JPH04111792A - Actuator - Google Patents

Actuator

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JPH04111792A
JPH04111792A JP2412500A JP41250090A JPH04111792A JP H04111792 A JPH04111792 A JP H04111792A JP 2412500 A JP2412500 A JP 2412500A JP 41250090 A JP41250090 A JP 41250090A JP H04111792 A JPH04111792 A JP H04111792A
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actuating
actuator
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pressure
actuating bodies
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Koichi Suzumori
康一 鈴森
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Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve convenience in handling an object such as a soft thing, a brittle thing or a thing having many curved surfaces by giving an anisotropic and elastic characteristic to outer peripheral walls of plural number of actuating bodies fixed onto a common base. CONSTITUTION:Since outer peripheral walls of actuating bodies 3, 5, 7 and 9 have an anisotropic and elastic characteristic, when pressure is applied to pressure chambers (301-303), (501-503), (701-703) and (901-903), the actuating bodies 3, 5, 7 and 9 are deformed elastically so that elastic deformation in the axial direction and a curved deformation in the optional direction are carried out. Thereby, by operating the plural number of actuating bodies 3, 5, 7 and 9 coordinately, the grip or the handling operation of an object can be carried out.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[000月 [発明の目的] [0002] [000 month [Purpose of the invention] [0002]

【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、流体の圧力エネルギによる弾性変形を利用す
るアクチュエータに関し、特に柔らかいものや割れ易い
もの、また、曲面を多く有する形状のもの等の対象物を
容易に把持することのできるアクチュエータに関する。 [0003]
The present invention relates to an actuator that utilizes elastic deformation due to pressure energy of fluid, and particularly to an actuator that can easily grip objects such as soft objects, easily breakable objects, and objects with shapes having many curved surfaces. [0003]

【従来の技術】[Conventional technology]

近年、ロボットの適用範囲の拡がりにともない例えば果
実や小動物等のような柔かいものや、ガラスコツプ等の
ような割れやすいもの、また、球、円錐等のような曲面
を多くもった形状のもの等を対象物として取り扱うこと
ができるロボットハンドの開発が要望されており、また
、これらの対象物をロボットハンドの指先で操り動作さ
せたいという要求も高まっている。 [0004]
In recent years, as the range of applications for robots has expanded, robots have been used to handle soft objects such as fruits and small animals, breakable objects such as glass chips, and objects with many curved surfaces such as spheres and cones. There is a demand for the development of a robot hand that can be handled as an object, and there is also an increasing demand to manipulate and operate these objects with the fingertips of the robot hand. [0004]

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、従来のロボットハンドは、2指ハンドの
ものがほとんどであり、このようなロボットハンドでは
、柔がいものや割れ易いもの、また曲面を多く有する形
状のもの等の対象物の取扱いが困難であり、また、指に
よる操り動作も十分に行なうことができず、さらに、そ
の制御アルゴリズムが複雑なものであった。 [0005] また、研究段階にある多脂ハンドのものも、その機構や
制御アルゴリズムが複雑で、前述の要求に十分応えるこ
とができないものであった。 [0006] 以上のように、従来のロボットハンド等では柔かいもの
、割れやすいものを取扱うこと等には不十分であり、制
御アルゴリズムも複雑になる恐れがあった。 [0007] 本発明の目的は、柔らかいものや割れ易いもの、また、
曲面を多く有する形状のもの等の対象物を容易に把持す
ることができると共に、その対象物の操り動作を十分に
行うことができるアクチュエータを提供することである
。 [0008] [発明の構成] [0009]
However, most conventional robot hands are two-finger hands, and such robot hands have difficulty handling objects such as soft objects, easily breakable objects, and objects with shapes that have many curved surfaces. In addition, it was not possible to perform sufficient finger manipulation operations, and the control algorithm was complicated. [0005] Furthermore, the multi-fat hand that is currently in the research stage has a complicated mechanism and control algorithm, and cannot fully meet the above-mentioned requirements. [0006] As described above, conventional robot hands and the like are inadequate for handling soft and breakable objects, and the control algorithm may also become complicated. [0007] The object of the present invention is to treat soft or breakable items, and
An object of the present invention is to provide an actuator that can easily grip an object such as an object having a shape with many curved surfaces, and can sufficiently manipulate the object. [0008] [Configuration of the invention] [0009]

【課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の特徴は、軸方向に
延設された隔壁によって内部が複数の圧力室に分離され
た筒状弾性作動体を複数個隣接して設け、前記各筒状弾
性作動体を多自由度に動作させ、前記複数の筒状弾性作
動体が協働して所定の動作を行う様に、前記各筒状弾性
作動体の圧力室の各々の圧力を調整する手段を設けたこ
とである。 [0010] 本発明の他の特徴は、複数の圧力室を有し、少くとも外
周壁が異方性の弾性特性をもち各々の圧力室の圧力を調
整することによ−り動作する弾性作動体複数を隣接して
設け、前記複数の弾性作動体の基部が共通の基体に固定
されることである[0011] 【作用】 上記の構成によれば、作動体の外周壁が異方性の弾性特
性をもっているので、圧力室が加圧されると作動体は弾
性変形し、軸方向の伸縮変形(異方性の方向によっては
軸心回りの回転を伴う) および任意方向への湾曲変形
が行われる。従って、複数の作動体を協調動作させるこ
とにより、対象物の把持や操り動作を行うことができる
。 [0012]
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention has a plurality of cylindrical elastic actuating bodies whose interiors are separated into a plurality of pressure chambers by partition walls extending in the axial direction. The pressure of each of the cylindrical elastic actuators is adjusted so that the plurality of cylindrical elastic actuators cooperate to perform a predetermined operation. A means for adjusting the pressure in each chamber is provided. [0010] Another feature of the present invention is that the present invention has a plurality of pressure chambers, at least an outer peripheral wall thereof has anisotropic elastic properties, and operates by adjusting the pressure of each pressure chamber. [0011] According to the above structure, the outer circumferential wall of the actuating body is anisotropic. Since it has elastic properties, when the pressure chamber is pressurized, the actuating body deforms elastically, allowing for expansion and contraction deformation in the axial direction (accompanied by rotation around the axis depending on the direction of anisotropy) and bending deformation in any direction. It will be done. Therefore, by coordinating a plurality of actuating bodies, it is possible to grasp or manipulate an object. [0012]

【実施例】【Example】

図1乃至図3はこの発明の一実施例に係るアクチュエー
タを示すものである。 [0013] 図1はアクチュエータの第1実施例としてのロボットハ
ンドの構成図、図2a図2bは平面図、図3図は図2a
のIII−III線矢視断面図を示している。このアク
チュエータ1は、複数(この実施例では4個)の筒状弾
性作動体3,5.79のそれぞれの基部3a、5a、7
a、9aをアクチュエータ1の基体11に挟持部材13
,15,17.19を介して挟持し、ネジ20等で固定
して構成されている。これら作動体3,5,7.9は、
基体11の同一円周上に等間隔をもって各筒心軸3b、
5b、7b、9bを平行に配置している。 [0014] また、上記作動体3,5,7.9は、後述する圧力室3
01,302,303501.502,503,701
,702,703,901,902,903が図2bに
示す如くに配置される様に基体11に取り付けられてい
る。 [0015] 上記各々の筒状弾性作動体3,5,7.9は、作動体3
を例示する図4および図5に示すように構成されている
。 [0016] すなわち、作動体3はその外周壁が異方性の弾性特性を
持つ(例えば外周に繊維を巻装した)筒状の筒状弾性体
23で形成されている。すなわち、この筒状弾性体23
は、その外周において、それぞれ間隔を密にして螺旋状
に巻装された繊維を弾性材料であるシリコンゴムによっ
て被覆して形成されている。このため筒状弾性体23は
繊維とゴムの複合による異方性弾性材料によって形成さ
れることにより縦弾性係数の小さい方向は筒状弾性体2
3の軸方向と略一致し、この軸方向には伸び易くなって
いるものである。また軸方向と直交する方向には繊維に
よ”) MftE弾性係弾性係数カ伸びにくくなってい
る。この筒状弾性体23は、その筒心方向25に平行な
複数(この実施例では3個)の弾性隔壁27,29.3
1によって横断面で複数(この実施例では3個)の圧力
室301,302,303に区分されている。圧力室3
01,302,303の一端は蓋33,35.37によ
って封止し、その上に先端が丸みをもった先端部材39
を接着剤等により貼着している。また、圧力室301,
302,303の他端は、貫通孔41,43.45のあ
る比較的硬い弾性体よりなる蓋47,49.51で封止
している。 [0017] 上記蓋47,49.51の材質としては、上記筒状弾性
体23と同じ材質でもよいし、金属やプラスチック等で
もよい。そして、この蓋を設けた部分が、前記基部3a
〜9aとして用いられる。 [0018] そして、貫通孔41,43.45へ先端部をのぞかせて
接続されたチューブ53によって圧力室301,302
,303内へ空気等の流体が供給される。 [0019] 上記圧力室301,302,303内へ供給される流体
の圧力は、図1に示す如く、流体源54からの流体量を
調節する弁57およびその弁57を制御する制御コンピ
ュータ55によって調節される。この弁57としては、
例えば圧力制御弁が用いられる。それによって、上記筒
状弾性体23は筒心方向25に弾性的に伸長しあるいは
筒心の回りに回転し、さらに湾曲変形等をすることにな
る。 [0020] 他の作動体5,7.9も前記作動体3と同様な構成であ
り、作動体5には圧力室501,502,503、作動
体7には圧力室701,702,703.また、作動体
9には圧力室901,902,903が形成されており
、これら圧力室501.502,503,701,70
2,703,901,902,903には圧力室301
,302,303と同様にチューブ53の先端部がのぞ
かせられており、これらチューブ53は上記弁57を介
して流体源54に連結されている[0021] また、上記弾性体23と蓋33,35,37.先端部材
39.および蓋47゜49.51とは、シリコーンゴム
等によって一体形成することも可能である。 [0022] 前記アクチュエータ1の基体11底部には底板59が取
り付けられて空間部61が形成され、この空間部61を
通して前記チューブ53が外部へ引き出され、これらチ
ューブ53はひとまとめにして保護チューブ63で保護
されている。 [0023] つぎに、アクチュエータ1の動作について説明する。尚
、アクチュエータ1にはいろいろな形態の動作を行わせ
ることが可能であり、それぞれを順次説明してゆく。 [0024] 第1の動作形態は図6乃至図7に示すように、対象物M
を四方から把持するようにアクチュエータ1を制御する
ものである。 [0025] このために、図6a、図7aに示す如くに、各動作体3
,5,7.9が配置された基体11の円周21の中心軸
65と、各作動体3,5,7.9のそれぞれの筒心軸3
b、5b、7b、9bとを結んでできる平面A、B、C
,D (図2の紙面に対して垂直な面)内で各作動体3
,5,7.9を動作させるようにしている[0026] 前記の平面A、 B、 C,D内で各作動体3,5,7
.9を作動させるためには、図6b、図7bに示す如く
に、作動体3,5,7.9のそれぞれの圧力室302と
303.圧力室502と503.圧力室702と703
.圧力室902と903のそれぞれの弾性隔壁29を中
心軸65側に向けて前記平面A、 B、 C,D内に位
置させて各作動体3,5,7.9を配置する。このよう
に各作動体3,57.9を配置し、図6b、図7bの斜
線で示す如くに、各作動体3,5,7゜9のそれぞれの
圧力室301,501,701,901内へのみ流体を
供給して加圧すれば各作動体3,5,7.9はそれぞれ
平面A、B、C,D内で内側へ向けて湾曲される。 [0027] また、図8a、図8bに示す如くに、同様の構成で各作
動体3,5,7.9のそれぞれの圧力室302と303
,502と503,702と703,902と903内
へ流体を供給して等しく加圧すれば各作動体3,5,7
.9はそれぞれ平面A、 B、 C,D内で外側へ向け
て湾曲され、図8aに示す様に物体Mが内側から把持さ
れる。 [0028] 以上のように、各作動体の弾性隔壁29を平面A、B、
C,D内に位置させれば上記第1の動作形態は容易に実
現できる。 [0029] ただし、本実施例は、弾性隔壁29の方向を限定するも
のではない。即ち、各作動体は、流体圧の組み合せによ
り任意の方向へ湾曲することができるので弾性隔壁29
がどちらの方向を向いても上記第1の動作形態を実現す
ることができる[0030] このようにアクチュエータ1を制御することにより、図
6乃至図8に示すように対象物Mを把持することができ
る。特に図7図に示すような複雑な形状をもつガラス物
体を把持する場合、柔かく把持できると共に、対象物M
の形状に適応させて各作動体3,5,7.9を湾曲させ
ることができる。また、各作動体3,57.9を外側へ
向けて湾曲させることにより、図8に示すように対象物
Mを内側から把持することができる。 [0031] また、以下に具体例で説明する如くに、上述した把持状
態から、さらに流体を調節することにより、ロボットア
ームを動かすことなく、ロボットハンドのみで対象物M
を上下、左右方向への移動と回転をさせることができる
。 [0032] つぎに、第2の動作形態を説明する。この動作形態は図
9に示すように、対象物Mを前後又は左右両側から挾み
込んで把持するようにアクチュエータ1を制御するもの
である。 [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] 内で外側へ向けて湾曲される。 [0038] このようにアクチュエータ1を制御することにより、図
・9に示すように対象物Mを挾み込んで把持することが
できる。 [0039] この動作形態では、作動体3と5および作動体7と9と
の間隔を大きく保った状態で対象物を把持することがで
きるため、長尺な対象物を把持する場合により安定した
把持をすることができる。 [0040] つぎに11図10乃至図13に示すように、対象物Mの
移動操りを行うようにアクチュエータ1を制御する動作
形態を説明する。 [0041] すなわち、図10は図9に示した上記第2の動作形態と
同様な構成のものによって各作動体3,5,7.9で前
後又は左右両側から対象物Mを挾み込んで把持した状態
を示しており、この状態(すなわち、図90に示す加圧
状態)で、さらに各作動体3,5,7.9のそれぞれの
圧力室301,302,303.圧力室501.502
,503.圧力室701,702,703.圧力室90
1,902.903内へ流体を等しく供給して加圧すれ
ば(図11bを参照)各作動体35.7.9がそれぞれ
筒心軸3b、5b、7b、9b方向へ伸長し、その結果
図11aに示すように対象物Mを上方へ移動させること
ができる。 [0042] また、図11の状態から各作動体3,5,7.9のそれ
ぞれの圧力室301と302、圧力室501と502.
圧力室701と703.圧力室901と903へ流体を
供給して加圧すれば(図12bを参照)各作動体3,5
,7.9が右方へ湾曲し、図12aに示すように対象物
Mを右方へ移動させることができる。 [0043] さらに、図13bに示す如くに加圧して、−吉例の作動
体5,7を伸長させ、他方側の作動体3,9をそのまま
の状態又は収縮させれば、図13aに示すように対象物
Mを上下方向へ傾斜させることができる。 [0044] 図14および図15は作動体の個数が多い場合の上記第
2の動作形態の変形例を示すものである。 [0045] 図14に示す動作形態は、6個の作動体3,5,7,9
,67.69を設け、図示の如くに加圧して作動体3,
5.67と作動体7,9.69との間に対象物Mを挾み
込んで把持するようにしたものである。 [0046] また、図15に示す動作形態は、5個の作動体3,5,
7,9.67を設け、図示の如くに加圧して、これら作
動体3.−5.7,9.67のうち、一部の作動体3,
5,7.9を動作させて対象物Mを把持する例である。 [0047] つぎに、第3の動作形態を説明する。この動作形態は図
16に示すように、対象物Mを前後又は左右両側から作
動体3,5,7.9の根元部又はアクチュエータ1の基
体11上に押し付けて把持するようにアクチュエータ1
を制御するものである。 [0048] すなわち、図17に示すように加圧し、各作動体3,5
,7.9が相互に干渉しないように各作動体3,5,7
.9をそれぞれ異る平面G、H,I、J内(図17紙面
に直交)で内側へ向けて湾曲させることにより対象物M
を作動体3,57.9の根元部又はアクチュエータ1の
基体11上へ押し付けて把持するように制御している。 [0049] また、図6に示すアクチュエータ1において、図18b
に示す如くに加圧すれば、図18aに示す如く各作動体
3,5,7.9で対象物Mを把持した状態で、各作動体
3,5,7.9が一様に横方向に湾曲し、対象物Mが把
持状態で回転される。 [0050] 図19乃至図22は、第2〜第4の実施例を示すもので
ある。 [0051] 図19に示すものは、作動体3,5の筒心軸3b、5b
をそれぞれ外側方へ傾斜させて基体11に配置したもの
である。 [0052] このように作動体3,5を配置することにより作動体3
.5の動作範囲が広がり、例えば浮遊物の保護あるいは
対象物Mを把持してそこへ自己のロボットアームを誘導
するような場合などに適する。 [0053] また、図20に示すものは、作動体3,5の筒心軸3b
、5bをそれぞれ内側方へ傾斜させて基体11に配置し
たものである。 [0054] このように作動体3,5を配置することにより基体11
の中心軸65、すなわちロボットハンドの中心軸に対し
て作動体3.5の先端がより深く湾曲され、特に図16
に示す上記第3の動作状態における対象物Mの把持をよ
り安定して行うことができる。 [0055] また、図21および図22に示すものは、5個の作動体
3,5,7,9.67により、人間の手に似せて構成し
たものである。 [0056] 基体71は、図22に示すように、親指に相当する作動
体3の取付孔73を設けた基体部71aと、人指し指か
ら小指に相当する作動体5,7,9.67の取付孔75
.77.79.81を設けた基体部71bとから形成さ
れている。そして、これら取付孔73,75.77.7
9.81に各作動体3,5,7,9.67が差し込まれ
接着固定されている。 [0057] 各作動体3,5,7,9.67のチューブ53は基体部
71bの空間部61を通して外部へ引き出され、ひとま
とめにして保護チューブ63で保護されている。前記空
間部61は裏板83によって蓋がされている。 [0058] このようにアクチュエータ1を構成し、加圧状態を制御
すれば、人間の手に似せた動作をさせることができる。 [0059] 図23乃至図25は作動体の変形例を示すものである。 [0060] 図23に示すものは、筒状弾性体23の外周の一部に金
属又はプラスチックのごとき変形し難い材料によって形
成された薄肉円筒85を被覆し、接着等の手段によって
固定して作動体87を構成している。 [0061] この変形例によれば、薄肉円筒85を被覆した部分のみ
が変形されないため、図24に示すように、作動体87
の湾曲形態を変えることができる。 [0062] そして、薄肉円筒85の数や、長さ、取付は位置を調整
することにより、把持対象物Mに適した湾曲形態を具現
することができる。 [0063] 図25に示すものは、筒状弾性体23の一部を他の部分
よりも変形し難い材料によって形成したものである。 [0064] すなわち、図25において、作動体89の筒状弾性体2
3は、異方性のある弾性体からなる部分91.93と、
この部分91.93より変形し難い材料からなる部分9
5とからなり、これらを別々に成形した後、接着等の手
段により連設し固定している。 [0065] 従って、上記図23に示したものと略同様な効果を奏す
ることができる。 [0066] なお、作動体は筒弾性体の周壁部を外周部母線(筒心方
向と平行)に対して平衡角(加圧しても軸心方向に伸縮
しない状態の角度)未満の角度に強化し、(つまり、繊
維を平衡角未満の角度に巻装し、)圧力室が加圧時に作
動体の軸方向への縮み動作、あるいは軸方向の回りに回
転しながら軸方向への縮み動作を行わせるように構成す
ることもできる。また、ロボットハンドに限らず、アク
チュエータ多数を鉛直に密に並べて物体を面方向に搬送
する搬送装置として構成することもできる。 [0067]
1 to 3 show an actuator according to an embodiment of the present invention. [0013] FIG. 1 is a configuration diagram of a robot hand as a first embodiment of an actuator, FIG. 2a is a plan view, and FIG. 3 is a plan view of a robot hand.
A sectional view taken along the line III-III of FIG. This actuator 1 includes bases 3a, 5a, 7 of a plurality of (four in this embodiment) cylindrical elastic actuators 3, 5, 79, respectively.
a, 9a to the base 11 of the actuator 1 by the holding member 13
, 15, 17, and 19, and fixed with screws 20 or the like. These working bodies 3, 5, 7.9 are
Each cylinder core shaft 3b is arranged at equal intervals on the same circumference of the base body 11,
5b, 7b, and 9b are arranged in parallel. [0014] The actuating bodies 3, 5, 7.9 also include a pressure chamber 3, which will be described later.
01,302,303501.502,503,701
, 702, 703, 901, 902, 903 are attached to the base 11 so as to be arranged as shown in FIG. 2b. [0015] Each of the above-mentioned cylindrical elastic actuating bodies 3, 5, 7.9 is an actuating body 3.
The configuration is as shown in FIGS. 4 and 5, which illustrate. [0016] That is, the actuating body 3 is formed of a cylindrical elastic body 23 whose outer peripheral wall has anisotropic elastic properties (for example, the outer periphery is wrapped with fibers). That is, this cylindrical elastic body 23
is formed by covering the outer periphery of fibers wound spirally at close intervals with silicone rubber, which is an elastic material. Therefore, since the cylindrical elastic body 23 is formed of an anisotropic elastic material made of a composite of fibers and rubber, the direction in which the longitudinal elastic modulus is small is the cylindrical elastic body 23.
3, and is easy to stretch in this axial direction. In addition, in the direction perpendicular to the axial direction, the elastic modulus of MftE is difficult to expand due to fibers. ) elastic partitions 27, 29.3
1 into a plurality (three in this embodiment) of pressure chambers 301, 302, and 303 in cross section. Pressure chamber 3
One end of 01, 302, 303 is sealed with a lid 33, 35, 37, and a tip member 39 with a rounded tip is placed thereon.
is attached with adhesive or the like. Moreover, the pressure chamber 301,
The other ends of 302 and 303 are sealed with lids 47 and 49.51 made of a relatively hard elastic body and having through holes 41 and 43.45. [0017] The material of the lids 47, 49, 51 may be the same as that of the cylindrical elastic body 23, or may be metal, plastic, or the like. The portion provided with this lid is the base 3a.
- Used as 9a. [0018] The pressure chambers 301, 302 are connected to the through holes 41, 43.
, 303, fluid such as air is supplied. [0019] The pressure of the fluid supplied into the pressure chambers 301, 302, 303 is controlled by a valve 57 that adjusts the amount of fluid from the fluid source 54 and a control computer 55 that controls the valve 57, as shown in FIG. adjusted. As this valve 57,
For example, a pressure control valve is used. As a result, the cylindrical elastic body 23 elastically extends in the direction 25 of the cylindrical center or rotates around the cylindrical center, and is further deformed into a curve. [0020] The other operating bodies 5, 7.9 have the same configuration as the operating body 3, and the operating body 5 has pressure chambers 501, 502, 503, and the operating body 7 has pressure chambers 701, 702, 703, . Moreover, pressure chambers 901, 902, 903 are formed in the actuating body 9, and these pressure chambers 501, 502, 503, 701, 70
2,703,901,902,903 has a pressure chamber 301
, 302, 303, the tips of the tubes 53 are exposed, and these tubes 53 are connected to the fluid source 54 via the valve 57. , 37. Tip member 39. It is also possible to integrally form the lid 47°49.51 with silicone rubber or the like. [0022] A bottom plate 59 is attached to the bottom of the base 11 of the actuator 1 to form a space 61, and the tubes 53 are pulled out to the outside through this space 61. protected. [0023] Next, the operation of the actuator 1 will be explained. Note that the actuator 1 can be caused to perform various types of operations, and each will be explained in turn. [0024] In the first operation mode, as shown in FIGS. 6 and 7, the object M
The actuator 1 is controlled so as to grasp the object from all sides. [0025] For this purpose, as shown in FIGS. 6a and 7a, each operating body 3
.
Planes A, B, and C created by connecting b, 5b, 7b, and 9b
, D (a plane perpendicular to the plane of the paper in FIG. 2), each actuating body 3
, 5, 7.9 [0026] Each operating body 3, 5, 7 is operated within the planes A, B, C, D.
.. 9, the respective pressure chambers 302 and 303 . Pressure chambers 502 and 503. Pressure chambers 702 and 703
.. The actuating bodies 3, 5, 7.9 are positioned within the planes A, B, C, and D with the elastic partition walls 29 of the pressure chambers 902 and 903 facing the central axis 65 side. Each of the actuating bodies 3, 57.9 is arranged in this way, and the pressure chambers 301, 501, 701, 901 of each of the actuating bodies 3, 5, 7. If fluid is supplied only to and pressurized, each of the actuating bodies 3, 5, 7.9 will be curved inward within planes A, B, C, and D, respectively. [0027] Furthermore, as shown in FIGS. 8a and 8b, pressure chambers 302 and 303 of each of the actuating bodies 3, 5, 7.9 have the same configuration.
, 502 and 503, 702 and 703, 902 and 903 and pressurize them equally, each actuating body 3, 5, 7
.. 9 are respectively curved outwards in planes A, B, C and D, and the object M is grasped from the inside as shown in Figure 8a. [0028] As described above, the elastic partition walls 29 of each actuating body are arranged on planes A, B,
If it is located between C and D, the first operation mode described above can be easily realized. [0029] However, this embodiment does not limit the direction of the elastic partition 29. That is, since each actuating body can be bent in any direction by a combination of fluid pressure, the elastic partition wall 29
[0030] By controlling the actuator 1 in this way, the object M can be grasped as shown in FIGS. 6 to 8. I can do it. Particularly when gripping a glass object with a complicated shape as shown in FIG.
Each actuating body 3, 5, 7.9 can be curved to suit the shape of. Moreover, by curving each operating body 3, 57.9 outward, the object M can be gripped from the inside as shown in FIG. [0031] Furthermore, as will be explained below with a specific example, by further adjusting the fluid from the above-mentioned gripping state, the object M can be gripped with only the robot hand without moving the robot arm.
can be moved up and down, left and right, and rotated. [0032] Next, the second mode of operation will be explained. In this operation mode, as shown in FIG. 9, the actuator 1 is controlled to grip the object M by inserting it from the front and back or from both the left and right sides. [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] The inside is curved outward. [0038] By controlling the actuator 1 in this manner, the object M can be inserted and grasped as shown in FIG. [0039] In this operation mode, the object can be gripped while maintaining a large distance between the actuating bodies 3 and 5 and the actuating bodies 7 and 9, so it is more stable when gripping a long object. Can be grasped. [0040] Next, as shown in FIGS. 10 to 13, an operation mode for controlling the actuator 1 to manipulate the movement of the object M will be described. [0041] That is, in FIG. 10, the object M is sandwiched between the front and rear or left and right sides by the actuating bodies 3, 5, and 7.9 with the same configuration as the second operation mode shown in FIG. In this state (that is, the pressurized state shown in FIG. 90), the pressure chambers 301, 302, 303 . Pressure chamber 501.502
,503. Pressure chambers 701, 702, 703. Pressure chamber 90
If fluid is equally supplied and pressurized into 1,902.903 (see Figure 11b), each actuating body 35.7.9 will extend in the direction of the cylinder core axis 3b, 5b, 7b, 9b, and as a result The object M can be moved upwards as shown in Figure 11a. [0042] Also, from the state of FIG. 11, the pressure chambers 301 and 302, pressure chambers 501 and 502 .
Pressure chambers 701 and 703. By supplying fluid to the pressure chambers 901 and 903 and pressurizing them (see FIG. 12b), each of the actuating bodies 3 and 5
, 7.9 are curved to the right, allowing the object M to be moved to the right as shown in Figure 12a. [0043] Furthermore, if pressure is applied as shown in FIG. 13b to extend the actuating bodies 5 and 7 on the lucky side and cause the actuating bodies 3 and 9 on the other side to remain as they are or to contract, as shown in FIG. 13a. The object M can be tilted vertically. [0044] FIGS. 14 and 15 show a modification of the second operation mode when the number of operating bodies is large. [0045] The operation mode shown in FIG.
, 67, 69 are provided, and the actuating body 3, is pressurized as shown in the figure.
5.67 and the actuating body 7, 9.69, the object M is sandwiched and gripped. [0046] Furthermore, the operation mode shown in FIG. 15 has five operating bodies 3, 5,
7, 9.67 are provided and pressurized as shown in the figure, these actuating bodies 3. - Among 5.7 and 9.67, some operating bodies 3,
5, 7.9 is operated to grasp the object M. [0047] Next, a third mode of operation will be explained. In this operation mode, as shown in FIG. 16, the actuator 1 presses and grips the object M from the front and back or from both left and right sides of the actuating bodies 3, 5, 7.9, or the base 11 of the actuator 1.
It controls the [0048] That is, pressurize as shown in FIG.
, 7.9 so that each operating body 3, 5, 7 does not interfere with each other.
.. 9 inward in different planes G, H, I, and J (perpendicular to the plane of the paper in FIG. 17).
The actuator 3, 57.9 is pressed onto the base 11 of the actuator 1 and is controlled to be gripped. [0049] Furthermore, in the actuator 1 shown in FIG. 6, FIG. 18b
If the pressure is applied as shown in FIG. The object M is rotated while being held. [0050] FIGS. 19 to 22 show second to fourth embodiments. [0051] What is shown in FIG.
are arranged on the base body 11 so as to be inclined outwardly. [0052] By arranging the actuating bodies 3 and 5 in this way, the actuating body 3
.. 5 has a wider range of motion and is suitable for, for example, protecting floating objects or grasping an object M and guiding the robot arm thereto. [0053] Furthermore, what is shown in FIG.
, 5b are arranged on the base body 11 so as to be inclined inward, respectively. [0054] By arranging the actuating bodies 3 and 5 in this way, the base body 11
The tip of the actuating body 3.5 is curved more deeply with respect to the central axis 65 of the robot hand, that is, the central axis of the robot hand.
The object M can be gripped more stably in the third operating state shown in FIG. [0055] Furthermore, the one shown in FIGS. 21 and 22 is constructed to resemble a human hand by five actuating bodies 3, 5, 7, 9.67. [0056] As shown in FIG. 22, the base 71 has a base portion 71a provided with a mounting hole 73 for the actuating body 3 corresponding to the thumb, and a base portion 71a for mounting the actuating bodies 5, 7, 9.67 corresponding to the index finger to the little finger. hole 75
.. 77, 79, and 81 are provided on the base portion 71b. And these mounting holes 73, 75, 77, 7
Each operating body 3, 5, 7, 9.67 is inserted into 9.81 and fixed with adhesive. [0057] The tubes 53 of each of the actuating bodies 3, 5, 7, 9.67 are drawn out to the outside through the space 61 of the base portion 71b, and are collectively protected by a protective tube 63. The space 61 is covered by a back plate 83. [0058] By configuring the actuator 1 in this way and controlling the pressurized state, it is possible to make the actuator 1 move in a manner similar to that of a human hand. [0059] FIGS. 23 to 25 show modified examples of the actuating body. [0060] The one shown in FIG. 23 operates by covering a part of the outer periphery of the cylindrical elastic body 23 with a thin cylinder 85 formed of a material that does not easily deform, such as metal or plastic, and fixing it by means such as adhesive. It constitutes a body 87. [0061] According to this modification, only the portion that covers the thin cylinder 85 is not deformed, so as shown in FIG.
It is possible to change the shape of the curve. [0062] By adjusting the number, length, and mounting position of the thin cylinders 85, a curved form suitable for the object M to be gripped can be realized. [0063] In the structure shown in FIG. 25, a part of the cylindrical elastic body 23 is made of a material that is less deformable than other parts. [0064] That is, in FIG. 25, the cylindrical elastic body 2 of the actuating body 89
3 is a portion 91.93 made of an anisotropic elastic body;
Part 9 made of a material that is less deformable than this part 91.93
5, which are molded separately and then connected and fixed by adhesive or other means. [0065] Therefore, substantially the same effect as shown in FIG. 23 above can be achieved. [0066] In addition, the actuating body strengthens the peripheral wall of the cylindrical elastic body to an angle less than an equilibrium angle (an angle at which it does not expand or contract in the axial direction even when pressurized) with respect to the outer peripheral generatrix (parallel to the cylindrical direction). (i.e., by winding the fibers at an angle less than the equilibrium angle), the pressure chamber causes an axial contraction movement of the working body when pressurized, or an axial contraction movement while rotating around the axis. It can also be configured to do so. Further, the present invention is not limited to a robot hand, and may be configured as a conveyance device that conveys an object in a planar direction by arranging a large number of actuators vertically and densely. [0067]

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上の説明より明らかなように、この発明の構成によれ
ば、共通の基体に固定された複数の作動体の外周壁が、
異方性の弾性特性をもっているので、圧力室が加圧され
ると複数の作動体がそれぞれ弾性変形し、あるいは軸心
の回りに回転しさらには湾曲変形する。 [0068] 従って、アクチュエータは、柔かいものや割れ易いもの
また曲面を多く有する形状のもの等の対象物を容易に取
扱うことができ、さらに、この作動体を傾けたり、移動
させたりする操り動作を行うことができるロボットハン
ド等のアクチュエータを具現できる。
As is clear from the above description, according to the configuration of the present invention, the outer peripheral walls of the plurality of actuating bodies fixed to a common base are
Since it has anisotropic elastic properties, when the pressure chamber is pressurized, each of the plurality of actuating bodies elastically deforms, rotates around the axis, and further deforms in a curved manner. [0068] Therefore, the actuator can easily handle objects such as soft objects, easily breakable objects, and objects with a shape having many curved surfaces, and furthermore, the actuator can perform manipulation operations such as tilting and moving the actuating body. It is possible to implement an actuator such as a robot hand that can perform the following actions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【回目 本発明を実施したアクチュエータの全体構成図である。 【図2】 図1に示したアクチュエータの平面図である。[Time 1 is an overall configuration diagram of an actuator embodying the present invention. [Figure 2] FIG. 2 is a plan view of the actuator shown in FIG. 1. FIG.

【図3】 図3は、図2bにおけるIII−III線矢視断面図で
ある。
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2b.

【図4】 図4は、図1に示す作動体の外観斜視図である。[Figure 4] FIG. 4 is an external perspective view of the actuating body shown in FIG. 1.

【図5】 図5は、図1に示す作動体の分解斜視図である。[Figure 5] FIG. 5 is an exploded perspective view of the actuating body shown in FIG. 1.

【図6】 図6は、図1に示す第1実施例における第1の動作形態
を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a first operation form in the first embodiment shown in FIG. 1.

【図7】 図7は、・図1に示す第1実施例における第1の動作形
態を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a first operation form in the first embodiment shown in FIG. 1.

【図8】 図8は、図1に示す第1実施例における第1の動作形態
を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a first operation form in the first embodiment shown in FIG. 1.

【図9】 図9は、第1実施例における第2の動作形態を示す説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a second operation form in the first embodiment.

【図101 図10は、第1実施例における物体Mの操り動作形態を
示す説明図である。 【図11】 図11は、第1実施例における物体Mの操り動作形態を
示す説明図である。
FIG. 101 FIG. 10 is an explanatory diagram showing the operation form of manipulating the object M in the first embodiment. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a manipulation operation form of the object M in the first embodiment.

【図12] 図12は、第1実施例における物体Mの操り動作形態を
示す説明図である。 【図13】 図13は、第1実施例における物体Mの操り動作形態を
示す説明図である。
FIG. 12 FIG. 12 is an explanatory diagram showing a manipulation operation form of the object M in the first embodiment. FIG. 13 is an explanatory diagram showing a manipulation operation form of the object M in the first embodiment.

【図14】 図14は、作動体の個数が多い場合の変形例を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram illustrating a modification example in which the number of actuating bodies is large.

【図15】 図15は、作動体の個数が多い場合の変形例を示す図で
ある。
FIG. 15 is a diagram illustrating a modification example in which the number of actuating bodies is large.

【図16】 図16は、本発明に伴う第3の動作形態を示す説明図で
ある。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a third operation form according to the present invention.

【図17】 図17は、本発明に伴う第3の動作形態を示す説明図で
ある。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a third mode of operation according to the present invention.

【図18】 図18図は、回転を伴うところの、さらに他の動作形態
を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing still another operation mode that involves rotation.

【図19】 図19は、本発明に伴う第2〜第4実施例を示す構成図
である。
FIG. 19 is a configuration diagram showing second to fourth embodiments according to the present invention.

【図201 図20は、本発明に伴う第2〜第4実施例を示す構成図
である。 【図21】 図21は、本発明に伴う第2〜第4実施例を示す構成図
である。
FIG. 201 FIG. 20 is a configuration diagram showing second to fourth embodiments according to the present invention. FIG. 21 is a configuration diagram showing second to fourth embodiments according to the present invention.

【図22】 図22は、本発明に伴う第2〜第4実施例を示す構成図
である。
FIG. 22 is a configuration diagram showing second to fourth embodiments according to the present invention.

【図23】 図23は、作動体の変形例を示す構成図である。[Figure 23] FIG. 23 is a configuration diagram showing a modification of the operating body.

【図24】 図24は、作動体の変形例を示す構成図である。[Figure 24] FIG. 24 is a configuration diagram showing a modification of the operating body.

【図25】 図25は、作動体の変形例を示す構成図である。[Figure 25] FIG. 25 is a configuration diagram showing a modification of the operating body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 作動体 5 作動体 7 作動体 9 作動体 67 作動体 69 作動体 3a 基部 5a 基部 7a 基部 9a 基部 11 基体 301  圧力室 302 圧力室 303  圧力室 501  圧力室 502  圧力室 503 圧力室 701  圧力室 圧力室 圧力室 圧力室 圧力室 圧力室 3 Working body 5 Working body 7 Working body 9 Working body 67 Working body 69 Working body 3a Base 5a Base 7a Base 9a Base 11 Base 301 Pressure chamber 302 Pressure chamber 303 Pressure chamber 501 Pressure chamber 502 Pressure chamber 503 Pressure chamber 701 Pressure chamber pressure chamber pressure chamber pressure chamber pressure chamber pressure chamber

【書類名】【Document name】

【図1】 図面[Figure 1] drawing

【図2】 (a) (b)[Figure 2] (a) (b)

【図3】[Figure 3]

【図5】[Figure 5]

【図6】 (a) (b)[Figure 6] (a) (b)

【図7】[Figure 7]

【図8】[Figure 8]

【図9】 (b) (C)[Figure 9] (b) (C)

【図11】 M (a)[Figure 11] M (a)

【図12】 (b) (a)[Figure 12] (b) (a)

【図13】 (a) (b)[Figure 13] (a) (b)

【図16】[Figure 16]

【図17】[Figure 17]

【図18】 (a) (b)[Figure 18] (a) (b)

【図19】[Figure 19]

【図201 【図2月 【図22】[Figure 201 [Figure February [Figure 22]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軸方向に延設された隔壁によって、内部が
複数の圧力質に分離されたところの少なくとも2つ以上
の筒状弾性作動体と、前記各筒状弾性作動体を多自由度
に動作させ、前記複数の筒状弾性作動体が協働して任意
の動作を行う様に、前記各筒状弾性作動体の圧力質の各
々の圧力を調節する手段とを具備することを特徴とする
アクチュエータ。
1. At least two or more cylindrical elastic actuators whose interiors are separated into a plurality of pressure bodies by a partition wall extending in the axial direction, and each of the cylindrical elastic actuators has multiple degrees of freedom. and means for adjusting the pressure of each pressure element of each of the cylindrical elastic actuators so that the plurality of cylindrical elastic actuators cooperate to perform a desired operation. actuator.
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