.

図39はワイヤー機構を設けた場合の動きを簡単に説明する図である。図39に示すように、内部にワイヤー80が張られ、その先端がいわゆる指先に相当する第2のシリンダ体の端部に接続されて、他端がワイヤー巻取り機構81に巻きつけられた構造となっている。ワイヤー巻取り機構81は例えば小型モータで駆動されるホイールなどである。アクチュエータ100’に液圧を印加する際にはワイヤー巻取り機構81には駆動力を与えず、図39(A)に示すように、アクチュエータ100’の屈曲に応じて従動的にワイヤー80が繰り出される。一方、液圧印加を止めた際にはワイヤー巻取り機構81に駆動力を与え、図39(B)に示すように、ワイヤー80を適度なテンションで巻き取ることにより、アクチュエータ100’の全体形状を弛緩時の真っ直ぐな状態にすみやかに戻すことができるものとなっている。   FIG. 39 is a diagram for simply explaining the movement when the wire mechanism is provided. As shown in FIG. 39, a structure in which a wire 80 is stretched inside, a tip thereof is connected to an end of a second cylinder body corresponding to a so-called fingertip, and the other end is wound around a wire winding mechanism 81. It has become. The wire winding mechanism 81 is, for example, a wheel driven by a small motor. When a hydraulic pressure is applied to the actuator 100 ′, no driving force is applied to the wire winding mechanism 81, and the wire 80 is driven out according to the bending of the actuator 100 ′ as shown in FIG. It is. On the other hand, when the application of the hydraulic pressure is stopped, a driving force is applied to the wire winding mechanism 81, and the wire 80 is wound with an appropriate tension as shown in FIG. Can be quickly returned to the straight state when relaxed.

次に、ロボットアーム型ロボット600の全体の動きを簡単に説明する。
図40(A)(B)に示すように、内部のアクチュエータユニット200’の変化に応じてロボットアーム型ロボット600は上下左右に自在に曲がることができるものとなっている。また、図40(C)に示すように、アーム機構のアクチュエータユニット200’の捩り変化に応じてロボットアーム型ロボット600は捩り運動が可能となっている。また、図41(A)(B)に示すように、アクチュエータユニット200’の伸張変化や収縮変化に応じてロボットアーム型ロボット600全体形状も伸張したり収縮したりすることができる。
Next, the overall movement of the robot arm type robot 600 will be briefly described.
As shown in FIGS. 40 (A) and 40 (B), the robot arm type robot 600 can bend freely in the vertical and horizontal directions in accordance with the change of the internal actuator unit 200 ′. Further, as shown in FIG. 40C, the robot arm type robot 600 is capable of torsional movement in accordance with the twisting change of the actuator unit 200 ′ of the arm mechanism. As shown in FIGS. 41A and 41B, the entire shape of the robot arm type robot 600 can be expanded or contracted in accordance with the expansion change or contraction change of the actuator unit 200 ′.

なお、図41(B)のように、アクチュエータユニット200’に対して液圧供給機構40からの液圧がかかっていない状態では、各アクチュエータユニット200’が収縮するが、各アクチュエータユニット200’のアクチュエータ100内において、第1のシリンダ体10の第1の嵌合縁15内に第2のシリンダ体20の第2の嵌合縁25が嵌り込んだ状態となり、図41(B)の上下方向には支持されるので、ロボットアームの先端が下方に垂れ下がることはなく、全体が水平に維持される。   As shown in FIG. 41B, each actuator unit 200 ′ contracts in a state where the hydraulic pressure from the hydraulic pressure supply mechanism 40 is not applied to the actuator unit 200 ′. In the actuator 100, the second fitting edge 25 of the second cylinder body 20 is fitted into the first fitting edge 15 of the first cylinder body 10, and the vertical direction of FIG. Therefore, the tip of the robot arm does not hang downward, and the whole is kept horizontal.

次に、上記のロボットアーム型ロボット600を搭載した具体的な装置例を示す。図42(A)は自走式のロボットに対して作業を行うアームとして、実施例6のロボットアーム型ロボット600を搭載した例である。また、図42(B)は、実施例4で示した壁面移動ロボット400の先端付近に作業を行うアームとして、実施例6のロボットアーム型ロボット600を搭載した例である。このような装置例に限らず、多種多様な装置に多種多様な形で搭載することができる。   Next, a specific example of an apparatus equipped with the robot arm type robot 600 will be described. FIG. 42A shows an example in which the robot arm type robot 600 of the sixth embodiment is mounted as an arm for performing work on a self-propelled robot. FIG. 42B shows an example in which the robot arm type robot 600 of the sixth embodiment is mounted as an arm for performing work near the tip of the wall-mounted mobile robot 400 shown in the fourth embodiment. The present invention is not limited to such an example, and can be mounted on a wide variety of devices in a wide variety of forms.

次に、実施例7として、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成した多体節ヘビ型ロボット700の構成例を説明する。   Next, as a seventh embodiment, a configuration example of a multi-body snake robot 700 configured by assembling the hydraulically driven actuator 100 and the actuator units 200 and 200 'of the present invention will be described.

図43(A)は、実施例7の多体節ヘビ型ロボット700の平面図である。多数の体節710と、それら体節間を結ぶ関節に相当する部分にアクチュエータユニット200’が設けられた構造となっている。この構成例では、胴部は4つあり、それぞれ710a,710b,710c,710dとなっており、それらの間が連結機構であるアクチュエータユニット200’により連結されている。アクチュエータユニット200’は実施例2に示したように、液圧駆動により上下左右に自在に曲がったり捩じったりする動作ができるものであるので、図43(B)に示すように、体節710の間のアクチュエータユニット200’を曲げたり捩じったりしながらヘビや虫のように体をくねらせて進むことができる。なお、図43(C)は多体節ヘビ型ロボット700が体をくねらせて進む様子を右側面から見た図である。   FIG. 43A is a plan view of the multi-segment snake robot 700 according to the seventh embodiment. The actuator unit 200 ′ is provided at a portion corresponding to a large number of body segments 710 and joints connecting the body segments. In this configuration example, there are four body portions, which are 710a, 710b, 710c, and 710d, respectively, which are connected by an actuator unit 200 'that is a connection mechanism. As shown in the second embodiment, the actuator unit 200 ′ is capable of freely bending and twisting up and down and left and right by hydraulic drive, and as shown in FIG. While bending or twisting the actuator unit 200 ′ between 710, it is possible to move by twisting the body like a snake or an insect. FIG. 43 (C) is a view of the multi-segment snake robot 700 as viewed from the right side as it moves with its body twisted.

多体節ヘビ型ロボット700が体をくねらせて進む制御は、連結機構の各アクチュエータユニット200’内のアクチュエータ100に対する液圧の印加を制御することで実現できる。   The control that the multi-body snake robot 700 moves by twisting its body can be realized by controlling the application of hydraulic pressure to the actuator 100 in each actuator unit 200 ′ of the connection mechanism.

なお、地面の凹凸や歪み、前方に障害物が存在する場合などは、従来の数値制御型のロボットであればセンサ類で地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の有無などのデータを取得し、ロボット全体の動きを正確に割り出す必要があるが、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を用いる場合、ピストン体30の可撓性、液圧駆動によるシリンダ−ピストン運動の伸縮により、地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の形に沿いながら、また、外部から受ける抗力などの外力に応じて伸縮・屈曲しながら柔軟に進むことができる。   If there are obstacles or distortions on the ground or obstacles in the front, if the robot is a conventional numerical control type, the sensors will provide data such as the condition of the unevenness of the ground, the magnitude of distortion, and the presence or absence of obstacles. Although it is necessary to obtain and accurately determine the movement of the entire robot, when the hydraulically driven actuator 100 or the actuator unit 200 or 200 ′ of the present invention is used, the flexibility of the piston body 30 and the hydraulically driven cylinder The expansion and contraction of the piston motion allows the robot to move flexibly while following the condition of the unevenness of the ground, the magnitude of the distortion, and the shape of the obstacle, and expanding and contracting according to external forces such as drag received from the outside.

次に、実施例8として、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成した多足型ロボット800の構成例を説明する。   Next, as an eighth embodiment, a configuration example of a multi-legged robot 800 configured by assembling the hydraulic drive actuator 100 and the actuator units 200 and 200 'of the present invention will be described.

図44は、実施例8の多足型ロボット800の平面図、正面図、右側面図である。1つの胴820と多数の足810が設けられている。この例では6本の足810a〜810fが設けられており、足810と胴820のつなぎ目の部分に連結機構であるアクチュエータユニット200’が設けられた構造となっている。   FIG. 44 is a plan view, a front view, and a right side view of a multi-legged robot 800 according to the eighth embodiment. One trunk 820 and a number of legs 810 are provided. In this example, six legs 810a to 810f are provided, and an actuator unit 200 'serving as a coupling mechanism is provided at a joint portion between the legs 810 and the trunk 820.

アクチュエータユニット200’は実施例2に示したように、液圧駆動により上下左右に自在に曲がったり捩じったりする動作ができるものであるので、図45に示すように、足810と胴820の間のアクチュエータユニット200’を曲げたり捩じったりしながら虫のように歩行することができる。   As shown in the second embodiment, since the actuator unit 200 ′ can bend and twist freely up and down and left and right by hydraulic drive, as shown in FIG. 45, the foot 810 and the trunk 820 are provided. It is possible to walk like an insect while bending or twisting the actuator unit 200 ′ between the two.

なお、地面の凹凸や歪み、前方に障害物が存在する場合などは、従来の数値制御型のロボットであればセンサ類で地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の有無などのデータを取得し、足810の動きを正確に割り出す必要があるが、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を連結機構として用いる場合、ピストン体30の可撓性、液圧駆動によるシリンダ−ピストン運動の伸縮により、地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の形に沿いながら、足を進めることができ、また、外部から受ける抗力などの外力に応じて伸縮・屈曲しながら柔軟に進むことができる。   If there are obstacles or distortions on the ground or obstacles in the front, if the robot is a conventional numerical control type, the sensors will provide data such as the condition of the unevenness of the ground, the magnitude of distortion, and the presence or absence of obstacles. It is necessary to obtain and accurately determine the movement of the foot 810, but when the hydraulically driven actuator 100 or the actuator unit 200 or 200 'of the present invention is used as a coupling mechanism, the flexibility of the piston body 30 and the hydraulic pressure drive Due to the expansion and contraction of the cylinder-piston motion, the legs can be advanced while following the unevenness of the ground, the size of the distortion, and the shape of the obstacle, and it can be expanded and contracted according to the external force such as drag from the outside. It is possible to proceed flexibly.

次に、実施例9として、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成したユニバーサル型移動ロボット900の構成例を説明する。   Next, as a ninth embodiment, a configuration example of a universal type mobile robot 900 configured by assembling the hydraulic drive actuator 100 and the actuator units 200 and 200 'of the present invention will be described.

図46は、実施例9のユニバーサル型移動ロボット900の平面図、正面図、右側面図を示している。1つの胴部920と多数の足910が設けられている。この例では4本の足910a〜910dが設けられており、足910と胴部920のつなぎ目の部分に連結機構であるアクチュエータユニット200’が設けられた構造となっている。   FIG. 46 shows a plan view, a front view, and a right side view of a universal mobile robot 900 according to the ninth embodiment. One trunk 920 and a number of legs 910 are provided. In this example, four legs 910a to 910d are provided, and an actuator unit 200 'serving as a coupling mechanism is provided at a joint portion between the legs 910 and the trunk 920.

各々の足910は、胴部920から横方向に略水平に設けられており、足910の先端には直方体の先端部911が設けられている。
ユニバーサル型移動ロボット900の移動動作は、接地した足910の先端部920が支点となりアクチュエータユニット200’の旋回運動により胴部920が作用点として前方に移動する第1の動作と、接地した胴部920が支点となりアクチュエータユニット200’の旋回運動により足910が作用点として前方に移動する第2の動作を繰り返すことにより移動するものである。ユニバーサル型移動ロボット900の移動動作は、この第1の動作と第2の動作を繰り返すことにより、地面の状態や障害物の存在をたやすく乗り越えて行ける動作となっている。
Each leg 910 is provided substantially horizontally in the lateral direction from the trunk 920, and a rectangular parallelepiped tip 911 is provided at the tip of the leg 910.
The moving operation of the universal mobile robot 900 includes a first operation in which the body 920 moves forward as an action point by the turning motion of the actuator unit 200 ′ with the tip 920 of the grounded foot 910 as a fulcrum, and the grounded body. 920 serves as a fulcrum and moves by repeating the second operation in which the foot 910 moves forward as an action point by the turning motion of the actuator unit 200 ′. The moving operation of the universal mobile robot 900 is an operation in which the first state and the second operation are repeated so that the state of the ground and the presence of an obstacle can be easily overcome.

まず、第1の動作は、図46の状態から図48の状態に示すように、接地した足910の先端部911を支点として、アクチュエータ200’を下方に押し、胴920を持ち上げ、さらにアクチュエータ200’を旋回させて後方へ押し出し、胴部920を前方に押し出す。この場合、胴部920は上方からゆっくりと下方に移動するので地面の状態に応じて接地する。   First, as shown in the state of FIG. 46 to the state of FIG. 48, the first operation pushes the actuator 200 ′ downward with the tip 911 of the grounded foot 910 as a fulcrum, lifts the trunk 920, and further the actuator 200 Rotate 'and push it backwards to push the body 920 forward. In this case, the trunk 920 moves slowly downward from above, and is grounded according to the state of the ground.

次に、第2の動作は、図48の状態から図49の状態に示すように、接地した胴部920を支点として、アクチュエータ200’を後方から上方を通って前方へ旋回させ、足910の先端部911を後方から前方に回転させて接地させる。この場合、足910の先端部911は上方からゆっくりと下方に移動するので地面の状態に応じて接地する。   Next, as shown in the state of FIG. 48 to the state of FIG. 49, the second operation is to turn the actuator 200 ′ from the rear to the upper side with the grounded body 920 as a fulcrum and move the foot 910 forward. The tip 911 is grounded by rotating from the rear to the front. In this case, the tip 911 of the foot 910 moves slowly downward from above, and is grounded according to the state of the ground.

この図46から図49の第1の動作と第2の動作を1サイクルとして前方に移動する。図46から図49の動作を逆にすれば後方へ移動することができる。
図50は、図46から図49のサイクルの動作を繰り返して前方に移動する様子を示す図である。この例では前方に階段状のデコボコ状態となっているが、前方に移動してゆく様子が理解されよう。
The first operation and the second operation in FIGS. 46 to 49 are moved forward as one cycle. If the operations in FIGS. 46 to 49 are reversed, it is possible to move backward.
FIG. 50 is a diagram showing a state of moving forward by repeating the operation of the cycle of FIGS. 46 to 49. In this example, it is a stepped scalloped front, but you can see how it moves forward.

なお、図46から図49の動作は左右の足910を同じ運動で同時に動かしたが、左右一方の片側の足部910のみを動作させれば進行方向を曲げることができ、また、左右の足の一方を前進、他方を後進の動作とすれば、その場で旋回することも可能となる。さらに、図47のように胴部920を持ち上げた状態は、実施例8にかかる多足型ロボット800のような動作が可能であることは理解されるであろう。   46 to 49, the left and right feet 910 are simultaneously moved by the same movement. However, if only one of the left and right feet 910 is operated, the traveling direction can be bent, and the left and right feet can be bent. If one of these is a forward movement and the other is a backward movement, it is possible to turn on the spot. Furthermore, it will be understood that the state in which the body 920 is lifted as shown in FIG. 47 can be operated like the multi-legged robot 800 according to the eighth embodiment.

地面の凹凸や歪み、前方に障害物が存在する場合などは、従来の数値制御型のロボットであればセンサ類で地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の有無などのデータを取得し、足910の動きを正確に割り出す必要があるが、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を連結機構として用いる場合、ピストン体30の可撓性、液圧駆動によるシリンダ−ピストン運動の伸縮により、地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の形に沿いながら、足を進めることができ、また、外部から受ける抗力などの外力に応じて伸縮・屈曲しながら柔軟に進むことができる。   If there is an unevenness or distortion on the ground, or if there is an obstacle in front of it, a conventional numerically controlled robot will acquire data such as the condition of the unevenness on the ground, the magnitude of the distortion, and the presence or absence of an obstacle with sensors. It is necessary to accurately determine the movement of the foot 910, but when the hydraulically driven actuator 100 or the actuator unit 200 or 200 'of the present invention is used as a coupling mechanism, the flexibility of the piston body 30 and the hydraulically driven cylinder -The expansion and contraction of the piston motion allows the foot to be advanced while following the condition of the unevenness of the ground, the size of the distortion and the shape of the obstacle, and is flexible while expanding and contracting according to the external force such as the drag received from the outside. You can proceed to.

以上、本発明のアクチュエータ、アクチュエータユニット、それらを組み込んだロボットは、液圧駆動により、いわゆる周囲の状況に応じた“柔軟な制御”“柔軟な動作”を行うことができ、構成要素自体も、ある程度の剛性を備えた“直線状の動き”を可能としつつ、可撓性ある弾力性を備えた“曲線状の動き”も可能とした2面性を同時に兼ね備えたものである。   As described above, the actuator of the present invention, the actuator unit, and the robot incorporating them can perform “flexible control” and “flexible operation” according to so-called ambient conditions by hydraulic driving, It has the duality that enables "linear movement" with a certain degree of rigidity while also enabling "curve movement" with flexible elasticity.

限定された狭い搬入路と作業スペースにロボットを搬入して各種作業(研磨、研削、ウォータージェットピニング等)を行う場合に、作業目的に応じてロボットには様々な条件が求められる。例えば、小型でシンプルな構造を持ち、軽量ながらも或る程度の剛性があること、簡単な駆動原理による制御が可能であること、移動機構を備えていること、柔軟な構造部分があり振動吸収ができること、移動機構が柔軟であり外界の環境に合わせた道なり動作、障害物から干渉を受けた際の退避動作などが可能であることなどが求められ得る。本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットそれらを組み込んだロボットは、上記の各条件を満たすことができる。また、ロボットは作業目的によっては大きな重量のものを持ち上げたり動かしたりする動力を発生することが求められ得るが、本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットそれらを組み込んだロボットは、供給する液圧を大きくしたりすることで大きな動力を発生させることが可能である。   When a robot is carried into a limited narrow carry-in path and work space to perform various works (polishing, grinding, water jet pinning, etc.), various conditions are required for the robot according to the work purpose. For example, it has a small and simple structure, is lightweight but has a certain degree of rigidity, can be controlled by a simple driving principle, has a moving mechanism, has a flexible structure, and absorbs vibration It can be required that the moving mechanism is flexible and that the moving mechanism is flexible and can be operated in accordance with the environment of the outside world, and can be retracted when receiving interference from an obstacle. The hydraulic drive actuator and actuator unit according to the present invention can satisfy the above-mentioned conditions. Further, depending on the purpose of the work, the robot may be required to generate power to lift or move a heavy object, but the hydraulic drive actuator and actuator unit according to the present invention are provided with a liquid to be supplied. It is possible to generate a large amount of power by increasing the pressure.

また、作業ロボットにおいて、動作不能に陥った場合の非常時回収ということも重要な課題である。原子力プラントや製造プラントの配管内などでは動作不能に陥った場合の非常時回収は容易ではないところ、本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットそれらを組み込んだロボットは、液圧供給機構から供給する液圧を小さくすれば、ロボット全体が弛緩するため体積が小さくなる上、関節がフレキシブルになり、ケーブルで引っ張れば容易に搬入路を介して引き出すことができ、非常時回収が確実に可能である。   In addition, it is an important issue to collect the emergency when the operation robot becomes inoperable. Emergency recovery in the event of inoperability in the piping of a nuclear power plant or manufacturing plant is not easy, but the hydraulic drive actuator and actuator unit of the present invention are supplied from the hydraulic supply mechanism. If the hydraulic pressure is reduced, the entire robot is relaxed and the volume is reduced, the joint becomes flexible, and if it is pulled by a cable, it can be easily pulled out via the loading path, and emergency recovery is possible reliably. is there.

以上、本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニット、それらを組み込んだロボットの構成例における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。   As described above, the preferred embodiments of the configuration examples of the hydraulic drive actuator, the actuator unit, and the robot incorporating them according to the present invention have been illustrated and described, but various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention. It will be understood that this is possible.

本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットは、ロボットやシステムなどの駆動機構として広く適用することができる。また、様々な組み合わせ方により、本発明のパイプ管昇降ロボットや、壁面移動ロボットや、パイプ内壁移動ロボット、ロボットアーム型ロボット、多体節ヘビ型ロボット、多足型ロボット、災害救助用などのユニバーサル型移動ロボットなど、多様な産業用ロボットに適用することができる。   The hydraulically driven actuator and actuator unit of the present invention can be widely applied as a drive mechanism for a robot or a system. Also, depending on various combinations, universal pipe pipe lifting robot, wall surface moving robot, pipe inner wall moving robot, robot arm type robot, multi-segment snake type robot, multi-legged type robot, disaster rescue etc. It can be applied to various industrial robots such as type mobile robots.

本発明の実施例1にかかる液圧駆動のアクチュエータ100の一構成例を模式的に示す図1 schematically shows a configuration example of a hydraulically driven actuator 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. アクチュエータ100の各構成要素の構成が分かるように正面図、平面図、背面図、断面図などを示した図A diagram showing a front view, a plan view, a rear view, a cross-sectional view, etc. so that the configuration of each component of the actuator 100 can be understood. アクチュエータ100の伸縮が間隔リミッタ機構50で制御される様子を説明する図The figure explaining a mode that the expansion-contraction of the actuator 100 is controlled by the space | interval limiter mechanism 50. FIG. 液圧供給機構40により印加する液圧と弾性体60のバネによるアクチュエータ100の長さの関係を模式的に示す図The figure which shows typically the relationship between the hydraulic pressure applied by the hydraulic-pressure supply mechanism 40, and the length of the actuator 100 by the spring of the elastic body 60. FIG. 本発明のアクチュエータ100の周囲にカバー類110を設けた例を示す図The figure which shows the example which provided the covers 110 around the actuator 100 of this invention. 本発明のアクチュエータユニット200の一構成例を模式的に示した図The figure which showed typically the example of 1 structure of the actuator unit 200 of this invention 第1のベース体210、第2のベース体220の構成が分かるように正面図、平面図、背面図、断面図などを示した図The figure which showed the front view, the top view, the rear view, sectional drawing, etc. so that the structure of the 1st base body 210 and the 2nd base body 220 might be understood. アクチュエータユニット200の曲がり制御の原理を説明した図(その1)The figure explaining the principle of the bending control of the actuator unit 200 (the 1) アクチュエータユニット200の曲がり制御の原理を説明した図(その2)The figure explaining the principle of the bending control of the actuator unit 200 (the 2) 第1のベース体210に平行な面で切った断面において曲がり制御を説明する図The figure explaining bending control in the section cut by the plane parallel to the 1st base body 210 アクチュエータユニット200を2つ直列に並べ、第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25による嵌合の効果を説明する図The figure which arranges the two actuator units 200 in series, and demonstrates the effect of the fitting by the 1st fitting edge 15 and the 2nd fitting edge 25 捩じり制御を可能とした本発明のアクチュエータユニット200’の構成例を模式的に示した図The figure which showed typically the structural example of actuator unit 200 'of this invention which enabled the twist control. アクチュエータユニット200’全体として捩じりが生じる原理を説明する図(その1)The figure explaining the principle which twist arises as a whole actuator unit 200 '(the 1) アクチュエータユニット200’全体として捩じりが生じる原理を説明する図(その2)The figure explaining the principle which a torsion produces as a whole actuator unit 200 '(the 2) 実施例3のパイプ管昇降ロボット300の外観を模式的に示した図(その1)The figure which showed typically the external appearance of the pipe pipe raising / lowering robot 300 of Example 3 (the 1) 実施例3のパイプ管昇降ロボット300の外観を模式的に示した図(その2)The figure which showed typically the external appearance of the pipe pipe raising / lowering robot 300 of Example 3 (the 2) 把持機構内のアクチュエータ100の水平断面構造を分かりやすく示した図The figure which showed the horizontal section structure of actuator 100 in a grasping mechanism intelligibly 実施例3のロボット300が、2本平行に並べられたパイプ管の外壁を登る動作の例を示す図(その1)The figure which shows the example of the operation | movement which the robot 300 of Example 3 climbs the outer wall of the pipe pipe arranged in parallel (the 1) 実施例3のロボット300が、2本平行に並べられたパイプ管の外壁を登る動作の例を示す図(その2)The figure which shows the example of the operation | movement in which the robot 300 of Example 3 climbs the outer wall of the pipe pipe arranged in parallel (the 2) 実施例3のロボット300が、2本平行に並べられたパイプ管の外壁を登る動作の例を示す図(その3)The figure which shows the example of the operation | movement which the robot 300 of Example 3 climbs the outer wall of the pipe pipe arranged in parallel (Part 3) 実施例3のロボット300が、2本平行に並べられたパイプ管の外壁を登る動作の例を示す図(その4)The figure which shows the example of the operation | movement which the robot 300 of Example 3 climbs the outer wall of the pipe pipe arranged in parallel (Part 4) 実施例3のロボット300が、2本平行に並べられたパイプ管の外壁を登る動作の例を示す図(その5)The figure which shows the example of the operation | movement in which the robot 300 of Example 3 climbs the outer wall of the pipe pipe arranged in parallel (the 5) 実施例3のロボット300が、2本平行に並べられたパイプ管の外壁を登る動作の例を示す図(その6)The figure which shows the example of the operation | movement which the robot 300 of Example 3 climbs the outer wall of the pipe pipe arranged in parallel (Part 6) 実施例3のロボット300が、2本平行に並べられたパイプ管の外壁を登る動作の例を示す図(その7)The figure which shows the example of the operation | movement in which the robot 300 of Example 3 climbs the outer wall of the pipe pipe arranged in parallel (Part 7) 実施例4の壁面移動ロボット400の外観を模式的に示した6面図(その1)Six-sided view schematically showing the appearance of the wall surface mobile robot 400 of the fourth embodiment (No. 1) 実施例4の壁面移動ロボット400の外観を模式的に示した6面図(その2)Six-sided view schematically showing the appearance of the wall surface mobile robot 400 of the fourth embodiment (No. 2) 壁面移動ロボット400の壁面移動動作の概略を説明する図(その1)The figure explaining the outline of the wall surface movement operation | movement of the wall surface mobile robot 400 (the 1) 壁面移動ロボット400の壁面移動動作の概略を説明する図(その2)The figure explaining the outline of the wall surface movement operation | movement of the wall surface mobile robot 400 (the 2) 実施例5のパイプ管内壁移動ロボット500の外観を模式的に示した図(その1)The figure which showed typically the external appearance of the pipe pipe inner wall mobile robot 500 of Example 5 (the 1) 実施例5のパイプ管内壁移動ロボット500の外観を模式的に示した図(その2)The figure which showed typically the external appearance of the pipe pipe inner wall mobile robot 500 of Example 5 (the 2) グリッッパー530a〜530fの動きを示す図The figure which shows the motion of the grippers 530a-530f パイプ内壁移動ロボット500の動作例を説明する図(その1)The figure explaining the operation example of the pipe inner wall mobile robot 500 (the 1) パイプ内壁移動ロボット500の動作例を説明する図(その2)The figure explaining the operation example of the pipe inner wall mobile robot 500 (the 2) パイプ内壁移動ロボット500の動作例を説明する図(その3)The figure explaining the operation example of the pipe inner wall mobile robot 500 (the 3) パイプ内壁移動ロボット500の動作例を説明する図(その4)The figure explaining the operation example of the pipe inner wall mobile robot 500 (the 4) パイプ内壁移動ロボット500の動作例を説明する図(その5)The figure explaining the operation example of the pipe inner wall mobile robot 500 (the 5) 実施例6のロボットアーム型のロボット600の外観を模式的に示した図The figure which showed typically the external appearance of the robot arm type robot 600 of Example 6. FIG. 一方向にしか屈曲しないアクチュエータ100’の概略を簡単に示した図A schematic diagram of an actuator 100 'that bends in only one direction. ワイヤー機構を設けた場合の動きを簡単に説明する図The figure which explains simply the movement when the wire mechanism is provided 内部のアクチュエータユニット200’の変化に応じてロボットアーム型ロボット600は上下左右に自在に曲がる様子を示す図The figure which shows a mode that the robot arm type robot 600 bends up and down, right and left freely according to the change of internal actuator unit 200 '. アクチュエータユニット200’の伸張変化や収縮変化に応じてロボットアーム型ロボット600全体形状も伸張したり収縮したりする様子を示す図The figure which shows a mode that the robot arm type | mold robot 600 whole shape also expands or contracts according to the expansion | extension change and contraction change of actuator unit 200 '. ロボットアーム型ロボット600を搭載した様々なロボットの例を示す図The figure which shows the example of the various robot carrying the robot arm type robot 600 実施例7の多体節ヘビ型ロボットの構成例を示す図The figure which shows the structural example of the multi-segment snake-type robot of Example 7. 実施例8の多足型ロボットの構成例を示す図The figure which shows the structural example of the multi-legged type robot of Example 8. 実施例8の多足型ロボットが動く様子を示す図The figure which shows a mode that the multi-legged robot of Example 8 moves. 実施例9のユニバーサル型移動ロボット900の平面図、正面図、右側面図において、ユニバーサル型移動ロボット900の移動動作(その1)を示す図The figure which shows the moving operation | movement (the 1) of the universal type mobile robot 900 in the top view of the universal type mobile robot 900 of Example 9, a front view, and a right view. ユニバーサル型移動ロボット900の移動動作(その2)を示す図The figure which shows the movement operation (the 2) of the universal type mobile robot 900 ユニバーサル型移動ロボット900の移動動作(その3)を示す図The figure which shows the movement operation (the 3) of the universal type mobile robot 900 ユニバーサル型移動ロボット900の移動動作(その4)を示す図The figure which shows the movement operation (the 4) of the universal type mobile robot 900 ユニバーサル型移動ロボット900の移動動作例を示す図The figure which shows the movement operation example of the universal type mobile robot 900

10 第1のシリンダ体
11 鍔部分
12 シリンダ筒
13 シリンダ室
14 弾性体接続部
15 第1の嵌合縁
20 第2のシリンダ体
21 鍔部分
22 シリンダ筒
23 シリンダ室
24 弾性体接続部
25 第2の嵌合縁
30 ピストン体
31 チューブ体
32 一端部
33 他端部33
40 液圧供給機構
41 液圧装置
42 液体供給管
50 間隔リミッタ機構
60 弾性体
70 連結蝶番部
71 連結体
80 ワイヤー
81 ワイヤー巻取り機構
100 アクチュエータ
200 アクチュエータユニット
200’アクチュエータユニット
210 第1のベース体
220 第2のベース体
300 パイプ管昇降ロボット
310 背骨部310
311 天板
312 底板
320 把持機構
330 アクチュエータ容器
340 グリップ部
400 壁面移動ロボット
410 背骨部
420 サンクション機構
430 吸盤部
431 吸盤
500 パイプ管内壁移動ロボット
510 背骨部
520 アクチュエータ
530 グリッッパー
600 ロボットアーム型ロボット
700 多体節ヘビ型ロボット
710 胴部
800 多足型ロボット
810 足
820 胴部
900 ユニバーサル型移動ロボット
910 足
911 先端部
920 胴部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 1st cylinder body 11 collar part 12 cylinder cylinder 13 cylinder chamber 14 elastic body connection part 15 1st fitting edge 20 2nd cylinder body 21 collar part 22 cylinder cylinder 23 cylinder chamber 24 elastic body connection part 25 2nd Fitting edge 30 piston body 31 tube body 32 one end 33 the other end 33
40 Hydraulic pressure supply mechanism 41 Hydraulic pressure device 42 Liquid supply pipe 50 Interval limiter mechanism 60 Elastic body 70 Connection hinge part 71 Connection body 80 Wire 81 Wire winding mechanism 100 Actuator 200 Actuator unit 200 ′ Actuator unit 210 First base body 220 Second base body 300 Pipe pipe lifting robot 310 Spine 310
311 Top plate 312 Bottom plate 320 Grip mechanism 330 Actuator container 340 Grip part 400 Wall surface moving robot 410 Spine part 420 Suction mechanism 430 Suction cup 500 Pipe pipe inner wall moving robot 510 Spine part 520 Actuator 530 Gripper 600 Robot arm type robot 700 Multi-body Node Snake Type Robot 710 Torso 800 Multi-legged Robot 810 Leg 820 Torso 900 Universal Type Mobile Robot 910 Leg 911 Tip 920 Torso

Claims (18)

シリンダ室内に液媒体が充填される第1のシリンダ体と、
シリンダ室内に液媒体が充填される第2のシリンダ体と、
一端が前記第1のシリンダ体のシリンダ室内に収まり、他端が前記第2のシリンダ体のシリンダ室内に収まり、前記一端から前記他端まで貫通して液媒体が充填される中空部を備えたピストン体と、
前記第1のシリンダ体のシリンダ室と前記ピストン体の中空部と前記第2のシリンダ体のシリンダ室により形成される液媒体空間内に対して制御された液圧を供給する液圧供給機構とを備えた液圧駆動のアクチュエータ。
A first cylinder body filled with a liquid medium in a cylinder chamber;
A second cylinder body filled with a liquid medium in the cylinder chamber;
One end is accommodated in the cylinder chamber of the first cylinder body, the other end is accommodated in the cylinder chamber of the second cylinder body, and a hollow portion that penetrates from the one end to the other end and is filled with a liquid medium is provided. A piston body;
A hydraulic pressure supply mechanism for supplying a controlled hydraulic pressure to a liquid medium space formed by the cylinder chamber of the first cylinder body, the hollow portion of the piston body, and the cylinder chamber of the second cylinder body; A hydraulically driven actuator.
前記ピストン体の少なくとも一部の胴部分が可撓性あるチューブ体により形成されており、前記チューブ体が曲がることにより、前記ピストン体の全体形状が曲がり得るものである請求項1に記載の液圧駆動のアクチュエータ。   The liquid according to claim 1, wherein at least a part of the body of the piston body is formed of a flexible tube body, and the entire shape of the piston body can be bent by bending the tube body. Pressure drive actuator. 前記第1のシリンダと前記第2のシリンダ間に弾性体を備え、
前記第1のシリンダと前記第2のシリンダの相対的移動が、前記液圧供給機構から前記液媒体空間へ供給される水圧によって拡がろうとする力と前記弾性体により縮まろうとする力がバランスする位置で停止することによって全体の長さの伸縮制御を可能とした請求項1または2に記載の液圧駆動のアクチュエータ。
An elastic body is provided between the first cylinder and the second cylinder;
The relative movement between the first cylinder and the second cylinder balances the force to expand by the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pressure supply mechanism to the liquid medium space and the force to contract by the elastic body. 3. The hydraulically driven actuator according to claim 1, wherein expansion and contraction control of the entire length is possible by stopping at a position.
前記第1のシリンダにおいて前記第2のシリンダと対向し合う縁に第1の嵌合縁を備え、前記第2のシリンダにおいて前記第1のシリンダと対向し合う縁に第2の嵌合縁を備え、前記液圧供給機能による液圧が印加されていない状態において前記弾性体による弾性力により前記第1のシリンダ体と前記第2のシリンダ体が当接し、前記第1の嵌合縁と前記第2の嵌合縁が嵌合し合うものである請求項1から3のいずれか1項に記載の液圧駆動のアクチュエータ。   The first cylinder has a first fitting edge at an edge facing the second cylinder, and the second cylinder has a second fitting edge at an edge facing the first cylinder. The first cylinder body and the second cylinder body are brought into contact with each other by the elastic force of the elastic body in a state where the hydraulic pressure by the hydraulic pressure supply function is not applied, and the first fitting edge and the The hydraulic drive actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the second fitting edges are fitted with each other. 前記第1のシリンダ体と前記第2のシリンダ体の最大間隔を制限する間隔リミッタ機構を備え、前記液圧供給機構から前記液媒体空間へ供給される液圧が印加されて前記第1のシリンダ体と前記ピストン体と前記第2のシリンダ体が相互に移動しても前記ピストン体の一端が前記第1のシリンダ体のシリンダ室内から抜け出ず、前記ピストン体の他端が前記第2のシリンダ体のシリンダ室内から抜け出ないように制限したことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の液圧駆動のアクチュエータ。   An interval limiter mechanism for limiting a maximum interval between the first cylinder body and the second cylinder body is provided, and a hydraulic pressure supplied from the hydraulic pressure supply mechanism to the liquid medium space is applied to the first cylinder. Even if the body, the piston body, and the second cylinder body move relative to each other, one end of the piston body does not come out of the cylinder chamber of the first cylinder body, and the other end of the piston body is the second cylinder. 5. The hydraulically driven actuator according to claim 1, wherein the actuator is restricted so as not to escape from a cylinder chamber of the body. 前記間隔リミッタ機構が、前記ピストン体の軸に対して平行に前記第1のシリンダ体と前記第2のシリンダ体の間を結ぶように設けられたワイヤーであり、前記ワイヤーが張りきることで前記第1のシリンダ体と前記第2のシリンダ体の相対的移動が制限されるものであることを特徴とする請求項5に記載の液圧駆動のアクチュエータ。   The interval limiter mechanism is a wire provided so as to connect the first cylinder body and the second cylinder body in parallel to the axis of the piston body, and the wire is stretched to 6. The hydraulically driven actuator according to claim 5, wherein relative movement between the first cylinder body and the second cylinder body is limited. 前記間隔リミッタ機構が、前記ピストン体の軸に対して斜め方向に前記第1のシリンダ体と前記第2のシリンダ体の間を結ぶように設けられたワイヤーであり、前記ワイヤーが張りきることで前記第1のシリンダ体と前記第2のシリンダ体の相対的移動が制限されるものであることを特徴とする請求項5に記載の液圧駆動のアクチュエータ。   The interval limiter mechanism is a wire provided to connect the first cylinder body and the second cylinder body in an oblique direction with respect to the axis of the piston body, and the wire is stretched 6. The hydraulically driven actuator according to claim 5, wherein relative movement between the first cylinder body and the second cylinder body is limited. 前記第1のシリンダ体と前記第2のシリンダ体との間に前記ピストン体の外周を覆う1個又は複数個の外装筒体を備えたものである請求項1から7のいずれか1項に記載の液圧駆動アクチュエータ。   8. The apparatus according to claim 1, further comprising one or a plurality of exterior cylinders that cover an outer periphery of the piston body between the first cylinder body and the second cylinder body. 9. The hydraulic drive actuator described. 前記第1のシリンダ体と前記外装筒体と前記第2のシリンダ体との間をそれぞれ蝶番構造で接続し、前記液圧供給機構から前記液媒体空間へ供給される液圧によって前記液媒体空間が膨張した場合に、前記蝶番構造において屈曲可能な方向への屈伸動作が可能である請求項8に記載の液圧駆動のアクチュエータ。   The first cylinder body, the exterior cylinder body, and the second cylinder body are connected with a hinge structure, respectively, and the liquid medium space is generated by a liquid pressure supplied from the liquid pressure supply mechanism to the liquid medium space. The hydraulically driven actuator according to claim 8, wherein when the swell expands, the hinge structure can bend and extend in a bendable direction. 前記アクチュエータを複数個並列に並べ、第1のベース体に各々の前記第1のシリンダ体を取り付け、第2のベース体に各々の前記第2のシリンダ体を取り付けたユニットに組み上げ、
各々の前記液圧供給機構を介して各々の前記アクチュエータの長さの伸縮を独立制御することにより、前記ユニット全体の長さの伸縮制御と前記ユニット全体のあらゆる方向への曲がり制御とを可能とした、請求項3から9のいずれか1項に記載のアクチュエータを組み込んだ液圧駆動のアクチュエータユニット。
A plurality of the actuators are arranged in parallel, each first cylinder body is attached to a first base body, and each unit is assembled to a unit in which each second cylinder body is attached to a second base body,
By independently controlling the expansion / contraction of the length of each actuator via each hydraulic pressure supply mechanism, it is possible to control the expansion / contraction of the entire length of the unit and to control the bending of the entire unit in all directions. A hydraulically driven actuator unit incorporating the actuator according to any one of claims 3 to 9.
請求項1から10のいずれか1項に記載のアクチュエータと、請求項9に記載のアクチュエータユニットを構成要素に含む液圧駆動のロボット。   A hydraulically driven robot comprising the actuator according to any one of claims 1 to 10 and the actuator unit according to claim 9 as constituent elements. 先端にグリッパーを設けた請求項1から9のいずれか1項に記載のアクチュエータを対向させた把持機構を少なくとも2つ備え、前記把持機構同士の間を結ぶように請求項10に記載のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備え、少なくとも1つの前記把持機構により周囲の物体を把持して自重を支えつつ、前記連結機構が伸縮することにより他の少なくとも1つの把持機構を移動させて移動後の周囲の物体を把持することを繰り返すことにより物体の表面または内面を移動する液圧駆動のロボット。   The actuator unit according to claim 10, comprising at least two gripping mechanisms that are opposed to the actuator according to claim 1, wherein a gripper is provided at a tip, and connects the gripping mechanisms to each other. And at least one connecting mechanism provided with an at least one gripping mechanism that grips surrounding objects and supports its own weight while the connecting mechanism expands and contracts to move and move at least one other gripping mechanism. A hydraulically driven robot that moves on the surface or inner surface of an object by repeatedly gripping the surrounding object. 先端にサンクション機構と連動した吸盤部を少なくとも2つ備え、前記吸盤部同士を結ぶように請求項10に記載のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備え、少なくとも1つの前記吸盤部により周囲の壁面に吸着して自重を支えつつ、前記連結機構が伸縮することにより他の少なくとも1つの吸盤部を移動させて移動後の周囲の壁面に吸着することを繰り返すことにより周囲の壁面を移動する液圧駆動のロボット。   11. At least two suction cups interlocking with a suction mechanism at the tip, and at least one connecting mechanism provided with the actuator unit according to claim 10 so as to connect the suction cups to each other. The surrounding wall surface is moved by repeatedly moving the at least one suction cup portion and adsorbing it to the surrounding wall surface after the connection mechanism expands and contracts while adsorbing to the wall surface and supporting its own weight. A hydraulically driven robot. 先端にグリッパーを設けた請求項1から9のいずれか1項に記載のアクチュエータを周囲に配した張り出し機構を少なくとも2つ備え、前記張り出し機構同士の間を結ぶように請求項10に記載のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備え、少なくとも1つの前記張り出し機構により周囲の壁面間または周囲の物体の内壁面に前記グリッパーを張り出して自重を支えつつ、前記連結機構が伸縮することにより他の少なくとも1つの張り出し機構を移動させて移動後の周囲の壁面間または周囲の物体の内壁面に前記グリッパーを張り出すことを繰り返すことにより周囲の壁面間または周囲の物体の内壁面を移動する液圧駆動のロボット。   The actuator according to claim 10, comprising at least two overhanging mechanisms around which the actuator according to any one of claims 1 to 9 provided with a gripper at a front end is disposed, and connecting the overhanging mechanisms to each other. At least one coupling mechanism provided with a unit is provided, and the other coupling mechanism extends and contracts while supporting the own weight by projecting the gripper between the surrounding wall surfaces or the inner wall surface of the surrounding object by at least one of the projecting mechanisms. The liquid which moves between the surrounding wall surfaces or the inner wall surface of the surrounding object by repeatedly moving the at least one overhanging mechanism of the above and extending the gripper between the surrounding wall surfaces after the movement or the inner wall surface of the surrounding object. Pressure driven robot. 請求項10に記載のアクチュエータユニットを設けたアーム機構を少なくとも1つ備え、前記アーム機構の先端に請求項9に記載のアクチュエータを設けたハンド機構を少なくとも1つ備えた液圧駆動のロボット。   A hydraulically driven robot comprising at least one arm mechanism provided with the actuator unit according to claim 10, and comprising at least one hand mechanism provided with the actuator according to claim 9 at a tip of the arm mechanism. 少なくとも2つの胴部と、前記胴部同士の間を結ぶように請求項10に記載のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備えた液圧駆動のロボット。   A hydraulically driven robot comprising at least one connecting mechanism provided with the actuator unit according to claim 10 so as to connect at least two torso parts to each other. 少なくとも1つの胴部と、少なくとも2つの足部と、前記胴部と各々の前記足部との間を各々接続するように設けられた請求項10に記載のアクチュエータユニットを備えた液圧駆動のロボット。   The hydraulically driven actuator comprising the actuator unit according to claim 10, wherein the actuator unit is provided so as to connect at least one torso, at least two toes, and the torso to each of the toes. robot. 少なくとも1つの胴部と、前記胴部から水平に設けられた少なくとも左右一対の足部と、前記胴部と各々の前記足部との間を各々接続するように設けられた請求項10に記載のアクチュエータユニットを備え、接地した足部の先端部を支点として前記アクチュエータユニットの旋回運動により前記胴部が作用点として前方に移動する第1の動作と、接地した前記胴部を支点として前記アクチュエータユニットの旋回運動により前記足部の先端部が作用点として前方に移動する第2の動作を繰り返すことにより移動する液圧駆動のロボット。   The at least one torso, at least a pair of left and right feet provided horizontally from the torso, and the torso and each of the feet are connected to each other. A first operation in which the body portion moves forward as an action point by a turning motion of the actuator unit with the tip of the grounded foot as a fulcrum, and the actuator with the grounded body as a fulcrum. A hydraulically driven robot that moves by repeating a second operation in which the tip of the foot moves forward as an action point by a turning motion of the unit.
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