JPH05332325A - 形状可変アクチュエータ - Google Patents
形状可変アクチュエータInfo
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- JPH05332325A JPH05332325A JP13908192A JP13908192A JPH05332325A JP H05332325 A JPH05332325 A JP H05332325A JP 13908192 A JP13908192 A JP 13908192A JP 13908192 A JP13908192 A JP 13908192A JP H05332325 A JPH05332325 A JP H05332325A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 例えば人間の手指と同様に関節を介在させた
ような湾曲動作を行って、物を掴んだり摘んだりすると
いう微妙な動作を行うことができる形状可変アクチュエ
ータを提供する。 【構成】 弾性伸縮可能な素材よりなる管体１の両端を
閉鎖して、内部に圧力作動流体を出し入れするための収
容空間２を形成する。管体１の管壁外面に沿って径方向
強化繊維６を巻回接着して、管体１の径方向への膨脹変
形を制限する。管体１の管壁外面に沿って軸方向強化繊
維７を延長接着して、管体１の軸方向への伸長変形を制
限する。管体１の管壁外面の一部に伸長抑制繊維８を巻
回接合して、管体１上に軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１
と伸長しにくい部位Ｐ２とを設ける。
ような湾曲動作を行って、物を掴んだり摘んだりすると
いう微妙な動作を行うことができる形状可変アクチュエ
ータを提供する。 【構成】 弾性伸縮可能な素材よりなる管体１の両端を
閉鎖して、内部に圧力作動流体を出し入れするための収
容空間２を形成する。管体１の管壁外面に沿って径方向
強化繊維６を巻回接着して、管体１の径方向への膨脹変
形を制限する。管体１の管壁外面に沿って軸方向強化繊
維７を延長接着して、管体１の軸方向への伸長変形を制
限する。管体１の管壁外面の一部に伸長抑制繊維８を巻
回接合して、管体１上に軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１
と伸長しにくい部位Ｐ２とを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ロボット等のアクチ
ュエータに適用される形状可変アクチュエータに関する
ものである。
ュエータに適用される形状可変アクチュエータに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、柔軟な動作が要求されるロボット
のフレキシブルアクチュエータとしては、次の２種類の
構成が提案されている。
のフレキシブルアクチュエータとしては、次の２種類の
構成が提案されている。
【０００３】その１つ構成では、繊維強化ゴム製の管体
の内部に放射方向へ延びる仕切壁が設けられて、軸方向
に延びる３つの圧力室が形成されている。そして、この
管体内の３つの圧力室にそれぞれ異なった圧力の圧縮空
気を供給することにより、管体が低圧力の圧力室を内側
として湾曲変形されようになっている。［「日本機械学
会論文集」（Ｃ編）５５巻５１８号、１９８９年１０
月、論文Ｎｏ．８８−１５９５Ａ］ 他の１つの構成では、弾性伸縮可能な素材よりなる管体
の外周に円周巻き強化繊維が密に巻回接合されて、管体
の径方向への膨脹が制限されている。又、管体の外周に
軸方向強化繊維が軸方向に沿って延長接合されて、管体
の軸方向への伸長が制限されている。そして、管体内に
圧縮空気を供給することにより、管体が軸方向強化繊維
を内側として湾曲変形されようになっている。［「日本
機械学会論文集」（Ｃ編）５８巻５４５号、１９９２年
１月、論文Ｎｏ．９１−０５６３Ａ］
の内部に放射方向へ延びる仕切壁が設けられて、軸方向
に延びる３つの圧力室が形成されている。そして、この
管体内の３つの圧力室にそれぞれ異なった圧力の圧縮空
気を供給することにより、管体が低圧力の圧力室を内側
として湾曲変形されようになっている。［「日本機械学
会論文集」（Ｃ編）５５巻５１８号、１９８９年１０
月、論文Ｎｏ．８８−１５９５Ａ］ 他の１つの構成では、弾性伸縮可能な素材よりなる管体
の外周に円周巻き強化繊維が密に巻回接合されて、管体
の径方向への膨脹が制限されている。又、管体の外周に
軸方向強化繊維が軸方向に沿って延長接合されて、管体
の軸方向への伸長が制限されている。そして、管体内に
圧縮空気を供給することにより、管体が軸方向強化繊維
を内側として湾曲変形されようになっている。［「日本
機械学会論文集」（Ｃ編）５８巻５４５号、１９９２年
１月、論文Ｎｏ．９１−０５６３Ａ］
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、これらの従
来構成においては、管体が伸長状態から全長に亘り均一
な曲率半径で、単純円弧状に湾曲変形するのみであるた
め、例えば人間の手指のように関節を介した湾曲動作を
行うことができず、物を掴んだり摘んだりするという微
妙な動作を正確に行うことができないという問題があっ
た。
来構成においては、管体が伸長状態から全長に亘り均一
な曲率半径で、単純円弧状に湾曲変形するのみであるた
め、例えば人間の手指のように関節を介した湾曲動作を
行うことができず、物を掴んだり摘んだりするという微
妙な動作を正確に行うことができないという問題があっ
た。
【０００５】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものであって、その目的
とするところは、例えば人間の手指と同様に関節を介在
させたような湾曲動作を行うことができて、物を掴んだ
り摘んだりするという微妙な動作を正確に行うことがで
きる形状可変アクチュエータを提供することにある。
する問題点に着目してなされたものであって、その目的
とするところは、例えば人間の手指と同様に関節を介在
させたような湾曲動作を行うことができて、物を掴んだ
り摘んだりするという微妙な動作を正確に行うことがで
きる形状可変アクチュエータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、先端が閉塞されると
ともに、基端に圧力流体出入口が形成され、柔軟性を有
する弾性伸縮可能な管体と、その管体の前記先端に設け
られ、その先端の膨出を阻止する先端膨出阻止部材と、
管体の管壁に設けられ、その管壁の径方向への膨張を阻
止する管壁膨張阻止部材と、前記管体の基端側から先端
側に延びるように前記管壁に設けられ、非伸長材よりな
る伸長阻止部材とよりなり、前記管壁には軸方向への伸
長しやすい部位と伸長しにくい部位とを設けたものであ
る。
めに、請求項１に記載の発明では、先端が閉塞されると
ともに、基端に圧力流体出入口が形成され、柔軟性を有
する弾性伸縮可能な管体と、その管体の前記先端に設け
られ、その先端の膨出を阻止する先端膨出阻止部材と、
管体の管壁に設けられ、その管壁の径方向への膨張を阻
止する管壁膨張阻止部材と、前記管体の基端側から先端
側に延びるように前記管壁に設けられ、非伸長材よりな
る伸長阻止部材とよりなり、前記管壁には軸方向への伸
長しやすい部位と伸長しにくい部位とを設けたものであ
る。
【０００７】又、請求項２に記載の発明では、前記管体
の管壁上において、軸方向へ伸長しにくい部位を伸長阻
止部材が延在された位置側に偏倚して設け、伸長しやす
い部位を伸長阻止部材が延在されていない位置側に偏倚
して設けたものである。
の管壁上において、軸方向へ伸長しにくい部位を伸長阻
止部材が延在された位置側に偏倚して設け、伸長しやす
い部位を伸長阻止部材が延在されていない位置側に偏倚
して設けたものである。
【０００８】さらに、請求項３に記載の発明では、前記
軸方向へ伸長しやすい部位と伸長しにくい部位とを交互
に複数個設けると共に、管体内を伸長しやすい部位に対
応して複数の圧力室に区画し、各圧力室に独立して圧力
流体を出し入れするための流体通路を設けたものであ
る。
軸方向へ伸長しやすい部位と伸長しにくい部位とを交互
に複数個設けると共に、管体内を伸長しやすい部位に対
応して複数の圧力室に区画し、各圧力室に独立して圧力
流体を出し入れするための流体通路を設けたものであ
る。
【０００９】そして、請求項４に記載の発明では、前記
伸長阻止部材を管体の管壁に沿って軸方向と平行に延在
させ、前記管体がその内部への圧力流体の供給に伴い、
伸長阻止部材を内側として湾曲されるとき、その湾曲方
向以外への管体の変形を防止するために、管体に異変形
防止部材を設けたものである。
伸長阻止部材を管体の管壁に沿って軸方向と平行に延在
させ、前記管体がその内部への圧力流体の供給に伴い、
伸長阻止部材を内側として湾曲されるとき、その湾曲方
向以外への管体の変形を防止するために、管体に異変形
防止部材を設けたものである。
【００１０】請求項５に記載の発明では、伸張率が段階
的に異なる部位を連続的に管壁に配置したものである。
請求項６に記載の発明では、伸張しやすい部位と伸張し
にくい部位とが連続し、それらの部位間の伸張率が連続
的に変化しているものである。
的に異なる部位を連続的に管壁に配置したものである。
請求項６に記載の発明では、伸張しやすい部位と伸張し
にくい部位とが連続し、それらの部位間の伸張率が連続
的に変化しているものである。
【００１１】
【作 用】請求項１に記載の発明において、管体の内部
に圧力流体が供給されて内部圧力が高められると、伸長
阻止部材が延在された位置では、管体の軸方向への伸長
が制限されるため、管体は伸長阻止部材を内側として湾
曲される。このとき、管体上における軸方向へ伸長しや
すい部位では大きな湾曲変形が許容され、伸長しにくい
部位では湾曲変形が抑制される。従って、管体は人間の
手指と同様に、関節を介在させたような湾曲動作を行っ
て、物を掴んだり摘んだりするという微妙な動作を正確
に行うことができる。
に圧力流体が供給されて内部圧力が高められると、伸長
阻止部材が延在された位置では、管体の軸方向への伸長
が制限されるため、管体は伸長阻止部材を内側として湾
曲される。このとき、管体上における軸方向へ伸長しや
すい部位では大きな湾曲変形が許容され、伸長しにくい
部位では湾曲変形が抑制される。従って、管体は人間の
手指と同様に、関節を介在させたような湾曲動作を行っ
て、物を掴んだり摘んだりするという微妙な動作を正確
に行うことができる。
【００１２】又、請求項２に記載の発明では、管体上に
おける軸方向へ伸長しにくい部位が伸長阻止部材の延在
された位置側に偏倚して設けられ、伸長しやすい部位が
伸長阻止部材の延在されていない位置側に偏倚して設け
られているため、伸長阻止部材の延在された位置側にお
ける管体の湾曲変形の制限と、伸長阻止部材の延在され
ていない位置側における管体の湾曲変形の許容とが顕著
に行われる。従って、管体は人間の手指に一層酷似した
湾曲動作を行うことになる。
おける軸方向へ伸長しにくい部位が伸長阻止部材の延在
された位置側に偏倚して設けられ、伸長しやすい部位が
伸長阻止部材の延在されていない位置側に偏倚して設け
られているため、伸長阻止部材の延在された位置側にお
ける管体の湾曲変形の制限と、伸長阻止部材の延在され
ていない位置側における管体の湾曲変形の許容とが顕著
に行われる。従って、管体は人間の手指に一層酷似した
湾曲動作を行うことになる。
【００１３】さらに、請求項３に記載の発明では、流体
通路から複数の圧力室に異なった圧力の作動流体を供給
することにより、管体上における複数の伸長しやすい部
位を異なった曲率半径で湾曲変形させることができる。
従って、管体を軸方向の任意の部位で自由に湾曲変形さ
せることができて、変化に富んだ動作を行うことができ
る。
通路から複数の圧力室に異なった圧力の作動流体を供給
することにより、管体上における複数の伸長しやすい部
位を異なった曲率半径で湾曲変形させることができる。
従って、管体を軸方向の任意の部位で自由に湾曲変形さ
せることができて、変化に富んだ動作を行うことができ
る。
【００１４】そして、請求項４に記載の発明では、管体
がその内部への圧力流体の供給に伴い、伸長阻止部材を
内側として湾曲されるとき、異変形防止部材により管体
の前記湾曲方向以外への変形が防止される。従って、例
えば、この管体の湾曲変形によりワークの把持等を行う
場合には、ワークの重量により管体が湾曲方向と交差す
る方向等へ異変形するおそれを確実に防止することがで
きる。
がその内部への圧力流体の供給に伴い、伸長阻止部材を
内側として湾曲されるとき、異変形防止部材により管体
の前記湾曲方向以外への変形が防止される。従って、例
えば、この管体の湾曲変形によりワークの把持等を行う
場合には、ワークの重量により管体が湾曲方向と交差す
る方向等へ異変形するおそれを確実に防止することがで
きる。
【００１５】請求項５に記載の発明では、管体の湾曲度
合いが先端側または基端側に行くに従って変化する。請
求項６に記載の発明では、管体の湾曲度合いが先端側ま
たは基端側に行くに従って連続的に変化する。
合いが先端側または基端側に行くに従って変化する。請
求項６に記載の発明では、管体の湾曲度合いが先端側ま
たは基端側に行くに従って連続的に変化する。
【００１６】
【実施例】以下、請求項１に記載の発明を具体化した形
状可変アクチュエータの第１実施例を、図１〜図３に基
づいて詳細に説明する。
状可変アクチュエータの第１実施例を、図１〜図３に基
づいて詳細に説明する。
【００１７】図１及び図２に示すように、管体１はシリ
コンゴム等の柔軟性を有する弾性伸縮可能な素材により
形成され、その内部は収容空間２となっている。チュー
ブホルダ３及びプラグ４は管体１の両端に嵌合固定され
ている。給排口５はチューブホルダ３の中心に形成さ
れ、この給排口５を介して管体１内の収容空間２に圧縮
空気等の圧力作動流体が供給及び排出される。従って、
管体１の先端はプラグ４により閉塞され、基端には出入
口が形成される。プラグ４は硬質材料より形成されてお
り、管体１の基端の膨出が阻止される。このため、この
プラグ４により基端膨出阻止部材が構成されている。
コンゴム等の柔軟性を有する弾性伸縮可能な素材により
形成され、その内部は収容空間２となっている。チュー
ブホルダ３及びプラグ４は管体１の両端に嵌合固定され
ている。給排口５はチューブホルダ３の中心に形成さ
れ、この給排口５を介して管体１内の収容空間２に圧縮
空気等の圧力作動流体が供給及び排出される。従って、
管体１の先端はプラグ４により閉塞され、基端には出入
口が形成される。プラグ４は硬質材料より形成されてお
り、管体１の基端の膨出が阻止される。このため、この
プラグ４により基端膨出阻止部材が構成されている。
【００１８】管壁膨張阻止部材としての径方向強化繊維
６は前記管体１の管壁に沿って円周方向に延在するよう
に、管体１の外周面に密に巻回されて管体１と同質の接
着剤により接着固定されている。そして、この実施例に
おいては、径方向強化繊維６として管体１の外径の１／
１００程度の太さの伸長しない繊維が使用され、この径
方向強化繊維６によって管体１の径方向への膨脹変形が
制限されている。
６は前記管体１の管壁に沿って円周方向に延在するよう
に、管体１の外周面に密に巻回されて管体１と同質の接
着剤により接着固定されている。そして、この実施例に
おいては、径方向強化繊維６として管体１の外径の１／
１００程度の太さの伸長しない繊維が使用され、この径
方向強化繊維６によって管体１の径方向への膨脹変形が
制限されている。
【００１９】伸長阻止部材としての複数本の軸方向強化
繊維７は前記管体１の管壁に沿って軸方向と平行に延在
するように、径方向強化繊維６と管体１との間におい
て、管体１の一側外周面に延長されて管体１と同質の接
着剤により接着固定されている。そして、この実施例に
おいては、軸方向強化繊維７として径方向強化繊維６と
ほぼ同一太さの伸長しない繊維が使用され、この軸方向
強化繊維７によって管体１の一側縁における軸方向への
伸長変形が制限されている。
繊維７は前記管体１の管壁に沿って軸方向と平行に延在
するように、径方向強化繊維６と管体１との間におい
て、管体１の一側外周面に延長されて管体１と同質の接
着剤により接着固定されている。そして、この実施例に
おいては、軸方向強化繊維７として径方向強化繊維６と
ほぼ同一太さの伸長しない繊維が使用され、この軸方向
強化繊維７によって管体１の一側縁における軸方向への
伸長変形が制限されている。
【００２０】伸長抑制部材としての複数の伸長抑制繊維
８は前記径方向強化繊維６の外周に所定間隔おきで密に
巻回されて、管体１と同質の接着剤により接着固定され
ている。そして、この実施例においては、伸長抑制繊維
８として径方向強化繊維６とほぼ同一太さの伸長しない
繊維が使用され、この伸長抑制繊維８を設けることによ
って、管体１の管壁上に軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１
と伸長しにくい部位Ｐ２とが交互に設けられている。
８は前記径方向強化繊維６の外周に所定間隔おきで密に
巻回されて、管体１と同質の接着剤により接着固定され
ている。そして、この実施例においては、伸長抑制繊維
８として径方向強化繊維６とほぼ同一太さの伸長しない
繊維が使用され、この伸長抑制繊維８を設けることによ
って、管体１の管壁上に軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１
と伸長しにくい部位Ｐ２とが交互に設けられている。
【００２１】次に、前記のように構成されたこの実施例
の形状可変アクチュエータについて作用を説明する。さ
て、この形状可変アクチュエータにおいて、給排口５か
ら管体１内の収容空間２に圧力作動流体が供給されて内
部圧力が高められると、軸方向強化繊維７が延在された
位置では、管体１の軸方向への伸長が制限されると共
に、軸方向強化繊維７が延在されていない位置では、管
体１の軸方向への伸長が許容されるため、図３に示すよ
うに、管体１は軸方向強化繊維７を内側として円弧状に
湾曲される。そして、この円弧の内側曲率半径は、供給
される作動流体の圧力に反比例して変化する。
の形状可変アクチュエータについて作用を説明する。さ
て、この形状可変アクチュエータにおいて、給排口５か
ら管体１内の収容空間２に圧力作動流体が供給されて内
部圧力が高められると、軸方向強化繊維７が延在された
位置では、管体１の軸方向への伸長が制限されると共
に、軸方向強化繊維７が延在されていない位置では、管
体１の軸方向への伸長が許容されるため、図３に示すよ
うに、管体１は軸方向強化繊維７を内側として円弧状に
湾曲される。そして、この円弧の内側曲率半径は、供給
される作動流体の圧力に反比例して変化する。
【００２２】又、この管体１の湾曲時においては、管体
１上の軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１では大きな湾曲変
形が許容され、伸長しにくい部位Ｐ２では湾曲変形が抑
制される。従って、図３に示すように、管体１は人間の
手指と同様に、関節を介在させたような湾曲動作を行う
ことになり、ワークＷ等を掴んだり摘んだりするという
微妙な動作を正確に行うことができる。
１上の軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１では大きな湾曲変
形が許容され、伸長しにくい部位Ｐ２では湾曲変形が抑
制される。従って、図３に示すように、管体１は人間の
手指と同様に、関節を介在させたような湾曲動作を行う
ことになり、ワークＷ等を掴んだり摘んだりするという
微妙な動作を正確に行うことができる。
【００２３】
【別の実施例】次に、この発明の別の実施例を、図４〜
図１４に基づいて説明する。まず、図４に示す第２実施
例は、請求項２に記載の発明を具体化したものであっ
て、この実施例においては、複数の伸長抑制繊維８が径
方向強化繊維６の外周に正面三角形状となるように巻回
接合されている。これによって、管体１上における軸方
向へ伸長しにくい部位Ｐ２が軸方向強化繊維７の延在さ
れた位置側に偏倚して設けられ、伸長しやすい部位Ｐ１
が軸方向強化繊維７の延在されていない位置側に偏倚し
て設けられている。
図１４に基づいて説明する。まず、図４に示す第２実施
例は、請求項２に記載の発明を具体化したものであっ
て、この実施例においては、複数の伸長抑制繊維８が径
方向強化繊維６の外周に正面三角形状となるように巻回
接合されている。これによって、管体１上における軸方
向へ伸長しにくい部位Ｐ２が軸方向強化繊維７の延在さ
れた位置側に偏倚して設けられ、伸長しやすい部位Ｐ１
が軸方向強化繊維７の延在されていない位置側に偏倚し
て設けられている。
【００２４】従って、この実施例の形状可変アクチュエ
ータでは、軸方向強化繊維７の延在された位置側におけ
る管体１の湾曲変形の制限と、軸方向強化繊維７の延在
されていない位置側における管体１の湾曲変形の許容と
が顕著に行われて、管体１は人間の手指に一層酷似した
湾曲動作を行うことになる。
ータでは、軸方向強化繊維７の延在された位置側におけ
る管体１の湾曲変形の制限と、軸方向強化繊維７の延在
されていない位置側における管体１の湾曲変形の許容と
が顕著に行われて、管体１は人間の手指に一層酷似した
湾曲動作を行うことになる。
【００２５】次に、図５に示す第３実施例は、請求項１
に記載の発明を具体化したものであって、この実施例に
おいては、伸長抑制部材としての複数の伸長抑制管１１
が管体１の内周面に所定間隔おきで嵌合固定されてい
る。そして、この伸長抑制管１１はテフロン管等の軸方
向へ伸長しない素材で形成されている。これによって、
管体１の管壁上に軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１と伸長
しにくい部位Ｐ２とが交互に設けられている。従って、
この実施例においても、前述した第１実施例の場合と同
様の作用効果を期待することができる。
に記載の発明を具体化したものであって、この実施例に
おいては、伸長抑制部材としての複数の伸長抑制管１１
が管体１の内周面に所定間隔おきで嵌合固定されてい
る。そして、この伸長抑制管１１はテフロン管等の軸方
向へ伸長しない素材で形成されている。これによって、
管体１の管壁上に軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１と伸長
しにくい部位Ｐ２とが交互に設けられている。従って、
この実施例においても、前述した第１実施例の場合と同
様の作用効果を期待することができる。
【００２６】又、図６に示す第４実施例は、請求項２に
記載の発明を具体化したものであって、この実施例にお
いては、前記第３実施例とほぼ同様に、複数の伸長抑制
管１１が管体１の内周面に嵌合固定されている。そし
て、隣接する一対の伸長抑制管１１の対向端面間に正面
Ｖ字状の空間が形成されるように、一対の伸長抑制管１
１の対向端面に斜状の切欠面１２が設けられている。
記載の発明を具体化したものであって、この実施例にお
いては、前記第３実施例とほぼ同様に、複数の伸長抑制
管１１が管体１の内周面に嵌合固定されている。そし
て、隣接する一対の伸長抑制管１１の対向端面間に正面
Ｖ字状の空間が形成されるように、一対の伸長抑制管１
１の対向端面に斜状の切欠面１２が設けられている。
【００２７】これによって、管体１上における軸方向へ
伸長しにくい部位Ｐ２が軸方向強化繊維７の延在された
位置側に偏倚するように設けられ、伸長しやすい部位Ｐ
１が軸方向強化繊維７の延在されていない位置側に偏倚
するように設けられている。従って、この実施例におい
ても、前述した第２実施例の場合と同様の作用効果を期
待することができる。
伸長しにくい部位Ｐ２が軸方向強化繊維７の延在された
位置側に偏倚するように設けられ、伸長しやすい部位Ｐ
１が軸方向強化繊維７の延在されていない位置側に偏倚
するように設けられている。従って、この実施例におい
ても、前述した第２実施例の場合と同様の作用効果を期
待することができる。
【００２８】さらに、図７に示す第５実施例は、請求項
２に記載の発明を具体化したものであって、この実施例
においては、伸長抑制部材としての複数の内側伸長抑制
管１３及び外側伸長抑制管１４が管体１の内周面及び外
周面に嵌合固定されている。そして、隣接する各一対の
内側及び外側伸長抑制管１３，１４の対向端面間に正面
Ｖ字状の空間が形成されるように、それらの伸長抑制管
１３，１４の対向端面に斜状の切欠面１５が設けられて
いる。
２に記載の発明を具体化したものであって、この実施例
においては、伸長抑制部材としての複数の内側伸長抑制
管１３及び外側伸長抑制管１４が管体１の内周面及び外
周面に嵌合固定されている。そして、隣接する各一対の
内側及び外側伸長抑制管１３，１４の対向端面間に正面
Ｖ字状の空間が形成されるように、それらの伸長抑制管
１３，１４の対向端面に斜状の切欠面１５が設けられて
いる。
【００２９】これによって、管体１上における軸方向へ
伸長しにくい部位Ｐ２が軸方向強化繊維７の延在された
位置側に偏倚するように設けられ、伸長しやすい部位Ｐ
１が軸方向強化繊維７の延在されていない位置側に偏倚
するように設けられている。従って、この実施例におい
ても、前述した第２実施例及び第４実施例の場合と同様
の作用効果を期待することができる。
伸長しにくい部位Ｐ２が軸方向強化繊維７の延在された
位置側に偏倚するように設けられ、伸長しやすい部位Ｐ
１が軸方向強化繊維７の延在されていない位置側に偏倚
するように設けられている。従って、この実施例におい
ても、前述した第２実施例及び第４実施例の場合と同様
の作用効果を期待することができる。
【００３０】次に、図８に示す第６実施例は、請求項３
に記載の発明を具体化したものであって、この実施例に
おいても、前述した第１実施例と同様に、伸長抑制繊維
８が管体１上の径方向強化繊維６の外周に所定間隔おき
で巻回接着されて、管体１の管壁上に複数の軸方向へ伸
長しやすい部位Ｐ１と伸長しにくい部位Ｐ２とが交互に
設けられている。又、この実施例では、複数の仕切壁１
６が管体１内に所定間隔おきで配設され、この仕切壁１
６により管体１内の収容空間２が各伸長しやすい部位Ｐ
１に対応して複数の圧力室１７に区画されている。流体
供給管１８は給排口５を介して収容空間２内に挿通さ
れ、この流体供給管１８内には各圧力室１７に各別に連
通する複数の流体通路１９が設けられている。
に記載の発明を具体化したものであって、この実施例に
おいても、前述した第１実施例と同様に、伸長抑制繊維
８が管体１上の径方向強化繊維６の外周に所定間隔おき
で巻回接着されて、管体１の管壁上に複数の軸方向へ伸
長しやすい部位Ｐ１と伸長しにくい部位Ｐ２とが交互に
設けられている。又、この実施例では、複数の仕切壁１
６が管体１内に所定間隔おきで配設され、この仕切壁１
６により管体１内の収容空間２が各伸長しやすい部位Ｐ
１に対応して複数の圧力室１７に区画されている。流体
供給管１８は給排口５を介して収容空間２内に挿通さ
れ、この流体供給管１８内には各圧力室１７に各別に連
通する複数の流体通路１９が設けられている。
【００３１】そして、この流体供給管１８の流体通路１
９を介して各圧力室１７内に異なった圧力の圧力作動流
体が供給されることにより、管体１上における複数の伸
長しやすい部位Ｐ１が異なった曲率半径で湾曲変形され
る。従って、この実施例の形状可変アクチュエータにお
いては、管体１を軸方向の任意の部位において、所望の
曲率半径で自由に湾曲変形させることができて、第１実
施例の場合よりも一層変化に富んだ動作を行うことがで
きる。
９を介して各圧力室１７内に異なった圧力の圧力作動流
体が供給されることにより、管体１上における複数の伸
長しやすい部位Ｐ１が異なった曲率半径で湾曲変形され
る。従って、この実施例の形状可変アクチュエータにお
いては、管体１を軸方向の任意の部位において、所望の
曲率半径で自由に湾曲変形させることができて、第１実
施例の場合よりも一層変化に富んだ動作を行うことがで
きる。
【００３２】さらに、図９に示す第７実施例は、請求項
４に記載の発明を具体化したものであって、この実施例
においても、前述した第１実施例と同様に、軸方向強化
繊維７が管体１の管壁に沿って軸方向と平行に延在さ
れ、収容空間２への圧力作動流体の供給に伴い、管体１
が軸方向強化繊維７を内側として円弧状に湾曲されるよ
うになっている。又、この実施例では、異変形防止部材
としての連結リンク機構２０が管体１内においてチュー
ブホルダ２とプラグ３との間に取着され、複数のリンク
２１をピン２２により長孔２３を介して連結した構成と
なっている。
４に記載の発明を具体化したものであって、この実施例
においても、前述した第１実施例と同様に、軸方向強化
繊維７が管体１の管壁に沿って軸方向と平行に延在さ
れ、収容空間２への圧力作動流体の供給に伴い、管体１
が軸方向強化繊維７を内側として円弧状に湾曲されるよ
うになっている。又、この実施例では、異変形防止部材
としての連結リンク機構２０が管体１内においてチュー
ブホルダ２とプラグ３との間に取着され、複数のリンク
２１をピン２２により長孔２３を介して連結した構成と
なっている。
【００３３】そして、前記のように収容空間２への圧力
作動流体の供給に伴い、管体１が軸方向強化繊維７を内
側として湾曲されるとき、この連結リンク機構２０によ
り、管体１の前記湾曲方向以外への変形が防止されるよ
うになっている。従って、この実施例の形状可変アクチ
ュエータによりワークＷの把持等を行う場合には、その
ワークＷの重量により管体１が湾曲方向と交差する方向
等へ異変形するおそれを確実に防止することができる。
作動流体の供給に伴い、管体１が軸方向強化繊維７を内
側として湾曲されるとき、この連結リンク機構２０によ
り、管体１の前記湾曲方向以外への変形が防止されるよ
うになっている。従って、この実施例の形状可変アクチ
ュエータによりワークＷの把持等を行う場合には、その
ワークＷの重量により管体１が湾曲方向と交差する方向
等へ異変形するおそれを確実に防止することができる。
【００３４】さらに、図１０に示す第８実施例は、径方
向強化繊維６が管体１の先端側では１層、基端から中間
部の間では２層、基端側では３層となるように巻回され
ている。そして、それらの径方向強化繊維６の周囲に、
前記第２実施例と同様な伸長抑制繊維８が巻回されてい
る。
向強化繊維６が管体１の先端側では１層、基端から中間
部の間では２層、基端側では３層となるように巻回され
ている。そして、それらの径方向強化繊維６の周囲に、
前記第２実施例と同様な伸長抑制繊維８が巻回されてい
る。
【００３５】従って、この実施例の形状可変アクチュエ
ータにおいては、先端側ほど変形の曲率が大きくなる。
図１１に示す第９実施例は、請求項５の発明を具体化し
たものである。すなわち、この第９実施例は、前記図１
０に示す第８実施例の形状可変アクチュエータにおい
て、伸張抑制繊維８を取除いた構成である。
ータにおいては、先端側ほど変形の曲率が大きくなる。
図１１に示す第９実施例は、請求項５の発明を具体化し
たものである。すなわち、この第９実施例は、前記図１
０に示す第８実施例の形状可変アクチュエータにおい
て、伸張抑制繊維８を取除いた構成である。
【００３６】従って、この実施例の形状可変アクチュエ
ータにおいても、先端側ほど変形の曲率が大きくなる
が、関節状に変形することはなく、弧状に湾曲する。図
１２に示す第１０実施例は、径方向強化繊維６の巻数、
太さ等は管体１の基端から先端まで変化がないが、図１
２のＡ位置を境にして径方向強化繊維６を固定するため
の接着剤の材質を変えて、それぞれ硬度の異なる接着剤
を使用し、例えば管体１の基端側ほど硬い接着剤を使用
している。
ータにおいても、先端側ほど変形の曲率が大きくなる
が、関節状に変形することはなく、弧状に湾曲する。図
１２に示す第１０実施例は、径方向強化繊維６の巻数、
太さ等は管体１の基端から先端まで変化がないが、図１
２のＡ位置を境にして径方向強化繊維６を固定するため
の接着剤の材質を変えて、それぞれ硬度の異なる接着剤
を使用し、例えば管体１の基端側ほど硬い接着剤を使用
している。
【００３７】従って、この第１０実施例においては、前
記第９実施例を同様な作用を得ることができる。図１３
に示す第１１実施例は請求項６の発明を具体化したもの
である。この第１１実施例においては、径方向強化繊維
６の外周に別の強化繊維２４が巻回されている。そし
て、強化繊維２４の巻回ピッチが連続的に変化されてい
る。
記第９実施例を同様な作用を得ることができる。図１３
に示す第１１実施例は請求項６の発明を具体化したもの
である。この第１１実施例においては、径方向強化繊維
６の外周に別の強化繊維２４が巻回されている。そし
て、強化繊維２４の巻回ピッチが連続的に変化されてい
る。
【００３８】従って、この巻回ピッチの連続変化によ
り、管体１の外周の伸張度合いが連続的に変化し、管体
１の曲率が連続的に変化する。図１４に示す第１２実施
例は、前記図９の実施例における連結リンク機構２０を
管体１の外側に設けるとともに、その連結リンク機構２
０を覆うカバー２６を設けたものである。
り、管体１の外周の伸張度合いが連続的に変化し、管体
１の曲率が連続的に変化する。図１４に示す第１２実施
例は、前記図９の実施例における連結リンク機構２０を
管体１の外側に設けるとともに、その連結リンク機構２
０を覆うカバー２６を設けたものである。
【００３９】従って、この第１２実施例においては、図
９の実施例と同様な作用を得ることができる。なお、こ
の発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、
この発明の趣旨から逸脱しない範囲で、次のように変更
して具体化することも可能である。
９の実施例と同様な作用を得ることができる。なお、こ
の発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、
この発明の趣旨から逸脱しない範囲で、次のように変更
して具体化することも可能である。
【００４０】（１） 前記第１〜第７実施例において、
管壁膨張阻止部材としての径方向強化繊維６を密に巻回
した状態で、管体１の内周面に接合固定し、又は管体１
の肉厚内に埋設固定すること。
管壁膨張阻止部材としての径方向強化繊維６を密に巻回
した状態で、管体１の内周面に接合固定し、又は管体１
の肉厚内に埋設固定すること。
【００４１】（２） 前記第１〜第７実施例において、
管壁膨張阻止部材を多数のリングで構成し、このリング
を密に重合させた状態で、管体１の外周面又は内周面に
接合固定し、あるいは管体１の肉厚内に埋設固定するこ
と。
管壁膨張阻止部材を多数のリングで構成し、このリング
を密に重合させた状態で、管体１の外周面又は内周面に
接合固定し、あるいは管体１の肉厚内に埋設固定するこ
と。
【００４２】（３） 前記第１〜第７実施例において、
伸長阻止部材を帯状の板材で形成すること。 （４） 前記第１〜第７実施例において、管体１の外周
面に管壁膨張阻止部材としての径方向強化繊維６を巻回
接合し、その径方向強化繊維６の外周面に伸長阻止部材
としての軸方向強化繊維７を延長接着すること。
伸長阻止部材を帯状の板材で形成すること。 （４） 前記第１〜第７実施例において、管体１の外周
面に管壁膨張阻止部材としての径方向強化繊維６を巻回
接合し、その径方向強化繊維６の外周面に伸長阻止部材
としての軸方向強化繊維７を延長接着すること。
【００４３】（５） 前記第１、第６及び第７実施例に
おいて、管体１の外周面に管壁膨張阻止部材としての径
方向強化繊維６を巻回する際に、その径方向強化繊維６
の太さや巻回密度を管体１の軸方向へ所定間隔おきに変
化させて、管体１に軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１と伸
長しにくい部位Ｐとを設けること。
おいて、管体１の外周面に管壁膨張阻止部材としての径
方向強化繊維６を巻回する際に、その径方向強化繊維６
の太さや巻回密度を管体１の軸方向へ所定間隔おきに変
化させて、管体１に軸方向へ伸長しやすい部位Ｐ１と伸
長しにくい部位Ｐとを設けること。
【００４４】（６） 前記第１、第２、第６及び第７実
施例において、複数の伸長抑制繊維８の太さや巻回密度
を配列方向へ順次変化させ、あるいは、前記第３、第４
及び第５実施例において、複数の伸長抑制管１１，１
３，１４の板厚を配列方向へ順次変化させて、管体１上
の伸長しにくい部位Ｐ２の伸長率が、管体１の基端から
先端に向かって次第に小さくなり又は大きくなるように
構成すること。
施例において、複数の伸長抑制繊維８の太さや巻回密度
を配列方向へ順次変化させ、あるいは、前記第３、第４
及び第５実施例において、複数の伸長抑制管１１，１
３，１４の板厚を配列方向へ順次変化させて、管体１上
の伸長しにくい部位Ｐ２の伸長率が、管体１の基端から
先端に向かって次第に小さくなり又は大きくなるように
構成すること。
【００４５】（７） 前記第７実施例において、異変形
防止部材として連結リンク機構２０に代え四節リンクを
連続させた機構を設けること。 （８） 前記第１〜第７実施例において、伸長阻止部材
としての軸方向強化繊維７を、管体１の管壁に沿って軸
方向に対し所定角度で傾斜した状態に延在させて、管体
１内の収容空間２に圧力作動流体を供給したとき、管体
１が軸方向強化繊維７を内側として螺旋状に湾曲される
ように構成すること。
防止部材として連結リンク機構２０に代え四節リンクを
連続させた機構を設けること。 （８） 前記第１〜第７実施例において、伸長阻止部材
としての軸方向強化繊維７を、管体１の管壁に沿って軸
方向に対し所定角度で傾斜した状態に延在させて、管体
１内の収容空間２に圧力作動流体を供給したとき、管体
１が軸方向強化繊維７を内側として螺旋状に湾曲される
ように構成すること。
【００４６】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているため、例えば人間の手指と同様に関節を介在さ
せたような湾曲動作を行うことができて、物を掴んだり
摘んだりするという微妙な動作を正確に行うことができ
るという優れた効果を奏する。
れているため、例えば人間の手指と同様に関節を介在さ
せたような湾曲動作を行うことができて、物を掴んだり
摘んだりするという微妙な動作を正確に行うことができ
るという優れた効果を奏する。
【図１】この発明を具体化した形状可変アクチュエータ
の第１実施例を示す一部破断正面図である。
の第１実施例を示す一部破断正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における拡大断面図である。
【図３】その形状可変アクチュエータの変形動作状態を
示す正面図である。
示す正面図である。
【図４】この発明の形状可変アクチュエータの第２実施
例を示す一部破断正面図である。
例を示す一部破断正面図である。
【図５】この発明の形状可変アクチュエータの第３実施
例を示す部分断面図である。
例を示す部分断面図である。
【図６】この発明の形状可変アクチュエータの第４実施
例を示す部分断面図である。
例を示す部分断面図である。
【図７】この発明の形状可変アクチュエータの第５実施
例を示す部分断面図である。
例を示す部分断面図である。
【図８】この発明の形状可変アクチュエータの第６実施
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図９】この発明の形状可変アクチュエータの第７実施
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図１０】この発明の形状可変アクチュエータの第８実
施例を示す正面図である。
施例を示す正面図である。
【図１１】この発明の形状可変アクチュエータの第９実
施例を示す正面図である。
施例を示す正面図である。
【図１２】この発明の形状可変アクチュエータの第１０
実施例を示す一部破断正面図である。
実施例を示す一部破断正面図である。
【図１３】この発明の形状可変アクチュエータの第１１
実施例を示す部分破断正面図である。
実施例を示す部分破断正面図である。
【図１４】この発明の形状可変アクチュエータの第１２
実施例を示す断面図である。
実施例を示す断面図である。
１…管体、２…収容空間、３…チューブホルダ、４…プ
ラグ、６…管壁膨張阻止部材としての径方向強化繊維、
７…伸長阻止部材としての軸方向強化繊維、８…伸長抑
制部材としての伸長抑制繊維、１１…伸長抑制部材とし
ての伸長抑制管、１３…伸長抑制部材としての内側伸長
抑制管、１４…伸長抑制部材としての外側伸長抑制管、
１７…圧力室、１９…流体通路、２０…異変形防止部材
としての連結リンク機構、Ｐ１…伸長しやすい部位、Ｐ
２…伸長しにくい部位。
ラグ、６…管壁膨張阻止部材としての径方向強化繊維、
７…伸長阻止部材としての軸方向強化繊維、８…伸長抑
制部材としての伸長抑制繊維、１１…伸長抑制部材とし
ての伸長抑制管、１３…伸長抑制部材としての内側伸長
抑制管、１４…伸長抑制部材としての外側伸長抑制管、
１７…圧力室、１９…流体通路、２０…異変形防止部材
としての連結リンク機構、Ｐ１…伸長しやすい部位、Ｐ
２…伸長しにくい部位。
フロントページの続き (72)発明者 樽澤 鉄伸 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005番地 シーケーディ 株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 先端が閉塞されるとともに、基端に圧力
流体出入口が形成され、柔軟性を有する弾性伸縮可能な
管体と、 その管体の前記先端に設けられ、その先端の膨出を阻止
する先端膨出阻止部材と、 管体の管壁に設けられ、その管壁の径方向への膨張を阻
止する管壁膨張阻止部材と、 前記管体の基端側から先端側に延びるように前記管壁に
設けられ、非伸長材よりなる伸長阻止部材とよりなり、 前記管壁には軸方向への伸長しやすい部位と伸長しにく
い部位とを設けたことを特徴とする形状可変アクチュエ
ータ。 - 【請求項２】 前記管体の管壁上において、軸方向へ伸
長しにくい部位を伸長阻止部材が延在された位置側に偏
倚して設け、伸長しやすい部位を伸長阻止部材が延在さ
れていない位置側に偏倚して設けたことを特徴とする請
求項１の形状可変アクチュエータ。 - 【請求項３】 前記軸方向へ伸長しやすい部位と伸長し
にくい部位とを交互に複数個設けると共に、管体内を伸
長しやすい部位に対応して複数の圧力室に区画し、各圧
力室に独立して圧力流体を出し入れするための流体通路
を設けたことを特徴とする請求項１の形状可変アクチュ
エータ。 - 【請求項４】 前記伸長阻止部材を管体の管壁に沿って
軸方向と平行に延在させ、前記管体がその内部への圧力
流体の供給に伴い、伸長阻止部材を内側として湾曲され
るとき、その湾曲方向以外への管体の変形を防止するた
めに、管体に異変形防止部材を設けたことを特徴とする
請求項１の形状可変アクチュエータ。 - 【請求項５】 伸張率が段階的に異なる部位を連続的に
管壁に配置したことを特徴とする請求項１の形状可変ア
クチュエータ。 - 【請求項６】 伸張しやすい部位と伸張しにくい部位と
が連続し、それらの部位間の伸張率が連続的に変化して
いる請求項１の形状可変アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4139081A JP2801112B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 形状可変アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4139081A JP2801112B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 形状可変アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332325A true JPH05332325A (ja) | 1993-12-14 |
| JP2801112B2 JP2801112B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=15237042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4139081A Expired - Lifetime JP2801112B2 (ja) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | 形状可変アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2801112B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017504489A (ja) * | 2013-10-18 | 2017-02-09 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | 適合スリーブを備えた機械的にプログラムされたソフトアクチュエータ |
| JP2018017396A (ja) * | 2016-07-13 | 2018-02-01 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | アクチュエータ本体およびその制御方法、それを用いた把持ハンド |
| EP3838512A1 (en) * | 2014-09-17 | 2021-06-23 | Soft Robotics, Inc. | Reinforced soft robotic actuators |
| US11110616B2 (en) | 2014-11-18 | 2021-09-07 | Soft Robotics, Inc. | Soft robotic actuator enhancements |
| EP4148272A1 (en) * | 2014-11-18 | 2023-03-15 | Soft Robotics, Inc. | Soft robotic actuator enhancements |
| US11738893B2 (en) | 2019-04-30 | 2023-08-29 | Soft Robotics, Inc. | Picking, placing, and scanning bagged clothing and other articles |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01247809A (ja) * | 1987-11-13 | 1989-10-03 | Toshiba Corp | アクチュエータ |
| JPH02113104A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-04-25 | Toshiba Corp | アクチュエータ |
| JPH0599206A (ja) * | 1991-10-09 | 1993-04-20 | Aisin Aw Co Ltd | 柔軟性圧力変形素子 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3481254A (en) | 1967-08-14 | 1969-12-02 | United Aircraft Corp | Composite structure |
-
1992
- 1992-05-29 JP JP4139081A patent/JP2801112B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2017504489A (ja) * | 2013-10-18 | 2017-02-09 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | 適合スリーブを備えた機械的にプログラムされたソフトアクチュエータ |
| US10189165B2 (en) | 2013-10-18 | 2019-01-29 | President And Fellows Of Harvard College | Actuators with conforming sleeves |
| EP3058237B1 (en) * | 2013-10-18 | 2020-12-02 | President and Fellows of Harvard College | Mechanically programmed soft actuators with conforming sleeves |
| EP3838512A1 (en) * | 2014-09-17 | 2021-06-23 | Soft Robotics, Inc. | Reinforced soft robotic actuators |
| US11077565B2 (en) | 2014-09-17 | 2021-08-03 | Soft Robotics, Inc. | Soft robotic actuator attachment hub and grasper assembly, reinforced actuators, and electroadhesive actuators |
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| JP2018017396A (ja) * | 2016-07-13 | 2018-02-01 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | アクチュエータ本体およびその制御方法、それを用いた把持ハンド |
| US11738893B2 (en) | 2019-04-30 | 2023-08-29 | Soft Robotics, Inc. | Picking, placing, and scanning bagged clothing and other articles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2801112B2 (ja) | 1998-09-21 |
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