JPWO2006080088A1 - アクチュエータ、駆動装置、及びハンド装置 - Google Patents

Abstract

流体圧式のアクチュエータを従来に比べて低圧で作動可能にすると共に、応答性の向上を図る。一端１５ａが閉鎖されると共に他端１５ｂの開口にホース１４を挿入したチューブ状の膨張体１５を筒状の被覆体１２で被い、被覆体１２の他端部１２ｂ側を結束具１３ｂで巻き締め、被覆体１２に添う添部材１１に固定具１９で固定する。被覆体１２の一端部１２ａは、線材１８を結び付ける係止具１６を収めた状態で結束具１３ａにより巻き締めて閉鎖端１２ｃを形成する。流体を供給しない場合、膨張体１５の一端１５ａは閉鎖端１２ｃと離隔し、流体が供給された場合、膨張体１５は先ず長手方向に膨張して一端１５ａを閉鎖端１２ｃに当接させ、それから径方向へ膨張する。

Description

本発明は、従来の流体圧式のアクチュエータの作動圧に比べて低圧で作動すると共に、供給する流体量に比例する応答性を確保したアクチュエータ、このアクチュエータを利用した駆動装置、さらに、この駆動装置を利用したハンド装置に関する。

従来、空気及び液体等の流体を膨張体に供給し、その膨張体の膨張変形により対象物を作動させる流体圧式のアクチュエータが存在し、流体圧式のアクチュエータの中には、ロボットの人工筋肉及び各種駆動装置の作動源等として適用される所謂マッキンベン型のものがある。

マッキンベン型のアクチュエータは一般に、管状の膨張体及びその膨張体を被覆する被覆体で構成されている。被覆体は、膨張体の膨張変形に追従して伸縮でき且つ膨張体の過度膨張を抑制するために硬い繊維が使用されている。このようなマッキンベン型のアクチュエータは、膨張体の膨張変形を被覆体の長手方向の収縮力に変換して、所要の作動力（作動量）を得られるようにしている。

なお、マッキンベン型のアクチュエータの具体例は、以下の各特許文献１〜５及び非特許文献１、２に開示されている。
特開２００３−３０１８０７号公報 特開２００４−１０５２６２号公報 特開平８−１７０６０４号公報 特開２００１−３５５６０８号公報 特開平３−２４３０４号公報 下山勲、他２名、「ＭＥＭＳロボットハンド」、日本ロボット学会誌 Ｖｏｌ．１９ Ｎｏ．７、ｐ．２６−２９、２００１年１０月 エス・シュルツ（Ｓ．ＳＣＨＵＬＺ）、他２名、「ニュー・ウルトラライト・アンソロポモヒック・ハンド（Ａ Ｎｅｗ Ｕｌｔｒａｌｉｇｈｔ Ａｎｔｈｒｏｐｏｍｏｒｐｈｉｃ Ｈａｎｄ）」、プロセーディング・オブ・２００１アイトリプルイー・インターナショナル・コンファレンス・オン・ロボテックス・アンド・オートメーション（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２００１ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ＆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）、韓国・ソウル、ｐ．１−５、２００１年５月

従来のマッキンベン型のアクチュエータは一般に各種ロボット及び駆動装置の作動源として使用されることが想定されているため、油圧モータ、油圧シリンダ、液圧シリンダ、電動モータ等を代替できる程度の作動力を発揮することが要求される。そのため、膨張体及び被覆体には高い圧力値に抗し得る剛性を有するものが適用されており、具体的に膨張体は材料としてニトリルゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、スチレン−ブタジエンゴム等の管状で所要の剛性を有するゴム材料が用いられ、また、被覆体には膨張体の膨張を抑制できる強度を有する硬い繊維が用いられている。

よって、従来のマッキンベン型のアクチュエータは、供給される圧力値が約２０ｋＰａ以下の低圧の場合、所望の作動を得られないと云う問題がある。また、従来のマッキンベン型のアクチュエータは、剛性のある膨張体を膨張させるために、供給される流体が圧油等の液体である場合は大型の油圧発生装置が必要になり、供給される流体が空気等の気体である場合は大型のコンプレッサー等が必要になり、周辺の流体供給手段も含めて全体的な必要寸法が非常に大きくなると云う問題がある。

さらに、従来のマッキンベン型のアクチュエータは、所定圧に抗し得る剛性の膨張体を用いるため、流体の供給開始した初期駆動時と、初期駆動時の後では、作動に係る応答性が相異し、初期駆動範囲では発生する作動力が小さく、初期駆動範囲を過ぎてからは二次曲線的に作動力が大きくなり、供給される流体量と作動力との関係は非線形になり、制御しにくい応答性を示すと云う問題がある。

さらにまた、従来のマッキンベン型のアクチュエータを用いて、人間の指的な動きを行う駆動装置を人間の指と同サイズで製作しようとしても、アクチュエータ寸法に依存して駆動装置自体が大型になり、また、制御しやすい線形的な応答性も得られないと云う問題がある。この問題は、従来のマッキンベン型のアクチュエータを人間の手的な動きを行うハンド装置に適用した場合にも同様に生じる。

本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、従来に比べて低圧で作動して線形的な応答性を示し、小型化が可能なアクチュエータを提供することを目的とする。
また、本発明は、このようなアクチュエータを用いて人間の指と同サイズで且つ同等な動きを実現できる駆動装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、このような駆動装置を用いて人間の手と同サイズで且つ同等な動きを実現できるハンド装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために第１発明に係るアクチュエータは、チューブ状をなし、一端を閉鎖して他端を開口し、該他端の開口より流体を供給して膨張変形させる膨張体、及び該膨張体を被覆しており、該膨張体の変形に追従して伸縮することが可能な被覆体を備えるアクチュエータにおいて、前記被覆体に添わせてある添部材を備え、前記被覆体は、前記膨張体の前記一端に対応する側を閉鎖端にしており、前記膨張体及び被覆体は、該膨張体の前記他端の側で前記添部材に取り付けてあり、流体が供給されていない場合、前記膨張体の前記一端及び前記被覆体の前記閉鎖端は離隔しており、流体が供給された場合、前記膨張体が膨張変形して前記一端及び前記閉鎖端は当接することを特徴とする。

第１発明にあっては、流体が供給されていない場合、膨張体の一端及び被覆体の閉鎖端は離隔する一方、流体が供給された場合に膨張体の一端が被覆体の閉鎖端に当接するので、膨張体は先ず長手方向を主に膨張し、一端が被覆体の閉鎖端に当接してから長手方向と直交的な径方向を主に膨張する。そのため、膨張体を被覆する被覆体が長手方向で収縮を開始するのは、膨張体にある程度の流体が供給されて径方向を主に膨張してからとなる。

その結果、被覆体は膨張体が径方向を主に膨張するまで変化せず、膨張体が径方向を主に膨張してからは膨張体に追従して収縮するので、被覆体が収縮する作動状況は、流体の供給に敏感に反応したものとなる。このような被覆体の作動をアクチュエータとして見ると、作動開始直後から膨張体の膨張変形に追従して作動すると云う線形的な応答性が確保されたものになる。

また、被覆体に添って添部材が配置してあるので、膨張体の径方向への膨張は添部材の配置方向だけが規制されることになって、添部材と膨張体が接した面が作用点（支点）となり径方向への膨張が軸方向での収縮度合を高まらせ、アクチュエータとしての作動量の増大を図れる。その結果、流体の供給量が少なくとも、ある程度の作動力及び作動量を確保でき、小型の流体供給源による作動も実現できる。

第２発明に係るアクチュエータは、前記被覆体の閉鎖端側を前記添部材へ近接させる近接手段を備えることを特徴とする。
第２発明にあっては、被覆体の閉鎖端側を添部材へ近接するので、膨張体に流体が供給されても被覆体の閉鎖端側を添部材から浮き上がることなく添部材へ近付けて、被覆体の添部材に接する箇所を作動に係る作用点（支点）として明確に機能させることができ、添部材が存在しない側へ確実に膨張体を膨張させて、流体の供給状態に関わらず被覆体の効率的な伸縮を安定して行える。

第３発明に係るアクチュエータは、前記膨張体は、天然ゴム又は合成ゴムで形成してあり、ゴム厚は０．９ｍｍ以下であることを特徴とする。
第３発明にあっては、膨張体は０．９ｍｍ以下のゴム厚の天然ゴム又は合成ゴムで形成されているので、従来のマッキンベン型のアクチュエータに用いられる剛性のある膨張体に比べて柔らかく、流体の供給圧が従来に比べて低圧でも十分に作動でき、それに伴いアクチュエータ自体を小型化しても所望の作動を達成できる。なお、膨張体をより柔らかくして低圧での作動性を良好にするためには、０．６ｍｍ以下のゴム厚にすることが好ましく、さらに低圧でもスムーズに膨張させるためには０．３ｍｍ以下のゴム厚にすることが好適である。

第４発明に係るアクチュエータは、前記被覆体は、エステル系の糸で形成してあることを特徴とする。

第４発明にあっては、難伸縮性を有する糸としてエステル系の糸で被覆体が形成（編成）されるので、従来のマッキンベン型のアクチュエータに比べて軟らかくなり、膨張体の膨張変形にも敏感に追従して流体の供給圧が約２０ｋＰａ程度でも確実に作動できるアクチュエータを得られ、アクチュエータの小型化にも貢献できる。なお、被覆体の形成（編成）には、モノフィラメント及びマルチフィラメントの糸を組み合わせて用いてもよく、また、マルチフィラメントの糸だけを用いてもよく、モノフィラメント及びマルチフィラメントの糸を組み合わせた場合は、添部材により規制される伸縮形態に対応させた被覆体の形成が容易になる。

第５発明に係るアクチュエータは、前記被覆体は、３３０デシテックス以下の糸で形成してあることを特徴とする。

第５発明にあっては、被覆体が３３０デシテックス以下の糸で形成（編成）してあるので、従来のアクチュエータに用いられる硬い繊維に比べて軟らかくなり、膨張体の微妙な膨張変形に追従して良好な作動状態を得られる。

第６発明に係るアクチュエータは、前記被覆体は、袋打ちで編成されており、編み目は菱形であり、菱形の長手方向は前記被覆体の長手方向に一致させてあることを特徴とする。

第６発明にあっては、被覆体が袋打ちと云う編み方で編成されているので、膨張体を被覆する形態に好適で且つ膨張体の膨張にも柔軟に追従できる軟らかい被覆体を形成できる。また、被覆体が伸縮していない状態における菱形（バイアス）の編み目の長手方向を被覆体の長手方向に一致させることで、膨張体の径方向に伸縮する量を多くすることができ、アクチュエータの作動量増大に貢献できる。

第７発明に係る駆動装置は、前記アクチュエータと、前記添部材に回動自在に連結してある回動部材と、前記被覆体に添う側と反対側で前記添部材及び前記回動部材を繋いでおり、伸長した場合に収縮方向に付勢力を生じさせる弾性体と、前記被覆体の閉鎖端側及び前記回動部材を繋ぐ線材とを備えることを特徴とする。

第７発明にあっては、アクチュエータの添部材に回動自在に連結した回動部材を弾性体でアクチュエータの作動方向と反対側に付勢し、アクチュエータの被覆体の閉鎖端側と回動部材とを線材で繋ぐことにより、アクチュエータを作動させると弾性体の付勢に抗して回動部材を回動され、アクチュエータを作動させない場合、回動部材は弾性体の付勢力に従った姿勢となり、回動部材をアクチュエータで自在に駆動できる。なお、第７発明の駆動装置では添部材を回動部材に対する固定側のフレーム的に用いるため、駆動装置の構成を簡易化でき小型化も容易になる。また、添部材及び回動部材は細長板状又は棒状に形成した場合、駆動装置は丁度、人間の指の一部に相当するような形態になる。

第８発明に係る駆動装置は、前記アクチュエータを複数有しており、複数のアクチュエータの各添部材は、直列的に連なって回動自在に連結してあり、連結方向で端に位置する添部材に回動自在に連結してある回動部材と、連結される添部材同士、並びに端となる添部材及び前記回動部材のそれぞれを被覆体に添う側と反対側で繋ぎ、伸長した場合に収縮方向に付勢力を生じさせる複数の弾性体と、被覆体の閉鎖端側及び該閉鎖端側に連なる添部材、並びに端となる被覆体の閉鎖端側及び前記回動部材のそれぞれを繋ぐ複数の線材とを備えることを特徴とする。

第８発明にあっては、複数のアクチュエータを直列的に連結して、端となるアクチュエータの添部材には回動部材を回動自在に連結し、各部材同士のそれぞれを弾性体で繋ぐと共に各アクチュエータで回動させる部材に別個の線材をそれぞれ繋ぐので、回動部材及び各添部材をそれぞれ回動でき、より実際の指の動きと同等な複雑な動きを実現させて様々な用途に用いることが可能になる。

第９発明に係る駆動装置は、前記回動部材は、屈曲することが可能にしてあることを特徴とする。

第９発明にあっては、回動する回動部材が屈曲するので、一段と複雑な動きを実現できる。なお、一方の端が被覆体に繋がれる線材の他方の端は、回動部材の屈曲する先端側の箇所に接続されることが回動部材全体の動きを制御する上で重要となる。また、このように線材を回動部材に繋ぐことにより、人間の指の先端側から２番目の関節までの動きと同等の動きを簡易な構成で実現できる。

第１０発明に係るハンド装置は、前記駆動装置を複数有しており、長手方向の端に位置する各駆動装置の各添部材は、それぞれが相互に組み合わされて一体的にしてあることを特徴とする。

第１０発明にあっては、複数の駆動装置の端となる添部材を相互に固定するので、一体となった添部材が丁度、人間の掌に相当する部分になり、掌に相当する部分から指状に各駆動装置の動作部分が突出した形態になる。なお、人間の手と同等な動きを確保するためには、人間の指と同等に５体の駆動装置を配置することが必要であり、このような人間の手と同等な動きを実現できるハンド装置は、人間型ロボットのハンド部又は義手として利用可能になる。

第１発明にあっては、流体が供給されると、膨張体は一端が被覆体の閉鎖端に当接し、それから径方向を主に膨張するため、被覆体の収縮は流体の供給に敏感に反応でき、少ない流体の供給量でも所要の作動力を発揮できると共に、線形的な応答性を確保できる。
第２発明にあっては、被覆体の閉鎖端側を添部材へ近接させるので、膨張体に流体が供給されても被覆体の閉鎖端側が添部材から浮き上がることを防止でき、流体の供給状態に関わらず膨張体の膨張方向を添部材が存在しない側へ向けて被覆体の効率的な伸縮状況を維持できる。

第３発明にあっては、膨張体は０．９ｍｍ以下のゴム厚の天然ゴム又は合成ゴムで形成されているので、膨張体の素材特性は柔らかくなり、流体の供給圧が従来に比べて低圧でも十分に作動でき、それに伴いアクチュエータの小型化に貢献できる。
第４発明にあっては、被覆体がエステル系の糸で形成してあるので、被覆体が軟らかくなり、膨張体の微妙な膨張変形にも敏感に追従でき応答性を良好にできる。

第５発明にあっては、被覆体が３３０デシテックス以下の糸で形成されるので、被覆体を柔らかくできると共に、被覆体自体を径方向へ伸長しやすい特性にできる。
第６発明にあっては、被覆体を袋打ちで編成すると共に菱形（バイアス）の編み目の長手方向を膨張体の長手方向に一致させることで、被覆体を良好な柔軟性及び伸縮性を兼ね備えた特性にできる。

第７発明にあっては、アクチュエータの添部材に回動自在に連結した回動部材を弾性体でアクチュエータの作動方向と反対側に付勢し、被覆体の閉鎖端側と回動部材とを線材で繋ぐことにより、アクチュエータを作動させると弾性体の付勢に抗して回動部材を回動でき、アクチュエータを作動させない場合、回動部材は弾性体の付勢力に従った姿勢にでき、回動部材を自在に駆動できる。

第８発明にあっては、複数のアクチュエータを直列的に連結して、端側の添部材に回動部材を回動自在に連結し、各部材同士をそれぞれ弾性体で繋ぐと共に各アクチュエータで回動させる部材に線材で繋ぐことにより、回動部材の回動範囲を大きくできると共に、各アクチュエータを別個独立に作動させることで、一段と複雑な動きを実現できる。
第９発明にあっては、回動する回動部材が屈曲するので、アクチュエータにより回動させる回動部材の回動範囲を大きくできる。

第１０発明にあっては、複数の駆動装置の端側の添部材を相互に固定するので、一体となった添部材が人間の掌に相当する部分となり、掌に相当する部分から指状に各駆動装置の動作部分が突出した形態となって、人間の手と同等な形態で指に相当する部分が動くハンド装置を実現できる。

本発明の第１実施形態に係るアクチュエータ及び駆動装置、並びに空気供給装置を示す斜視図である。 （ａ）はアクチュエータの外観図、（ｂ）はアクチュエータの断面図である。 （ａ）は空気を供給していない状態を示す膨張体の斜視図、（ｂ）は空気を供給した状態を示す膨張体の斜視図である。 （ａ）は空気の供給を開始した状態のアクチュエータの断面図、（ｂ）は、空気をある程度供給した状態のアクチュエータの断面図である。 アクチュエータの実験結果を示す図表である。 アクチュエータの実験結果を示すグラフである。 （ａ）は駆動装置の正面図、（ｂ）は駆動装置の背面図である。 （ａ）はアクチュエータを作動させていない状態を示す駆動装置の側面図、（ｂ）はアクチュエータを作動させた状態を示す駆動装置の側面図である。 変形例のアクチュエータを示す外観図である。 変形例の連結構成を示す概略分解図である。 変形例の駆動装置であり、（ａ）はアクチュエータを作動させていない状態の側面図、（ｂ）はアクチュエータを作動させた状態の側面図である。 別の変形例の駆動装置であり、（ａ）はアクチュエータを作動させていない状態の側面図、（ｂ）はアクチュエータを作動させた状態の側面図である。 別の変形例の駆動装置であり、（ａ）は全アクチュエータを作動させていない状態の側面図、（ｂ）は全アクチュエータを作動させた状態の側面図である。 変形例の駆動装置であり、（ａ）は第１アクチュエータを作動させた状態の側面図、（ｂ）は第２アクチュエータを作動させた状態の側面図、（ｃ）は第３アクチュエータを作動させた状態の側面図である。 本発明の第２実施形態に係るハンド装置の構造を示す正面図である。 第２実施形態のハンド装置の構造を示す背面図である。 （ａ）はハンド装置の作動状況の一例を示す正面図、（ｂ）はハンド装置の作動状況の一例を示す側面図である。 （ａ）は変形例のハンド装置の構造を示す背面図、（ｂ）は別の変形例のハンド装置の構造を示す背面図である。 ハンド装置に装着される変形例の手袋を示す概略図である。

符号の説明

１、８０、９０、１００、３００、４００、５００、６００、７００ 駆動装置
２、８４、９２、１０２ 回動部材
１０、５０、１１０、１２０、１３０ アクチュエータ
１１、８１、１１１、１２１、１３１ 添部材
１２、５２、８２、１１２、１２２、１３２ 被覆体
１３ａ、１３ｂ 結束具
１４、１１４、１２４、１３４ ホース
１５ 膨張体
１７ 案内具
１８ 線材
２２、２３ 弾性体
３０ 空気供給装置

図１は、本発明の第１実施形態に係るアクチュエータ１０を用いた駆動装置１を示し、この駆動装置１は、流体である空気の供給及び吸引が繰り返されることで図中の黒矢印方向に回動部材２を回動し、特に少量の空気の供給でも回動部材２を線形的な応答性で回動できることを特徴にしている。

図２（ａ）（ｂ）は、第１実施形態のアクチュエータ１０を示し、アクチュエータ１０は膨張体１５と、この膨張体１５を被覆する被覆体１２と、被覆体１２に添う添部材１１を備えている。膨張体１５は、図３（ａ）（ｂ）に示すようにチューブ状であり、一端１５ａを閉鎖し、他端１５ｂを空気供給用のホース１４を差し込むために開口しており、材料には厚みが０．３ｍｍの柔らかい合成ゴムを用いている。空気が供給されていない場合、膨張体１５は偏平な形状になっており、空気の供給が開始されると、膨張体１５は最初、長手方向（図中の白矢印方向）へ主に膨張し、それから長手方向に膨張に追従して径方向（図中の黒矢印方向）へ膨張変形し、図３（ｂ）に示す状態になる。

また、図２（ａ）（ｂ）に示す被覆体１２は、膨張体１５を被覆できるように筒状に編成して柔軟に形成されており、第１実施形態の被覆体１２は筒状の直径が約１０ｍｍ、全長が約４０ｍｍになるように、エステル系の糸であるポリエステルマルチフィラメント糸（２７５デシテックス）を用い、製紐機により袋打ちで編み上げられている。また、編み上げの際には、編み目１２ｅが菱形（バイアス）で且つ菱形（バイアス）の長手方向が筒状の被覆体１２の長手方向と一致するように編成されている。なお、図２（ａ）の被覆体１２では編み目１２ｅを部分的に図示しており、編み目１２ｅの図示が省略された箇所も編み目は勿論存在している。また、被覆体１２の全長は、膨張体１５に比べて長くしている。

上述した膨張体１５及び被覆体１２に関しては、膨張体１５の他端１５ｂにホース１４を差し込んで、膨張体１５を筒状の被覆体１２で被う。それから、膨張体１５の他端１５ｂ側に相当する被覆体１２の他端部１２ｂ側を結束具１３ｂで巻き締めて、ホース１４に対して膨張体１５及び被覆体１２を共締め的に結束固定する。

また、被覆体１２の長手方向の反対側の一端部１２ａは、線材１８の係止具１６が取り付けられた閉鎖端１２ｃにされている。係止具１６は、軸１６ａの一端にリング状の係止部１６ｂが設けられ、他端に拡径した円錐状の抜け止め部１６ｃが設けられている（図２（ｂ）参照）。この係止具１６の被覆体１２への取付は、抜け止め部１６ｃが被覆体１２の一端部１２ａの中に収まり且つ係止部１６ｂが一端部１２ａより突出するように係止具１６を配置し、この状態で一端部１２ａの外周に結束具１３ａを巻き付けて係止具１６を被覆体１２に結束固定する。係止具１６を取り付けることで、被覆体１２の一端部１２ａは閉鎖端１２ｃとなり、この閉鎖端１２ｃの内部１２ｄは、被覆体１２の全長が膨張体１５より長いことから、膨張体１５の一端１５ａと離隔した状態になっている。なお、結束具１３ａの具体例としては、合成樹脂製の結束バンド、結束金具、かしめ具、紐状のもの、糸状のものを用いることができる。

さらに、膨張体１５を被覆する被覆体１２の長手方向に沿った一方側には、細長板状の添部材１１が添えてあり、被覆体１２は他端部１２ｂ側で添部材１１の表面１１ａに取り付けられた固定具１９で固定される。具体的には、固定具１９は添部材１１に埋め込まれた軸部１９ｂの突出端にリング部１９ａを設けた構造であり、このリング部１９ａに被覆体１２の他端部１２ｂが挿入されることで、被覆体１２の他端部１２ｂ側が添部材１１に固定されている。このように被覆体１２が添部材１１に固定されることで、被覆体１２の他端部１２ｂで他端１５ｂが共締めされている膨張体１５も添部材１１に取り付けられることになる。なお、添部材１１は、膨張体１５の膨張力に抗し得る強度を有する部材であり、材質的には合成樹脂、金属、木材、セラミックス等を適用できる。

また、被覆体１２の一端部１２ａに取り付けられた係止具１６の係止部１６ｂには、線材１８が係止され、その線材１８は、添部材１１の表面１１ａに固定した案内具１７（近接手段に相当）の軸１７ｂの端部に設けられたリング部１７ａ内を挿通されている。なお、線材１８の端部（図示せず）は、アクチュエータ１０で作動させる作動対象に取り付けられる（本実施形態では、図１に示す回動部材２）。

図４（ａ）は、上述した構成のアクチュエータ１０にホース１４より流体の一例として空気Ｋの供給を開始した状態を示している。空気Ｋの供給が開始されると、膨張体１５は自身の膨張特性に従い、長手方向（図中の白矢印方向）を主に膨張変形し、一端１５ａが被覆体１２の閉鎖端１２ｃの内部１２ｄに当接する。なお、膨張体１５の一端１５ａが当接する内部１２ｄには係止具１６の抜け止め部１６ｃの端面も含むものとする。

図４（ａ）の状態から、さらに空気Ｋを供給し続けると、膨張体１５は、一端１５ａが被覆体１２の閉鎖端１２ｃの内部１２ｄにつかえて長手方向へ膨張できないので、図４（ｂ）に示すように径方向へ膨張する。この際、添部材１５が存在する側は、添部材１５が干渉して膨張できにくいため、膨張体１５は、添部材１５が存在しない径方向を主に膨張変形する。なお、この径方向への膨張変形に伴い、膨張体１５の長手方向の寸法は、逆に縮まっている。

また、膨張体１５の膨張変形に追従して被覆体１２も長手方向には収縮すると共に径方向に伸長している。被覆体１２の収縮及び伸長は、上述した膨張体１５の膨張変形に伴ったものになり、具体的には、添部材１１が存在しない径方向を主にして被覆体１２は膨張し、被覆体１２の中央部分Ｌｂの伸長は、結束具１３ａ、１３ｂが巻き付けられる端部分Ｌａ、Ｌｃに比べて大きくなる。そのため、供給される空気量が少なくても、被覆体１２は、中央部分Ｌｂの添部材１１が添わない箇所で拡径する方向へ集中的に伸長し、それに伴い被覆体１２の長手方向の寸法も容易に収縮する。

さらに、膨張体１５の径方向の膨張変形に追従して被覆体１２が収縮した場合、一端部１２ａ側の係止具１６に繋がれた線材１８が案内具１７のリング部１７ａ内を通過しているので、膨張体１５の径方向により膨張体１５及び被覆体１２が添部材１１から離反することが規制され、膨張体１５及び被覆体１２の一端部１２ａが添部材１１へ近接する状態を維持できる。その結果、膨張体１５が径方向へ膨張する程度の空気量が供給された場合でも、膨張体１５の添部材１１が存在しない径方向へのみ膨張変形し、アクチュエータ１０の効率的な作動の安定化を図っている。

一方、図４（ｂ）に示す状態より、膨張体１５に供給した空気をホース１４を通じて吸引すると、アクチュエータ１０は、図２（ａ）（ｂ）に示す状態に戻るので、アクチュエータ１０への空気の供給及び吸引を繰り返すことで、アクチュエータ１０の作動も図２（ａ）（ｂ）に示す状態と図４（ｂ）に示す状態との間で連続的に行える。

上述したように、本実施形態に係るアクチュエータ１０は、従来に比べて低圧でも作動を開始すると共に、作動開始後の作動力も従来に比べて線形的に生じ、また、膨張体１５及び被覆体１２の剛性も従来に比べて低いため小型化も可能になる。また、アクチュエータ１０の作動は低圧で行えることから、空気の供給は、小型のコンプレッサーで十分であり、また、小型のコンプレッサー以外には、注射器のような少量の空気供給手段でもアクチュエータ１０を作動できる。

図５に示す表は、上述した構成のアクチュエータ１０の特性を調べるために行った実験の結果を示すものである。本実験では、アクチュエータ１０への空気の供給量を１ｍｌ、３ｍｌ、５ｍｌにした場合で、線材１８の先端に負荷を取り付けないとき、及び所定重さの負荷を取り付けたときに対して、アクチュエータ１０の作動距離（被覆体１０が収縮した距離）、及びアクチュエータ１０の収縮率を調べた。なお、アクチュエータ１０の作動距離は、図２（ａ）に示す空気を供給していない状態の被覆体１２の結束具１３ａ、１３ｂ間の距離Ｌ１と、図４（ｂ）に示す空気を供給した状態での被覆体１２の結束具１３ａ、１３ｂ間の距離Ｌ２との差に相当し、アクチュエータ１０に負荷を取り付けた場合は負荷の移動距離にも該当する。アクチュエータ１０の収縮率は１−Ｌ２／Ｌ１で求めている。なお、本実験において、アクチュエータ１０への空気供給は、図１に示す空気供給装置３０で行った。

空気供給装置３０は、注射器３２をベースにした空気供給手段であり、ホース１４に手動切替バルブ３５を介して注射器３２の先端ノズル３３ａを接続している。注射器３２のシリンダ筒部３３は、細長のベース板３１の一端側の上面３１ａに水平姿勢でホルダ３６により固定され、シリンダ筒部３３内を長手方向で摺動するピストン部３４はロッド部３４ａがベース板３１から立設するホルダ３６に形成された穴３６ａに挿通され、ピストン部３４及びロッド部３４ａが摺動自在になっている。

また、ピストン部３４の円板状のエンド部３４ｂには円柱状の動作変換部材３７が取り付けられている。動作変換部材３７は、中心軸に添ってネジ穴３７ａが形成されており、このネジ穴３７ａにネジ棒３８が螺入されている。ネジ棒３８は、ベース板３１の他端側の上面３１ａより立設するモータホルダ３９に取り付けられたモータ４０のモータ軸４０ａに中間部材４１を介して取り付けられている。さらに、モータ４０はリード線ｄでモータ制御器４２と接続され、モータ制御器４２によりモータ４０の回転は制御されている。

よって、モータ４０が時計回転方向へ所要量回転すること、及び反時計回転方向へ所要量回転することを繰り返すことで（図１中、黒矢印で示す）、シリンダ筒部３３の内部でピストン部３４は軸方向で往復移動し（図１中、白矢印で示す）、アクチュエータ１０への空気の供給及び供給した空気の吸引を行う。

上述した空気供給装置３０で空気１ｍｌをアクチュエータ１０へ供給した場合、図５に示すように、負荷が取り付けられていないとき（負荷が０ｇ）、アクチュエータ１０は８．２ｍｍ作動し、収縮率は１１．１％となった。負荷を３０ｇ、５０ｇ、１００ｇ、３００ｇ、５００ｇと増加させていくと、アクチュエータ１０は明確に作動し、負荷が最大の５００ｇのときでも１．５ｍｍの距離を作動できた。

また、空気の供給量を３ｍｌにした場合、距離及び収縮率は１ｍｌのときに比べて増大し、５００ｇの負荷を５．５ｍｍ移動させることができた。さらに、空気の供給量を５ｍｌにした場合、距離及び収縮率は３ｍｌのときに比べて増大し、５００ｇの負荷を８．０ｍｍ移動させることができた。このように本発明のアクチュエータ１０は、非常に少ない空気量でもスムーズに作動できることが確認できた。なお、５０ｇ以下の負荷において、空気の供給量を１ｍｌから３ｍｌに増大させた場合と、空気の供給量を３ｍｌから５ｍｌへ増大させた場合とにおいて距離及び収縮率を比べると、後者の場合の方が距離及び収縮率の増加率が小さくなっているが、これは、アクチュエータ１０の膨張体１５の膨張率及び被覆体１２の伸縮率が物理的な限界に近付いたためと思われる。

図６に示すグラフは、アクチュエータ１０の特性を調べるために行った別の実験の結果を示すものである。この実験では、アクチュエータ１０へ供給する空気量を０ｍｌから順次増加させた場合における。線材１８を引っ張る力（作動力）を測定したものであり、図６のグラフより、空気量（ｍｌ）と作動力（Ｎ）とは、ほぼ全体的に線形となっており、アクチュエータ１０は良好な応答性を示すことが判明した。

次に、上述した特性を有するアクチュエータ１０を用いた図１に示す駆動装置１を説明する。図７（ａ）（ｂ）にも示すように、駆動装置１０は、アクチュエータ１０の添部材１１の一端に回動可能に細長板状の回動部材２を連結しており、アクチュエータ１０の線材１８の端部１８ａを回動部材２の表面２ａに取り付けている。詳しくは、添部材１１の一端部１１ｂには矩形状の凹部１１ｃが形成されており、対向する回動部材２の端部２ｂには、凹部１１ｃに入り込む凸部２ｃが形成されており、回動部材２及び添部材１１の幅方向に延在する軸２１を添部材１１の一端部１１ｂ及び凸部２ｃを貫通するように取り付けて、回動部材２を軸２１を中心にして回動できるようにしている。なお、回動部材２の材質は、添部材１１と同等なものを適用できる。

また、駆動装置１０は、添部材１１の被覆体１２が添う表面１１ａとは反対側の裏面１１ｄ側で添部材１１の一端部１１ｂ側及び回動部材２の端部２ｂ側を繋ぐように弾性体２２、２３を取り付けている（図７（ｂ）参照）。弾性体２２、２３は、伸長した場合に収縮方向に付勢力を生じさせる帯状のゴム片であり、一方の端部２２ａ、２３ａを回動部材２の裏面２ｄに貼り付けると共に、他方の端部２２ｂ、２３ｂを添部材１１の裏面１１ｄに貼り付けている。

よって、図８（ａ）に示すように、アクチュエータ１０に空気を供給していない場合、弾性体２２、２３の付勢力により、回動部材２及び添部材１１は直線状に並んだ姿勢となり、アクチュエータ１０に空気を供給した場合、図８（ｂ）に示すように、被覆体１２が長手方向に収縮して線材１８が被覆体１２側へ引っ張られて、回動部材２が回動する。よって、アクチュエータ１０へホース１４を通じて空気の供給及び吸引を繰り返すことで、駆動装置１は、図８（ａ）に示す姿勢と図８（ｂ）に示す姿勢とを交互に取り、大がかりな仕組み及び複雑な構成を用いることなく、人間が指先を曲げるような駆動形態を少量の空気の出し入れで実現できる。

図８（ｂ）に示す回動部材２の回動角度θは、アクチュエータ１０の被覆体１２自体の全長、軸２１から線材１８ａの端部１８ａの取付箇所までの距離Ｘ（図８（ａ）参照）、弾性体２２、２３の長さ寸法及び幅寸法等の事項により変わるものであり、これらの事項を適宜設定することで、所望の回動角度θが得られる。なお、回動部材２は、回動可能な全角度範囲で回動させる以外にも、供給する空気量を調整することで、回動可能な範囲内の所望の角度で回動できる。

なお、第１実施形態に係る駆動装置１及びアクチュエータ１０は、上述した形態に限定されるものではなく、種々の変形例の適用が可能である。例えば、膨張体１５の材質には天然ゴムを適用でき、回動部材２及び添部材１１は、細長板状以外にも、利用形態に応じて棒状、骨形状等に形成してもよい。また、弾性体２２、２３には、バネ（例えば、引張りコイルバネ）を適用してもよく、さらに回動部材２と添部材１１とを繋ぐ弾性体は２本ではなく１本にしてもよく、この１本の弾性体を長手方向の中心を通るように配置してもよい。

さらにまた、被覆体１２を編成する糸はマルチフィレメントのものとモノフィラメントのものを組み合わせて用いてもよく、各糸のデシテックス数は、３３０デシテックス以下のものであれば適用可能であり、用いる糸及び編み方を工夫することで、伸縮程度及び柔らかさを適宜変更できる。また、アクチュエータ１０の案内具１７は、アクチュエータ１０自体が適用される形態及び被覆体１２の長手方向の寸法等に応じて省略することも可能であり、さらにアクチュエータ１０へ供給する流体には、空気以外の気体、水及び油等の液体も適用できる。さらにまた、被覆体１２の他端部１２ｂを添部材１１に固定することについては、上述した固定具１９以外の他の形態のものを適用してもよく、また、固定具１９を用いる替わりに接着剤で他端部１２ｂを添部材１１に固定してもよい。

なお、駆動装置１の適用の仕方としては、物を把持することが考えられるが、物の把持には回動部材２を回動させて物を把持する場合に加えて、回動した姿勢の回動部材２に対向するように別体の固定部材又は添部材１１から突出するように固定部材を設け、この固定部材と回動部材２で物を挟持するようにしてもよい。さらには、駆動装置１０のアクチュエータ１０を構成する被覆体１２に対向するように固定部材を設け、径方向に膨張する被覆体１２と固定部材とで物を挟持するような使い方も可能であり、アクチュエータ１０を複数設けた場合は、複数の被覆体１２で物を挟持することも実現できる。

図９は、変形例のアクチュエータ５０を示し、このアクチュエータ５０は、予め一端部５２ａが閉鎖された細長袋状の被覆体５２で膨張体５５を被覆している。このような被覆体５２を用いることで、一端部５２ａを閉鎖する必要がなくなり、アクチュエータ５０の製作を容易にできる。なお、変形例のアクチュエータ５０への線材５８の取付は、線材５８の一端５８ｂに所定の大きさを有する板材５７を抜け止めとして取り付け、線材５８の他方の端を被覆体５２の一端部５２ａを通過させることで行うことが好適である。なお、アクチュエータ５０では、被覆体５２の端部を接着剤で添部材に固定している。

図１０は、回動部材６２及び添部材６１の連結形態に係る変形例を示し、添部材６１の端面６１ｅに棒状の可倒部材６３を突設し、回動部材６２の端面６２ｅには穴部６２ｆを形成し、可倒部材６３の突出する端部を穴部６２ｆに嵌合することで、回動部材６２を添部材６１に対して図１０中の矢印方向に回動可能に連結できる。このような構成にすること、連結形態が一段と容易になり、また、回動範囲も大きくできる。なお、回動可能な連結形態を形成するためには、ヒンジ、ボールジョイント等の各種連結機構を適用してもよい。

図１１（ａ）（ｂ）は、変形例の駆動装置８０を示し、駆動装置８０は被覆体８２を回動部材８４及び添部材８１で挟む形態となっており、詳しくは添部材８１の一端部８１ｂからヒンジ部８１ｃを突設し、このヒンジ部８１ｃの突出端に軸８３を介して回動部材８４を回動自在に取り付けている。空気を供給すると、被覆体８２の径方向寸法が増大するため、回動部材８４は軸８３を中心にして添部材８２から離れる方向へ回動する。この駆動装置８０は、被覆体８２の径方向の増大を利用するので、線材等を用いることなく、より簡易な構成でして回動部材８４を駆動できる。

図１２（ａ）（ｂ）は、別の変形例の駆動装置９０を示す。この駆動装置９０は、アクチュエータ１０の添部材１１に回動自在に連結する回動部材９２を屈曲可能にしていることが特徴であり、回動部材９２は、添部材１１に連結される第１基部９３と、この第１基部９３に対して屈曲するように取り付けられた第２基部９４を備える。

第１基部９３及び第２基部９４の連結形態は、基本的に図７（ａ）（ｂ）に示す構成と同様であり、第２軸９５を中心にして第２基部９４が第１基部９３に対して屈曲（回動）し、また、第１基部９３は、第１軸９１を中心にして添部材１１に対し回動する。さらに、添部材１１の裏面１１ｄ側には、添部材１１及び回動部材９２の第１基部９３から第２基部９４までを連続して繋ぐように弾性体９６、９７を貼り付けており、被覆体１２の一端部１２ａから延びる線材１８の端部１８ａは第２基部９４の表面９４ａに取り付けている。なお、本変形例に適用されているアクチュエータ１０は、案内具１７を省略したものを用いており、被覆体１２の添部材１１への固定は接着剤で行っている。

アクチュエータ１０に空気を供給すると、図１２（ｂ）に示すように、第２基部９４が線材１８によりアクチュエータ１０側へ引っ張られるので、回動部材９２は第１基部９３と第２基部９４とが第２軸９５で屈曲した状態で第１軸９１を中心に回動する。よって、本変形例では、単一のアクチュエータ１０のみで、回動部材９２の先端９２ａを図８（ｂ）に示す状態に比べて一段と、アクチュエータ１０側へ引き寄せるように回動可能となり、簡易な構成で回動部材９２の先端９２ａの回動軌跡の範囲（第１軸９１を中心とした回動角度）を大きくできる。また、このように回動部材９２の先端９２ａを大きく動くようにしてもアクチュエータ１０は案内具１７を省略しているので、案内具１７で折れ曲がることなく線材１８は直線状となり、線材１８の移動量を効率的に回動部材９２の回動に生かすことができる。

図１３（ａ）（ｂ）は、さらに別の変形例である駆動装置１００を示す。変形例の駆動装置１００は、第１アクチュエータ１１０、第２アクチュエータ１２０、及び第３アクチュエータ１３０を直列的に且つそれぞれが回動自在となるように連結しており、さらに先端側の第３アクチュエータ１３０の第３添部材１３１に回動部材１０２を回動自在に連結したことが特徴である。詳しくは、第１アクチュエータ１１０の第１被覆体１１２の一端部１１２ａが第２アクチュエータ１２０の第２被覆体１２２の他端部１２２ｂに連なるように、第１アクチュエータ１１０の第１添部材１１１及び第２アクチュエータ１２０の第２添部材１２１を連結し、第２アクチュエータ及び第３アクチュエータ１３０も上記と同様に連結している。

さらに、各被覆体１１２、１２２、１３２に添う表面とは反対側の裏面側で、第１添部材１１１及び第２添部材１２１、第２添部材１２１及び第３添部材１３１、並びに第３添部材１３１及び回動部材１０２をそれぞれ繋ぐように弾性体１１８、１１９、１２８、１２９、１３８、１３９を貼り付けている。なお、弾性体１１８、１２８、１３８は一体に連続したものを用いてもよく、弾性１１９、１２９、１３９も同様に一体に連続したものを用いてもよい。

さらにまた、第１アクチュエータ１１０は、第１線材１１８の先端を第２アクチュエータ１２０の添部材１２１に取り付けており、第２アクチュエータ１１０は、第２線材１２８の先端を第３アクチュエータ１３０の添部材１３１に取り付けており、第３アクチュエータ１３０は、第３線材１３８の先端を回動部材１０２に取り付けている。

この変形例の駆動装置１００に対して、各アクチュエータ１１０、１２０、１３０の作動を常に同時に行う場合は、図１に示す１台の空気供給装置３０で対応でき、ノズル部３３ａの先に三方分岐する分岐部を設け、この分岐部に第１ホース１１４、第２ホース１２４、及び第３ホース１３４を接続する。よって、各ホース１１４、１２４、１３４を通じて所要量の空気を供給すると、図１３（ｂ）に示すように、第１添部材１１１に対して第２添部材１２１が第１軸１１７を中心に回動し、また、第２添部材１２１に対して第３添部材１２１が第２軸１２７を中心に回動し、さらに、第３添部材１３１に対して回動部材１０２が第３軸１３７を中心に回動し、回動部材１０２の先端１０２ａの回動軌跡を一段と大きくできる。

一方、各アクチュエータ１１０、１２０、１３０を別個独立に作動させる場合は、各アクチュエータ毎に図１に示すような空気供給装置３０を設ける必要がある。このように計３台の空気供給装置３０に接続した場合は、図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように更に複雑な動きが可能になる。

図１４（ａ）は、第１アクチュエータ１１０のみに空気を供給した場合を示し、第２添部材１２１が第１添部材１１１に対して第１軸１１７を中心に回動し、第２添部材１２１及び第３添部材１３１、並びに第３添部材１３１及び回動部材１０２は弾性体１２８、１２９、１３８、１３９の付勢力により直線的な姿勢を維持している。図１４（ｂ）は、第２アクチュエータ１２０のみに空気を供給した場合を示し、第３添部材１３１が第２添部材１２１に対して第２軸１２７を中心に回動し、第１添部材１１１及び第２添部材１２１、並びに第３添部材１３１及び回動部材１０２は弾性体１１８、１１９、１３８、１３９の付勢力により直線的な姿勢を維持している。

図１４（ｃ）は、第３アクチュエータ１３０のみに空気を供給した場合を示し、回動部材１０２が第３添部材１３１に対して第３軸１３７を中心に回動し、第１添部材１１１及び第２添部材１２１、並びに第２添部材１２１及び第３添部材１３１は弾性体１１８、１１９、１２８、１２９の付勢力により直線的な姿勢を維持している。なお、変形例の駆動装置１００は、図１４（ａ）〜（ｃ）以外にも各アクチュエータ１１０、１２０、１３０の中でいずれか２個を作動させること、及び図１３（ｂ）と同等に全てを作動させることも勿論可能であり、計３個の空気供給装置３０を接続することで、駆動装置１００は、人間の指的な複雑な動きを実現できる。

なお、変形例の駆動装置１００に対して、計２個の空気供給装置３０を接続し、各アクチュエータ１１０、１２０、１３０の中のいずれか１つを別個独立させて作動し、残りの２つを同時に作動させることも可能である。また、変形例の駆動装置１００における回動部材１０２に対しても、図１２（ａ）（ｂ）に示す屈曲可能な回動部材９２の構成を適用して、さらに回動範囲を大きくしてもよい。

図１５は、本発明の第２実施形態に係るハンド装置２００を示す。第２実施形態のハンド装置２００は、図１３、１４に示す駆動装置１００と同等の構成の第１駆動装置３００、第２駆動装置４００、第３駆動装置５００、第４駆動装置６００を丁度、人間の手における人差し指から小指までの位置に夫々配置すると共に、図１３、１４に示す駆動装置１００から第１アクチュエータ１１０を省略した形態となる第５駆動装置７００を、人間の手における親指の位置に配置している。

また、第１乃至第４駆動装置３００〜６００において、図１３、１４に示す駆動装置１００の第１添部材１１１に相当する部分３１１〜６１１（図中、一点鎖線で分割した部分）、及び第５駆動装置７００において、図１３、１４に示す駆動装置１００の第２添部材１２１に相当する部分７２１（図中、一点鎖線で分割した部分）のそれぞれは相互に一体的に組み合わされて、ハンド装置２００の掌として一体的な部材である掌部材２０１を形成している。なお、掌部材２０１を形成するために、第１乃至第４駆動装置１００〜６００の第１添部材１１１に相当する部分３１１〜６１１及び第５駆動装置７００の第２添部材１２１に相当する部分７２１は、それぞれ細長板状ではなく、掌部材２０１の形状を形成できるように変形したものになっている。

人差し指に相当する第１駆動装置３００は、掌部材２０１に載置された第１被覆体３１２の長手方向に添って第２被覆体３２２を伴う第２添部材３２１、第３被覆体３３２を伴う第３添部材３３１及び回動部材３０２のそれぞれか回動自在に連結されている。なお、第２部材３２１の端の凸部３２１ａは、掌部材２０１の周縁に形成された凹部２０１ａに収められて、第２部材３２１は掌部材２０１に対して回動自在に連結されている。

また、中指に相当する第２駆動装置４００、薬指に相当する第３駆動装置５００、小指に相当する第４駆動装置６００も、上記と同様に、第２添部材４２１、５２１、６２１、第３添部材４３１、５３１、６３１、及び回動部材４０２、５０２、６０２が連結され、第２被覆体４２２、５２２、６２２及び第３被覆体４３２、５３２、６３２を夫々有する。なお、各第２添部材４２１、５２１、６２１の凸部４２１ａ、５２１ａ、６２１ａも掌部材２０１の凹部２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄに収められて回動自在に連結されている。さらに、親指に相当する第５駆動装置７００は、第３被覆体７３２を伴う第３添部材７３１及び回動部材７０２が連結され、第３添部材７３１の凸部７３１ａは掌部材２０１の凹部２０１ｅに収められて回動自在に連結されている。

図１６は、ハンド装置２００の甲側を示している。掌部材２０１の周辺部と第１乃至第４駆動装置３００〜６００の各第２添部材３２１、４２１、５２１、６２１、並びに第５駆動装置の第３添部材７３１を繋ぐように計１０個の弾性体３１８、３１９〜７２８、７２９が夫々取り付けられている。また、各第２添部材３２１〜６２１及び各第３添部材３３１〜６３１同士を繋ぐように計８個の弾性体３２８、３２９〜６２８、６２９が夫々取り付けられている。さらに、各第３添部材３３１〜７３１及び各回動部材３０２〜７０２同士を繋ぐように計１０個の弾性体３３８、３３９〜７３８、７３９が夫々取り付けられている。

第２実施形態のハンド装置２００は、上述した各駆動装置３００〜７００の保護のため人差し指部２１１、中指部２１２、薬指部２１３、小指部２１４、及び親指部２１５を有するゴム製の手袋２１０を被せるようにしている。このような構成のハンド装置２００を、各アクチュエータ毎に作動させる場合は、各被覆体３１２〜７３２の全数である１４個の空気供給装置３０（図１参照）が必要になる。

図１７（ａ）（ｂ）は、上述した構成のハンド装置２００を作動させて、断力性のある球体Ｃを把持した状態を示している。ハンド装置２００は、手袋２１０の下端２１０ａより各アクチュエータへ空気を供給するためのホースｈが延出しており、各ホースｈはそれぞれ計１４個の各空気供給装置３０と別個に接続されている。図１７（ａ）（ｂ）は全アクチュエータに空気を供給して第１乃至第５駆動装置３００〜７００を駆動させて各指部２１１〜２１５を屈曲し、球体Ｃを把持している。ハンド装置２００は、球体Ｃの把持以外にも、各空気供給装置３０の空気供給形態を変えることで、人間の手と同様な様々な動きを行うことができ、ハンド装置２００を義手として使用することも可能である。

なお、第２実施形態のハンド装置２００も種々の変形例が存在し、例えば、複雑な動きが必要でない場合などには、複数のアクチュエータで１台の空気供給装置３０を共用して、空気供給装置３０の数を減少させることも可能であり、また、ゴム製の手袋２１０で被覆する替わりに、図１５に示す状態のハンド装置２００を伸縮可能な合成樹脂で被うようにモールド成形することも可能である。さらに、ハンド装置２００に適用できる駆動装置は、第１実施形態における各種変形例のものも適用でき、また、適用する駆動装置の数は２体以上であればよく、２体以上の駆動装置があれば物を把持できる。

図１８（ａ）は、変形例のハンド装置２２０を甲側から示したものである。変形例のハンド装置２２０は、図１６に示す複数の弾性体３１８〜７３９の替わりに一体的に形成した弾性体２２２をハンド装置２２０の甲側に貼り付けたことを特徴としている。

弾性体２２２は、ハンド装置２２０の形状に対応した形態であり、具体的には、掌部材２２１に対応する甲部２２２ａから、人差し指に相当する第１駆動装置３００の第２添部材３２１から回動部材３０２までを繋ぐ人差し指部２２２ｂを突出しており、以下、中指に相当する第２駆動装置４００の各部材４２１〜４０２、薬指に相当する第３駆動装置５００の各部材５２１〜５０２、小指に相当する第４駆動装置６００の各部材６２１〜６０２、及び親指に相当する第５駆動装置７００の各部材７３１、７０２をそれぞれ繋ぐ中指部２２ｃ、薬指部２２２ｄ、小指部２２２ｅ、及び親指部２２２ｆを甲部２２２ａから突出している。

なお、各指部２２２ｂ〜２２２ｆの幅は指先へいく程、狭くなるようにしている。このような弾性体２２２を貼り付けることで、ハンド装置２２０の構成を簡易化した上で良好な作動性を確保でき、ハンド装置２２０の各指が伸びた姿勢を維持する力も弾性体２２２の各指部２２２ｂ〜２２２ｆの幅寸法を変更することで調整しやすくなる。

図１８（ｂ）は、別の変形例のハンド装置２３０を示し、このハンド装置２３０は、上述した図１８（ａ）のハンド装置２２０の弾性体２２２を各指毎に分離した形態にしたことが特徴である。

即ち、掌部材２３１と第１駆動装置３００の各部材３２１〜３０２とを連続して繋ぐように第１弾性体２３１を貼り付けており、以下、掌部材２３１と第２駆動装置４００の各部材４２１〜４０２とを連続して繋ぐように第２弾性体２３２を貼り付け、掌部材２３１と第３駆動装置５００の各部材５２１〜５０２とを連続して繋ぐように第３弾性体２３３を貼り付け、掌部材２３１と第４駆動装置６００の各部材６２１〜６０２とを連続して繋ぐように第４弾性体２３４を貼り付け、掌部材２３１と第５駆動装置７００の各部材７３１、７０２とを連続して繋ぐように第５弾性体２３５を貼り付けている。

このように、それぞれが独立した第１乃至第５弾性体２３１〜２３５を貼り付けることで、ハンド装置２３０の指を伸ばした姿勢維持力を各指毎に調整しやすくなる。例えば、各弾性体２３１〜２３５の幅寸法及び材質を適宜相異させることで付勢力自体も相異させて、人差し指と中指との姿勢維持力が異なるようなハンド装置２３０も容易に実現可能となり、このような各指毎の姿勢維持力の差は、ハンド装置２３０の用途に合わせて調整することが好適である。

図１９は、図１６に示した手袋２１０の変形例の手袋２４０を示す。この手袋２４０は、装着されるハンド装置の甲側に対向する内面に図１８（ａ）に示すような弾性体２５０を貼り合わせたことを特徴とし、これにより手袋２４０は、掌側に比べて甲側の付勢力が強くなる。また、手袋２４０に装着されるハンド装置は、例えば、図１６に示すハンド装置２００から各弾性体３１８〜７３９を省略したものを適用する。

このような弾性体を省略したハンド装置に手袋２４０を被せると、手袋２４０の各指部２４１〜２４５に貼り付けられた弾性体２５０の人差し指部２５０ａ〜親指部２５０ｅの付勢力でハンド装置の各指が伸びた姿勢を維持でき、より簡易な構成でハンド装置の姿勢維持力を確保できる。なお、手袋２４０による姿勢維持力を各指毎に柔軟に調整するような場合には、手袋２４０に貼り付ける弾性体を図１８（ｂ）に示すように、各指毎に別体にしたものを適用することが好ましい。

本発明のアクチュエータは、従来のアクチュエータに比べて低圧で作動可能にすると共に応答性を向上させたものである。また、本発明のアクチュエータを利用した駆動装置は工場における生産設備及び各種機械等に適用できると共に産業用及び福祉用等の各種ロボットに適用できる。さらに、本発明の駆動装置を利用したハンド装置は、産業用及び福祉用等の各種ロボットにおけるハンド部分、並びに義手等に適用できる。

Claims (10)

1. チューブ状をなし、一端を閉鎖して他端を開口し、該他端の開口より流体を供給して膨張変形させる膨張体、及び該膨張体を被覆しており、該膨張体の変形に追従して伸縮することが可能な被覆体を備えるアクチュエータにおいて、
   前記被覆体に添わせてある添部材を備え、
   前記被覆体は、前記膨張体の前記一端に対応する側を閉鎖端にしており、
   前記膨張体及び被覆体は、該膨張体の前記他端の側で前記添部材に取り付けてあり、
   流体が供給されていない場合、前記膨張体の前記一端及び前記被覆体の前記閉鎖端は離隔しており、
   流体が供給された場合、前記膨張体が膨張変形して前記一端及び前記閉鎖端は当接することを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記被覆体の閉鎖端側を前記添部材へ近接させる近接手段を備える請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記膨張体は、天然ゴム又は合成ゴムで形成してあり、ゴム厚は０．９ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記被覆体は、エステル系の糸で形成してある請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のアクチュエータ。
5. 前記被覆体は、３３０デシテックス以下の糸で形成してある請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載のアクチュエータ。
6. 前記被覆体は、袋打ちで編成されており、編み目は菱形であり、菱形の長手方向は前記被覆体の長手方向に一致させてある請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のアクチュエータ。
7. 前記請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のアクチュエータと、
   前記添部材に回動自在に連結してある回動部材と、
   前記被覆体に添う側と反対側で前記添部材及び前記回動部材を繋いでおり、伸長した場合に収縮方向に付勢力を生じさせる弾性体と、
   前記被覆体の閉鎖端側及び前記回動部材を繋ぐ線材と
   を備えることを特徴とする駆動装置。
8. 前記請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載のアクチュエータを複数有しており、
   複数のアクチュエータの各添部材は、直列的に連なって回動自在に連結してあり、
   連結方向で端に位置する添部材に回動自在に連結してある回動部材と、
   連結される添部材同士、並びに端となる添部材及び前記回動部材のそれぞれを被覆体に添う側と反対側で繋ぎ、伸長した場合に収縮方向に付勢力を生じさせる複数の弾性体と、
   被覆体の閉鎖端側及び該閉鎖端側に連なる添部材、並びに端となる被覆体の閉鎖端側及び前記回動部材のそれぞれを繋ぐ複数の線材と
   を備えることを特徴とする駆動装置。
9. 前記回動部材は、屈曲することが可能にしてある請求項７又は請求項８に記載の駆動装置。
10. 前記請求項７乃至請求項９のいずれか１つに記載の駆動装置を複数有しており、
    長手方向の端に位置する各駆動装置の各添部材は、それぞれが相互に組み合わされて一体的にしてあることを特徴とするハンド装置。

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