WO2005021980A1

WO2005021980A1 - 圧縮性流体圧アクチュエータ

Info

Publication number: WO2005021980A1
Application number: PCT/JP2004/012182
Authority: WO
Inventors: Katsuhiko Asai; Yasunao Okazaki; Masaki Yamamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2005-03-10
Also published as: JPWO2005021980A1; CN100380002C; US7213503B2; JP3923504B2; US20060174761A1; CN1846069A

Abstract

　圧力源（１００）と接続された内部空間（５ａ）と、気体の流れに対する圧力損失部（４１ａ）を介して接続される内部空間（５ｂ）を設けることで、圧力源の圧力を急速に変化させる場合には、内部空間全体に対して圧縮性流体が占める容積を少なくしたのと同等の効果が得られ、外部から静的な荷重が加えられる場合には、内部空間全体が一つの空間である場合と同等の効果が得られるようになる。

Description

圧縮性流体圧

技術分野

[0001] 本発明は圧縮性流体圧 -タに関するものである。

景技術

[0002] 家庭用ロボットなど安全性が重視される分野に適したァクチユエータの一つとして、圧縮性流体を用いた空気圧ァクチユエータが提案、実用化されている。空気圧ァクタ明

チユエータの一例として、図 9に示すマッキベン型の空気圧ァクチユエータが提案さ田

れている。マッキベン型の空気圧ァクチユエータは、ゴム材料で構成された管状弾性体 302aの外表面に繊維コードで構成された拘束手段 303aが配設され、管状弾性体 302aの両端部を内側封止部品 321a、 322a,固定手段 331a、 331bで気密封止する構造となっている。管状流体注入出部材 31 la、管路を備えた内側封止部品 32 laを通じて空気等の圧縮性流体により内圧を管状弾性体 302aの内部空間 305aに与えると、管状弾性体 302aが主に半径方向に膨張しょうとするが、拘束手段 303aの作用により、管状弾性体 302aの中心軸方向の運動に変換され、全長が収縮する。このマッキベン型のァクチユエータは主に弾性体で構成されるため、柔軟性があり、安全で軽量なァクチユエータである（例えば、特開昭 59—197605号公報参照）。

[0003] このような空気圧ァクチユエータの発生力や変位を大きくすることは、空気圧ァクチユエータを大型化することにより実現できるが、その場合、内部空間の容積が大きくなるため圧縮性流体の消費量が多くなり、空気圧ァクチユエータの応答性が低下するとレ、う問題点がある。また、特公平 5—67397号公報にも類似する空気圧ァクチユエ一タが開示されているが、内部空間の容積が変化するため、空気圧ァクチユエータの応答性が低下するという同様な問題点がある。そのような問題点を解消するためには、内部空間において圧縮性流体が占める容積を減らす必要がある。このような空気圧ァクチユエータの一例として、図 10に示す空気圧ァクチユエータが提案されている。この空気圧ァクチユエータは、図 9に示した空気圧ァクチユエータを二重構造としたものであり、管状弾性体 302aの内部で拘束手段 303bを備えた管状弾性体 302bが固定手段 331c、 331dによって管路を備えた内側封止部品 321b、 321 cに固定されている。これにより、内部空間は二つの内部空間 305b、 305cに分割される。管状弹性体 302bの内部空間 305cには管状流体注入出部材 31 lb、管路を備えた内側封止部品 321cを通じて外部から流体が供給される。二つの内部空間のどちらかに非圧縮性流体を供給すれば、内部空間全体に対して圧縮性流体が占める容積が少なくなるので、空気圧ァクチユエータの応答性向上が図れるようになる（例えば、特公平 6—80321号公報、特公平 5—48362号公報参照）。

発明の開示

[0004] し力ながら、前述した図 10の空気圧ァクチユエータは、内部空間全体に対して圧縮性流体が占める容積が小さくなることで応答性の向上は図れるが、一方で空気圧ァクチユエータの特徴である柔軟性が失われるという問題点があった。

[0005] 従って、本発明の目的は、力かる点に鑑み、柔軟性を保ちながら応答性の向上を実現する圧縮性流体圧ァクチユエータを提供することにある。

[0006] 上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

[0007] 本発明の第 1態様によれば、圧力源から供給される圧縮性流体の圧力によって内部に設けられた空間内の圧力が変化し、それに応じて変位もしくは力を発生させる圧縮性流体圧ァクチユエータにおいて、

上記圧力源と接続された第 1内部空間を有する第 1筒状伸縮部材と、上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部を介して接続される、上記第 1内部空間の圧力に依存しなレ、 1以上の内部空間を有する筒状部材とを備えることを特徴とする圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0008] 本発明の第 5態様によれば、圧力源から供給される圧縮性流体の圧力によって内部に設けられた空間内の圧力が変化し、それに応じて変位もしくは力を発生させる圧縮性流体圧ァクチユエータにおいて、

上記圧力源と接続された第 1内部空間を有する第 1筒状伸縮部材と、

上記圧力源と上記第 1筒状伸縮部材を介して接続されかつ上記第 1内部空間の圧力に依存しない第 2内部空間を有する第 2筒状伸縮部材と、

上記第 1内部空間と上記第 2内部空間を接続する上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部とを備えることを特徴とする圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0009] 本発明の第 9態様によれば、圧力源から供給される圧縮性流体の圧力によって内部に設けられた空間内の圧力が変化し、それに応じて変位もしくは力を発生させる圧縮性流体圧ァクチユエータにおいて、

上記圧力源と内部空間とを接続する流路に、上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部を介して接続されかつ上記内部空間の圧力に依存しなレ、 1以上の空間を有することを特徴とする圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0010] よって、本発明によれば、応答性が求められる高加速度の動きに対して応答性を向上でき、安全性を重視した低加速度の動きに対して柔軟性を保つ圧縮性流体圧ァクチユエータを得ることができる。すなわち、本発明によれば、圧力源と接続された内部空間と、圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部を介して接続される、上記第 1内部空間の圧力に依存しなレヽ（言レ、換えれば、上記第 1内部空間の圧力によつて容積変化しない） 1以上の内部空間を設けることで、圧力源の圧力を急速に変化させる場合には、実際には内部空間の容積が変化していないにもかかわらず、内部空間全体に対して圧縮性流体が占める容積を少なくしたのと同等の効果が得られ、外部から静的な荷重が加えられる場合には、内部空間全体が一つの空間である場合と同等の効果が得られるようになり、応答性が求められる高加速度の動きに対して応答性を向上でき、安全性を重視した低加速度の動きに対して柔軟性を保つ圧縮性流体圧ァクチユエータを得ることができる。

[0011] より詳しくは、圧力源と接続された内部空間内の圧力に対して、圧力損失部を介して接続された内部空間の圧力は、流入する圧縮性流体が少ないため遅れて追従するようになる。そのため、圧力源の圧力を急速に変化させる場合には、圧力損失部を介して接続された内部空間の影響は小さくなり、内部空間全体に対して圧縮性流体が占める容積を少なくしたのと同等の効果が得られるようになる。一方、外部から静的な荷重が加えられる場合には、圧力は徐々に変化するので、圧力源と接続された内部空間と、それに圧力損失部を介して接続された内部空間の圧力はほぼ等しくなり、内部空間全体が一つの空間である場合と同等の効果が得られるようになる。図面の簡単な説明

本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、

[図 1]本発明の第 1実施形態による空気圧ァクチユエータの概略を示す断面図であり

[図 2]本発明の第 2実施形態による空気圧ァクチユエータの概略を示す断面図であり

[図 3]本発明の第 2実施形態による空気圧ァクチユエータにおいて封止手段に設けた圧力損失部を示す図であり、

[図 4]本発明の第 2実施形態による空気圧ァクチユエータにおいて封止手段に設けた圧力損失部の効果を可変にしたものを示す図であり、

[図 5]本発明の第 3実施形態による空気圧ァクチユエータの概略を示す断面図であり

[図 6]本発明の第 4実施形態による空気圧ァクチユエータの概略を示す断面図であり

[図 7]本発明の第 5実施形態による空気圧ァクチユエータの概略を示す断面図であり

[図 8]本発明の第 6実施形態による空気圧ァクチユエータの概略を示す断面図であり

[図 9]従来構成の空気圧ァクチユエータの概略を示す断面図であり、

[図 10]従来構成の空気圧ァクチユエータの概略を示す断面図であり、

[図 11] (A)， (B)はそれぞれ空気圧ァクチユエータの減圧状態での動作及び加圧状態での動作を示す概略断面図であり、

[図 12]本発明の第 1実施形態による空気圧ァクチユエータにおける他の構成例を示す概略断面図であり、

[図 13] (A)， (B)は本発明の第 1実施形態による空気圧ァクチユエータにおける圧力の周波数応答を示すグラフであり、

[図 14]本発明の第 1実施形態による空気圧ァクチユエータにおける圧力の関係を説明するためのブロック線図であり、

[図 15]本発明の第 2実施形態における空気圧ァクチユエータを用いたロボットハンドの概略図であり、

[図 16]本発明の上記実施形態における空気圧ァクチユエータを用いたロボットハンドを移動台車に組み付けた自走式ロボットの概略図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下に、本発明に力かる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。

[0014] 本発明の第 1態様によれば、圧力源から供給される圧縮性流体の圧力によって内部に設けられた空間内の圧力が変化し、それに応じて変位もしくは力を発生させる圧縮性流体圧ァクチユエータにおいて、

上記圧力源と接続された第 1内部空間を有する第 1筒状伸縮部材と、上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部を介して接続される、上記第 1内部空間の圧力に依存しない 1以上の内部空間を有する筒状部材とを備えることを特徴とする圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0015] このような構成によれば、圧力源と接続された内部空間内の圧力に対して、圧力損失部を介して接続されかつ上記圧力源と接続された内部空間の圧力に依存しなレ、 ( 言い換えれば、上記圧力源と接続された内部空間の圧力によって容積変化しない）内部空間の圧力は、流入する圧縮性流体が少ないため遅れて追従するようになるので、圧力源の圧力を急速に変化させる場合には、圧力損失部を介して接続された内部空間の影響は小さくなり、実際には内部空間の容積が変化していないにもかかわらず、内部空間全体に対して圧縮性流体が占める容積を少なくしたのと同等の効果力 S得られるようになる。一方、外部から静的な荷重が加えられる場合には、圧力は徐々に変化するので、圧力源と接続された内部空間と、それに圧力損失部を介して接続された内部空間の圧力はほぼ等しくなり、内部空間全体が一つの空間である場合と同等の効果が得られるようになるので、応答性が求められる高加速度の動きに対して応答性を向上でき、安全性を重視した低加速度の動きに対して柔軟性を保つ圧縮性流体圧ァクチユエータを得ることができる。 [0016] 本発明の第 2態様によれば、上記圧力損失部は、上記内部空間同士を接続する細孔である第 1の態様に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0017] 本発明の第 3態様によれば、上記筒状部材が、上記第 1筒状伸縮部材の内面との間に形成されかつ上記第 1筒状伸縮部材の上記第 1内部空間と上記圧力損失部を介して接続されかつ上記第 1内部空間の圧力に依存しない第 2内部空間を有する第 1筒状部材と、上記第 1筒状部材内に同軸に配置され、かつ、上記第 1筒状部材の内面との間に形成されかつ上記第 2内部空間と別の圧力損失部を介して接続されかつ上記第 2内部空間の圧力に依存しない第 3内部空間を有する第 2筒状部材である、第 1又は 2の態様に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0018] このような構成によれば、第 3内部空間内の圧力は第 2内部空間内の圧力よりさらに遅れて第 1内部空間内の圧力に追従するようになるので、中間的な加速度の動きに対する応答性、柔軟性のバランスをより細かく設定した圧縮性流体圧ァクチユエ一タを得ること力できる。

[0019] 本発明の第 4態様によれば、上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部を介して複数個連結する第 1一 3のいずれ力 1つの態様に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0020] このような構成によれば、高加速度の動きに対しては変位を少なくしてより応答性を向上させ、低加速度の動きに対しては変位を大きくしてより柔軟性を向上させた圧縮性流体圧ァクチユエータを得ることができる。

[0021] 本発明の第 5態様によれば、圧力源から供給される圧縮性流体の圧力によって内部に設けられた空間内の圧力が変化し、それに応じて変位もしくは力を発生させる圧縮性流体圧ァクチユエータにおいて、

上記第 1内部空間と上記第 2内部空間を接続する上記圧縮性流体の流れに対する

1以上の圧力損失部とを備えることを特徴とする圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。 [0022] このような構成によれば、圧力源と接続された圧縮性流体圧ァクチユエータの内圧に対して、圧力損失部を介して接続された圧縮性流体圧ァクチユエータの内圧は、流入する圧縮性流体が少ないため遅れて追従するようになるので、圧力源の圧力を急速に変化させる場合には、圧力損失部を介して接続された圧縮性流体圧ァクチュエータの効果は小さくなり、実際には内部空間の容積が変化していないにもかかわらず、圧縮性流体圧ァクチユエータの長さを短くして内部空間の容積を小さくしたのと同等の効果が得られるようになる。よって、高加速度の動きに対しては変位が小さく応答性に優れた圧縮性流体圧ァクチユエータと同等な、低加速度の動きに対しては変位が大きく柔軟性に優れた圧縮性流体圧ァクチユエータと同等な特性を示す圧縮性流体圧ァクチユエータを得ることができる。

[0023] 本発明の第 6態様によれば、上記圧力損失部は、同一の流量に対する圧力損失で比較した場合、上記圧力源に対して上流側の圧力損失部よりも下流側の圧力損失部が常に圧力損失が大きくなるように構成されている第 1一 5のいずれ力 1つの態様に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0024] このような構成によれば、圧力源と複数の圧力損失部を介して接続されるために、上流側の内部空間に比べて流量変化が少なくなる下流側の内部空間においても、圧力変化の時間遅れを大きくすることができ、高加速度の動きから低加速度の動きの間でより段階的に応答性と柔軟性を変化できる圧縮性流体圧ァクチユエータを得ることができる。

[0025] 本発明の第 7態様によれば、上記圧力損失部は、上記圧力損失部における圧力損失が圧縮性流体圧ァクチユエータの変位に応じて変化するように構成されている第 1 一 6のいずれ力、 1つの態様に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。具体的には、例えば、上記圧力損失部は、上記内部空間のうちの上流側の内部空間と連通する細孔（41c, 41k一 1)と、上記細孔（41c， 41k一 1)と上記内部空間のうちの下流側の内部空間とを連通させる複数の貫通孔 (41k一 2)と、下流側の内部空間を構成する第 2管状弾性体 (2c)の変位に応じて移動して上記複数の貫通孔 (41k一 2)を選択的に覆う閉鎖部材（22c— 1)とを備えるように構成してもよい。

[0026] このような構成によれば、ァクチユエータの変位に応じて圧力損失部による圧力損失が変化することにともなう圧縮性流体圧ァクチユエータの圧力の時間応答特性も調整可能になる。

[0027] 本発明の第 8態様によれば、上記圧力損失部は、上記圧力損失部における圧力損失が圧縮性流体圧ァクチユエータの圧力に応じて変化するように構成されている第 1 一 6のいずれ力、 1つの態様に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0028] このような構成によれば、ァクチユエータの圧力に応じて圧力損失部による圧力損失が変化することにともなう圧縮性流体圧ァクチユエータの変位の時間応答特性も調整可能になる。

[0029] 本発明の第 9態様によれば、圧力源から供給される圧縮性流体の圧力によって内部に設けられた空間内の圧力が変化し、それに応じて変位もしくは力を発生させる圧縮性流体圧ァクチユエータにおいて、

[0030] このような構成によれば、低加速度の動きに対してより柔軟性が向上した圧縮性流体圧ァクチユエータを得ることができる。

[0031] 本発明の第 10態様によれば、上記圧力損失部は、圧力損失部における圧力損失量が外部から調整可能であるように構成されている第 1一 9のいずれ力 1つの態様に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータを提供する。

[0032] 本発明の第 11態様によれば、第 1態様に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータによりロボットアームを構成するロボットを提供する。

[0033] このような構成によれば、応答性と柔軟性のバランスを調整可能な圧縮性流体圧ァクチユエータ、及び、圧縮性流体圧ァクチユエータによりロボットアームを構成する口ボットを得ること力 Sできる。

[0034] 以下、本発明の種々の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

[0035] (第 1実施形態）

図 1は、本発明にかかる第 1実施形態の圧縮性流体圧ァクチユエータの一例としての空気圧ァクチユエータ 1の概略を示した断面図である。図 1において、 2aは内部に空間を有しかつゴム又はゴム状弾性体で構成された、第 1筒状伸縮部材の一例として機能する第 1管状弾性体である。 3aは材料的には伸びにくい樹脂又は金属の繊維コードを網目状に編んで、第 1管状弾性体 2aの膨張による半径方向の変形が軸方向の長さの収縮に変換される一方、第 1管状弾性体 2aの収縮による半径方向の変形が軸方向の長さの膨張に変換される変形方向規制部材であり、第 1管状弾性体 2aの外表面を覆うように配設されている。 21a, 22bは第 1管状弾性体 2aの一端を封止する金属又は硬質プラスチックなどの剛体の封止手段の一例として機能する内側封止部品であり、固定手段の一例として機能する外側封止部品 31 a及び 3 lbとの間で第 1管状弾性体 2aの両端部をそれぞれ挟み込むことにより封止する。すなわち、内部が流体の流路 21xになっている内側封止部品 21 a及び内側封止部品 21aと共働して封止を行う外側封止部品 31 aにより第 1管状弾性体 2aの一端部を挟み込むことにより封止するとともに、内部には流体の流路が無い内側封止部品 22b及び内側封止部品 22bと共働して封止を行う外側封止部品 31bにより第 1管状弾性体 2aの他端部を挟み込むことにより封止する。 11aは管状流体注入出部材であり、内部の管路が内側封止部品 21aの流路 21xに連通するように内側封止部品 21aに配設されている。管状流体注入出部材 11aは、外部圧力源 100の圧力を制御可能な制御装置 11 0の制御下で、所定の管路を経てコンプレッサー等の外部圧力源 100と接続され、圧縮性流体は管状流体注入出部材 11aと管路を備えた内側封止部品 21aを通して外部圧力源 100と第 1管状弾性体 2aの内部空間との間を流れるようになる。圧縮性流体としては、空気や、ヘリウムなどの不活性ガスが利用できる。特に空気は、供給が容易な点で望ましい。第 1管状弾性体 2aの内部には、同軸にそれぞれ配置されかつ好ましくは空気などの圧縮性流体で膨張せずかつ外部の圧力によっても容積変化しない程度の剛性を有する剛体としてそれぞれ形成されかつ各固定端側に開口を有し各自由端側に底部を有し、筒状部材の一例の第 1筒状部材及び第 2筒状部材のー例としてそれぞれ機能する第 1及び第 2円筒状カバー 8a、 8bが設けられている。第 1 及び第 2円筒状カバー 8a、 8bの各固定端は内側封止部品 22bに嵌合固定されている。第 1及び第 2円筒状カバー 8a、 8bにより、第 1管状弾性体 2aの内部を第 1、第 2、第 3内部空間 5a、 5b、 5cに分割している。すなわち、第 1管状弾性体 2aと第 1円筒状カバー 8aとの間に円筒状の第 1内部空間 5aが形成され、第 1円筒状カバー 8aと第 2円筒状カバー 8bとの間に円筒状の第 2内部空間 5bが形成され、第 2円筒状カバ一 8b内に第 3内部空間 5cが形成されている。

[0036] 第 1及び第 2内部空間 5aと 5b、第 2及び第 3内部空間 5bと 5cは、それぞれ流れに対する圧力損失部 41a、 41bによって接続されている。圧力損失部としては例えば細孔 41a、 41bなどが利用できる。細孔 41a、 41bは力卩ェが容易な点で望ましい。第 1 細孔 41aは、第 1カバー 8aの固定端側の近傍の側面に貫通形成された細孔であり、内側封止部品 21aの通路 21xの開口 21 eから、できるかぎり離れた位置に配置するほうが、圧力損失機能を発揮する上で好ましい。また、第 2細孔 41bは、第 2カバー 8 bの自由端側の端面の大略中央に貫通形成された細孔であり、第 1カバー 8aの第 1 細孔 41aからできるかぎり離れた位置に配置するほうが、圧力損失機能を発揮する上で好ましレ、。また、細孔 41a、 41bのそれぞれの内径は大略同一であり、かつ、流路 2 lxの内径より小さくなつている。

[0037] 上記細孔の一例としては、例えば、圧力損失部として機能するように最大内径 lm m程度以下の大きさで、かつ、使用する空気中のゴミで細孔が詰まらない程度の最小内径の範囲内で適宜選択すればよい。具体的には、内径 0. 1— 2mm程度で、より好ましくは 0. 5— lmm程度とする。この内径の大きさは、弾性体や第 1及び第 2円筒状カバーの長さや空気の清浄度によって変わる。具体的な例としては、変形方向規制部材 3aの全長が 30— 40cmで外径が 30— 40mmのときに、細孔の内径 0. 1 一 2mm程度とするのが好ましい。

[0038] 次に、この空気圧ァクチユエータ 1の作用を説明する。空気圧ァクチユエータ 1は内圧に応じて変位又は力を発生する。図 11 (A)に示す減圧状態と比較して、外力が作用しない場合には、図 11 (B)に示すように加圧状態において第 1管状弾性体 2aが径方向に膨張し、空気圧ァクチユエータ 1は長さ方向に寸法 tだけ収縮するようになる。内圧は、空気圧ァクチユエータ 1の内部に蓄えられた圧縮性流体の量によって決まる。管状流体注入出部材 11aから空気圧ァクチユエータ 1に流入する圧縮性流体の量は、圧縮性流体の供給側（外部圧力源 100側）の圧力と空気圧ァクチユエータ 1の内圧との差によって決まるため、空気圧ァクチユエータ 1の内圧は圧縮性流体の供給側の圧力に対して一次遅れ系に近レ、応答を示すことが分かってレ、る。圧縮性流体の供給側と空気圧ァクチユエータ 1の間（より具体的には、第 1内部空間 5aと第 2内部空間 5bとの間、及び、第 2内部空間 5bと第 3内部空間 5cとの間）に、圧縮性流体の流れに対する圧力損失部 41a、 41bを備える場合、圧力損失部 41 a、 41bがない場合と比べて圧力損失が大きくなるため、同じ圧力差における圧縮性流体の流量が減ることになる。そのため、空気圧ァクチユエータ 1の内圧が圧縮性流体の供給側の圧力と等しくなるために必要な時間が長くなる。これは、一次遅れ系における時定数が大きくなるということである。本発明の第 1実施形態の空気圧ァクチユエータ 1では、外部圧力源 100の圧力を制御装置 1 10により変化させる場合、第 1内部空間 5aの圧力に対して第 2内部空間 5bの圧力は遅れて変化するようになり、同様に第 2内部空間 5bの圧力に対して第 3内部空間 5cの圧力は遅れて変化するようになる。

[0039] ここで、外部圧力源 100の圧力に対する第 1内部空間 5aの圧力応答の時定数を T

1

、第 1内部空間 5aの圧力に対する第 2内部空間 5bの圧力応答の時定数を T、第 2

2 内部空間 5bの圧力に対する第 3内部空間 5cの圧力応答の時定数を Tと置く。ただ

3

し、他の内部空間における影響は考えないものとする。 τ《

1 τ2 <τとなるように圧力

3

損失部 41a、 41bを設けると、制御装置 110により外部圧力源 100の圧力を急激に変化させるとき、第 1内部空間 5aの圧力が外部圧力源 100の圧力と近くなつても、第 2及び第 3内部空間 5b、 5cの圧力はほとんど変化しない状態になる。この場合、空気圧ァクチユエータ 1の特性は、第 1内部空間 5aのみが存在する場合とほぼ同等になる。この状態は、内部空間全体に対して圧縮性流体が占める容積を少なくした場合と同じであるので、従来例よりも応答性に優れることになる。時定数については、外部圧力源 100から見て下流になるほど大きくするのが圧力損失部 41a、 41bの効果を発揮させるためには望ましい。そのためには、下流になるほど同一流量で比較したときの圧力損失が大きくなるようにする必要がある。一例として、具体的には、細孔 41a よりも細孔 41bの内径を小さくして、下流になるほど同一流量で比較したときの圧力損失が大きくなるようにする。

[0040] また、外部圧力源 100の圧力を徐々に変化させる場合や、外部から静的な荷重が加えられる場合などには、圧力損失部 41a、 41bを通過する圧縮性流体の流量が少ないため、圧力損失部 41a、 41bの影響は少なくなり、第 1一第 3内部空間 5a、 5b、 5 cがーつの内部空間である場合とほぼ同等の特性を示すことになり、従来例と同等の柔軟性が得られることになる。さらに、適度な時間をかけて外部圧力源 100の圧力を制御装置 110により変化させる場合には、第 1及び第 2内部空間 5a、 5bのみが存在する場合とほぼ同等の特性を示すようになるので、中間的な動きにおける柔軟性と応答性を設定することができる。

[0041] 以上のように、第 1実施形態によれば、外部圧力源 100と接続された第 1内部空間 5aと、圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部 41a， 41bを介して接続されかつ第 1内部空間 5aの圧力に依存しなレ、（言い換えれば、第 1内部空間 5aの圧力によって容積変化しない） 1以上の第 2及び第 3内部空間 5b, 5cを設けることで、外部圧力源 100の圧力を急速に変化させる場合には、実際には内部空間の容積が変化していないにもかかわらず、内部空間全体に対して圧縮性流体が占める容積を少なくしたのと同等の効果が得られ、外部から静的な荷重が加えられる場合には、内部空間全体が一つの空間である場合と同等の効果が得られるようになり、応答性が求められる高加速度の動きに対して応答性を向上でき、安全性を重視した低加速度の動きに対して柔軟性を保つ空気圧ァクチユエータ 1を得ることができる。

[0042] なお、第 1実施形態では内部空間を三分割した場合について説明したが、三分割に限られるわけではなぐ二分割以上であれば、同様な効果を発揮することができる。一例として、図 1において第 2円筒状カバー 8bを省略して内部空間を二分割にした場合における断面図を図 12に示す。また、この構成において、外部圧力源 100の圧力に対するァクチユエータ 1の内圧の周波数応答を計算した例を図 13 (A) , (B)に示す。図 13 (A)が位相差の計算結果であり、図 13 (B)が倍率の計算結果である。また、横軸の周波数については、外部圧力源 100の圧力を変化させる角周波数 ωと前記時定数 Τの積である ω Τにて示している。この図において、「5aのみ」の細かい点線で示される応答は、圧力損失部 41aが存在せず、第 2内部空間 5bに対して圧縮性流体の出入りが生じない場合における応答であり、応答性に優れるが柔軟性に劣るァクチユエータの応答である。また、「5a + 5b」の最も細かい点線で示される応答は、図 9に示した従来例のように第 1内部空間 5aと第 2内部空間 5bを隔てる第 1円筒状力バー 8aが存在しない場合における応答であり、柔軟性に優れるが応答性に劣るァクチユエータの応答である。一方、「5a」の実線で示される応答、及び、「5b」の点線で示される応答は、図 12の上記実施形態における第 1内部空間 5a、第 2内部空間 5b の圧力の応答をそれぞれ示している。この計算は、第 1内部空間 5aの圧力に対する第 2内部空間 5bの圧力応答の時定数 T力外部圧力源 100の圧力に対する第 1内

2

部空間 5aの圧力応答の時定数 Tの 20倍であり、第 2内部空間 5bの容積が第 1内部

1

空間 5aの容積の 2倍であるという条件において行っている。ただし、圧力による容積変化は全体の容積に比べて無視できるほど小さいものとしている。この場合、外部圧力源 100における圧力の大気圧との差圧を Δ ρ、第 1内部空間 5aにおける圧力の大気圧との差圧を Δ ρ、第 2内部空間 5bにおける圧力の大気圧との差圧を Δ ρとおく

2 3 と、これらの関係は図 14に示すブロック線図で表されることになる。ここで、 V、 Vは

1 2 それぞれ第 1及び第 2内部空間 5a、 5bの容積であり、 T、 Tは前記時定数である。

1 2

また、 sはラプラス変換式における複素パラメータである。図 13から、第 1内部空間 5a の周波数応答は「5aのみ」の場合とほぼ一致することがわかる。また、第 2内部空間 5 bの周波数応答は周波数が低くなるほど、第 1内部空間 5aの応答に近づくことがわかる。すなわち、 ω Τ > 0. 5のような高い周波数で駆動するとき、「5aのみ」の空気圧ァ

1

クチユエータに匹敵する応答性に優れた空気圧ァクチユエータが得られることがわかる。また、 ω Τ < 0. 01のような低い周波数で駆動するとき、第 1及び第 2内部空間 5a

1

、 5bの圧力はほぼ等しいことから、「5a + 5b」の空気圧ァクチユエータに匹敵する柔軟性に優れた空気圧ァクチユエータ 1が得られることがわかる。

また、第 1実施形態では、複数の内部空間を直列に接続しているが、分割された内部空間の一部を並列に接続した場合についても本発明に含まれる。

(第 2実施形態）

図 2は、本発明による空気圧ァクチユエ一タの第 2実施形態の概略を示した断面図である。なお、前述した第 1実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。第 2実施形態では、第 1管状弾性体 2aを含む空気圧ァクチユエータに対して、上記第 1管状弾性体 2aの両端を封止手段の一例として機能する内側封止部品 21a、 23aと固定手段の一例として機能する外側封止部品 3 la、 31eを用いて封止する一方、外表面が変形方向規制部材 3aと同様な変形方向規制部材 3cで覆われた、第 2筒状伸縮部材の一例として機能する第 2管状弾性体 2 cの両端を封止手段の一例として機能する内側封止部品 22a、 23bと固定手段の一例として機能する外側封止部品 31b、 31fを用いて封止し、かつ、上記第 1管状弾性体 2aの内側封止部品 23aの端面の凹部に第 2管状弾性体 2cの内側封止部品 23b の端面の凸部を嵌合固定させて直列に接続している。第 2管状弾性体 2cは第 1管状弾性体 2aと大略同一外径及び内径を有するが、第 2管状弾性体 2cは第 1管状弾性体 2aよりも長尺なものとなっている。上記内側封止部品 23a、 23bには、それぞれ圧力損失部の一例として機能する細孔 41c、 41dが同軸で大略中心にそれぞれ貫通しかつ互いに連通するように設けられ、これらの細孔 41c、 41dを通じて第 1及び第 2内部空間 5a、 5dは接続されている。また、細孔 41c、 41dのそれぞれの内径は大略同一であり、かつ、流路 21xの内径より小さくなつている。

[0044] 次に、この空気圧ァクチユエータの作用を説明する。本発明の第 2実施形態の空気圧ァクチユエータでは、外部圧力源 100の圧力を制御装置 110の制御により変化させる場合、第 1内部空間 5aの圧力に対して第 2内部空間 5dの圧力は遅れて変化するようになる。外部圧力源 100の圧力を制御装置 1 10の制御により急激に変化させるとき、第 1内部空間 5aの圧力が外部圧力源 100の圧力に近くなつても、第 2内部空間 5dの圧力はほとんど変化しない状態になる。この場合、空気圧ァクチユエータの特性は、第 1管状弾性体 2aのみの空気圧ァクチユエータとほぼ同等になり、変位は少ないものの、内部空間の容積が少なぐ応答性に優れた空気圧ァクチユエータとなる。また、外部圧力源 100の圧力を徐々に変化させる場合や、外部から静的な荷重が加えられる場合などには、圧力損失部としての細孔 41c， 41dを通過する圧縮性流体の流量が少ないため、圧力損失部の影響は少なくなり、第 1及び第 2内部空間 5a、 5d がーつの内部空間である場合とほぼ同等の特性を示すことになる。この場合、柔軟で変位の大きレ、空気圧ァクチユエータをして振る舞うようになる。

[0045] また、一例として、図 2では、内側封止部品 23a、 23bに設けた圧力損失部 41c、 4 Idは細孔であり、内側封止部品 23aの側面図の中心部分は図 3のようになる。この場合、加工精度で決まる空気圧ァクチユエータの特性を変化させることはできないが、図 4に示すように内側封止部品 23a側に、 1つの細孔 41cの代わりに、圧力損失部の別の例として機能する複数の細孔 41e， · · ·， 41eを設け、内側封止部品 23bに複数の細孔 41e, · · · , 41eとすべて連通可能な範囲まで延びた円弧状の穴 41xをあけると、複数の細孔である 41eと円弧状の穴 41xとを重ね合わせる角度を変化させるように、内側封止部品 23aと内側封止部品 23bとを (又は、第 1管状弾性体 2aと第 2管状弾性体 2cとを)相対的に回転可能とすることで、圧力損失部としての効果を変化させることができるようになる。このようにすることで、空気圧ァクチユエータの特性を自由に変化させることができるようになる。すなわち、上記圧力損失部は、圧力損失部における圧力損失量が外部から調整可能であるように構成されているので、応答性と柔軟性のバランスを調整可能な空気圧ァクチユエータを得ることができる。なお、ここでは、有効な圧力損失部の一例として機能する複数の細孔 41eの数を変化させることで特性を変化させる方法を示したが、圧力損失部の断面積を変化させることや、形状を変化させることで特性を変化させる方法も用いることができ、また、それらを組み合わせてもよい。

[0046] 以上のように第 2実施形態によれば、外部圧力源 100と接続された第 1内部空間 5a と、圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部 41c, 41dを介して接続されかつ第 1内部空間 5aの圧力に依存しない（言い換えれば、第 1内部空間 5aの圧力によつて容積変化しない）第 2内部空間 5dを直列的に設けることで、外部圧力源 100の圧力を急速に変化させる場合には、実際には内部空間の容積が変化していないにもかかわらず、内部空間全体に対して圧縮性流体が占める容積を少なくしたのと同等の効果が得られ、外部から静的な荷重が加えられる場合には、内部空間全体が一つの空間である場合と同等の効果が得られるようになり、高加速度の動きに対しては変位が小さく応答性に優れた空気圧ァクチユエータと同等な、低加速度の動きに対しては変位が大きく柔軟性に優れた空気圧ァクチユエータと同等な特性を示す空気圧ァクチユエータを得ることができる。さらに、第 1実施形態と比較した場合、高加速度の動きに対して変位が小さくなるので、より精密な変位制御が行えるようになる。

[0047] なお、第 2実施形態では第 1及び第 2管状弾性体 2a， 2cを二つ用いた場合について説明したが、二つに限られるわけではなぐ二つ以上であれば効果を発揮することができる。また、第 2実施形態では管状弾性体 2a， 2cを直列に接続しているが、管状弾性体の一部を並列に接続した場合についても本発明に含まれる。

[0048] また、第 2実施形態における空気圧ァクチユエータを用いたロボットハンドの構成例を図 15に示す。第 2実施形態における空気圧ァクチユエータに相当する空気圧ァクチユエータ la lhを 2本 1組として拮抗筋構造とする。 2本 1組の空気圧ァクチユエータにそれぞれ外部圧力源 100が接続され、かつ、各外部圧力源 100の圧力を制御装置 110で制御可能とし、かつ、 2本 1組の空気圧ァクチユエータのうちの片方の空気圧ァクチユエータを減圧、もう片方の空気圧ァクチユエータを加圧するようにそれぞれの外部圧力源 100の圧力を制御装置 110で制御することで、 2本 1組の空気圧ァクチユエータ間に位置する軸に回転運動を発生させることができる。図 15の構成では、 2本 1組の空気圧ァクチユエータ la、 lbによって軸 101が回転し、以下同様に、 2本 1組の空気圧ァクチユエータ lc、 Idによって軸 102力 2本 1組の空気圧ァクチユエータ le、 Ifによって軸 103力 2本 1組の空気圧ァクチユエータ lg、 lhによつて軸 104が回転するようになっている。このような構成とすることで、ハンドを高加速度に動かす場合には制御性に優れた特性を示し、また、ハンドが人体などに接触するなどして低加速度な外力が加わった場合には柔軟な特性を示すロボットハンドが得られる。これにより、特に家庭用途に適したロボットハンドを実現することができる。なお、図 15では、第 2実施形態における空気圧ァクチユエータを用いたロボットハンドの構成例を示したが、これに限られるものではなぐ上記第 2実施形態における空気圧ァクチユエータに代えて、他の実施形態における空気圧ァクチユエータを適宜使用することにより、それぞれの実施形態特有の効果を奏することができるロボットハンドを構成することもできる。

[0049] (第 3実施形態）

図 5は、本発明による空気圧ァクチユエ一タの第 3実施形態の概略を示した断面図である。なお、前述した第 2実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。第 3実施形態では、第 2実施形態における第 1及び第 2管状弾性体 2a， 2cの代わりに第 1及び第 2蛇腹状弾性体 4a、 4bを用いている。管状弾性体は内圧が高まることで全長が短くなるが、第 1及び第 2蛇腹状弾性体 4a 、 4bは内圧が高まることで全長が長くなる。しかし、第 1及び第 2蛇腹状弾性体 4a、 4 bを用いた空気圧ァクチユエータもほぼ一次遅れ系の応答を同様に示すので、圧力損失部を設けることによる効果には大きな違いはない。このように、本発明は空気圧ァクチユエータの方式に関わらず適用可能である。例えば、空気圧シリンダにパネなどの反発機構を組み合わせたものも利用可能である。これらは第 3実施形態に限らず、他の実施形態においても適用可能である。

[0050] また、第 3実施形態では、圧力損失部として、多孔質材料による多孔質板 4Πと、細孔 41gと、管路断面積の急変による広幅管路 41hと、曲がり部を含んだ細管 41iとを組み合わせている。なお、多孔質板 41fと細孔 41gとは、封止手段の一例として機能しかつ内側封止部品 23aに対応する内側封止部品 23cに設けられており、広幅管路 41hと細管 41iとは、封止手段の一例として機能しかつ内側封止部品 23bに対応する内側封止部品 23dに設けられている。また、細孔 41gと細管 41iのそれぞれの内径は大略同一であり、かつ、流路 21xの内径より小さくなつている。このように本発明では、圧力損失部としては様々なものが利用可能であり、圧力損失部としてそれらを任意に組み合わせた場合についても本発明に含まれる。これらの圧力損失部は他の実施形態についても適用可能である。

[0051] (第 4実施形態）

図 6は、本発明による空気圧ァクチユエ一タの第 4実施形態の概略を示した断面図である。なお、前述した第 1実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。第 4実施形態では、空気圧ァクチユエータの外部にカバー 8cによって囲まれた内部空間 5eを設け、内側封止部品 21aと同様に封止手段の一例として機能する内側封止部品 21d内の管路と圧力損失部の一例として機能する細孔 41jを介して接続されている。また、細孔 41jの内径は流路 21xの内径より小さくなつている。カバー 8cは、第 1管状弾性体 2aと同軸に配置され、かつ、好ましくは空気などの圧縮性流体で膨張せずかつ外部の圧力によっても容積変化しない程度の剛性を有する剛体として形成され、かつ、内側封止部品 21dに固定される固定端側に開口を有し自由端側に底部を有するような、筒状部材の一例として機能する円筒状カバーである。 [0052] 第 4実施形態の構成では、高加速度の動きに対しては従来の空圧ァクチユエータと同等であるが、低加速度の動きに対しては、内部空間 5eの分だけ全体の内部空間が大きくなつたのと同等の特性を示すようになる。すなわち第 4実施形態によれば、上記圧力源 100と内部空間 5aとを接続する流路 21xに、上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部 41jを介して接続されかつ内部空間 5eの圧力に依存しなレ、（言い換えれば、内部空間 5eの圧力によって容積変化しない） 1以上の空間を有するようにしたので、低加速度の動きに対してより柔軟性を向上させた空気圧ァクチユエータを得ることができる。

[0053] なお、第 4実施形態では追加した内部空間は一つだけであるが、二つ以上の場合についても同様の効果が得られる。それらの場合についても本発明に含まれる。

[0054] (第 5実施形態）

図 7は、本発明による空気圧ァクチユエ一タの第 5実施形態の概略を示した断面図である。なお、前述した第 2実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。第 5実施形態では封止手段の一例として機能する内側封止部品 23eに設けた、圧力損失部の例としての機能する圧力損失機構 41k の多数の貫通孔 41k一 2, · · · , 41k— 2を内側封止部品 22cによって一部覆っている。

[0055] より具体的には、図 7において、内側封止部品 23eの右端の中央部に、内部に管路 41k一 1を有する第 1円筒状突出部 23e— 1を有し、第 1円筒状突出部 23e— 1の先端に、管路 41k-lと連通して径方向に貫通した多数の貫通孔 41k-2, · · · , 41k-2 を形成している。一方、第 1円筒状突出部 23e— 1の外面に摺動して嵌合可能でかつ多数の貫通孔 41k一 2, · · · , 41k一 2を開閉可能な複数の長穴開口 22c_2, · · · , 22c _2を有する、閉鎖部材の一例としての第 2円筒状突出部 22c— 1を、内側封止部品 2 2cの左端の中央部に有している。また、細孔 41cと管路 41k一 1と各貫通孔 41k一 2のそれぞれの内径は大略同一であり、かつ、流路 21xの内径より小さくなつている。そして、第 2管状弾性体 2cの初期状態では、第 2管状弾性体 2cの長穴開口 22c— 2,… , 22c_2の無い部分で第 1円筒状突出部 23e_lの多数の貫通孔 41k一 2，…， 41k _2のごく一部の貫通孔 41k-2を除きほとんどを閉鎖させている。そして、外部圧力源 100の圧力を制御装置 1 10の制御により急激に変化させるとき、第 1内部空間 5a の圧力が外部圧力源 100の圧力に近くなつても、第 2内部空間 5dの圧力はほとんど変化しない状態になる。この場合、空気圧ァクチユエータの特性は、第 1管状弾性体 2_aのみの空気圧ァクチユエータとほぼ同等になり、変位は少ないものの、内部空間の容積が少なぐ応答性に優れた空気圧ァクチユエータとなる。また、外部圧力源 10 0の圧力を徐々に変化させる場合や、外部から静的な荷重が加えられる場合などには、圧力損失部としての細孔 41c及び管路 41k - 1を通過する圧縮性流体の流量が少ないため、圧力損失部の影響は少なくなり、第 1及び第 2内部空間 5a、 5dがーつの内部空間である場合とほぼ同等の特性を示すことになる。このとき、第 5実施形態の構成では、第 2内部空間 5dの圧力が高まることで、空気圧ァクチユエータの全長が短くなると、言い換えれば、第 2管状弾性体 2cの長さが短くなると、第 2円筒状突出部 22c— 1と第 1円筒状突出部 23e— 1とが互いに摺動して重なり合う部分が大きくなり、第 1円筒状突出部 23e— 1の多数の貫通孔 41k一 2，…， 41k一 2と、第 2円筒状突出部 22c-lの複数の長穴開口 22c-2, · · · , 22c-2とが対向して多数の貫通孔 41k一 2 , · · · , 41k一 2を開口する部分が増加して、多数の貫通孔 41k一 2に対する覆いが少なくなつていく。すなわち、空気圧ァクチユエータの変位に応じて圧力損失部による圧力損失が変化するようになっている。圧力損失が変化すると、同一の圧力差に対しても流量が変化するので、第 2内部空間 5dの圧力の時間応答特性が変化するようになる。このように、変位によって圧力損失を変化させることで、圧力の時間応答特性をある程度調整することが可能になる。

[0056] なお、第 5実施形態では空気圧ァクチユエータの全長が短くなるほど圧力損失が減少するような構成になっている力これは必要に応じて自由に変化させることができる。いずれ場合についても本発明に含まれる。

[0057] (第 6実施形態）

図 8は、本発明による空気圧ァクチユエ一タの第 6実施形態の概略を示した断面図である。なお、前述した第 1実施形態と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。第 6実施形態では、カバー 8dに設けた、圧力損失部の一例としての複数の細孔 411をスライドロッド 10の胴部 10aによって一部覆っている。カバー 8dは、第 1管状弾性体 2aと同軸に配置され、かつ、好ましくは空気などの圧縮性流体で膨張せずかつ内部空間 5fの圧力によっても容積変化しなレ、程度の剛性を有する剛体として形成され、かつ、封止手段の一例として機能する内側封止部品 22dに固定される固定端側に開口を有し自由端側の開口にゴム膜などの弾性体 9を固定配置するような、筒状部材の一例として機能する円筒状カバーである。力バー 8dの内周面を摺動可能なスライドロッド 10は、中心に位置する軸部 10bと、軸部 10bの端部近傍に配置されてカバー 8dの内周面を摺動案内する胴部 10aと、軸部 10bと胴部 10aとを連結しかつ貫通口 10cを有するフランジ部 10dとより大略構成されている。スライドロッド 10の軸部 10bの先端は上記弾性体 9の中央部に接続されている。また、カバー 8dの弾性体 9の近傍には、軸部 10bが摺動可能に貫通した円板状の剛体の仕切板 300が固定され、細孔 411, ·■· , 411からカバー 8d内に流れ込む空間の容積 (すなわち、第 4内部空間 5gの容積）は、弾性体 9の変動にかかわらず、仕切板 300とカバー 8dによって規定されるため、第 4内部空間 5gの容積が不変となるようにして、応答性を向上させるようにしている。よって、第 1管状弾性体 2aの内面とカバー 8d及び弾性体 9の外面との間に形成された第 3内部空間 5fと、カバー 8d 及び仕切板 300の内面に形成された第 4内部空間 5gとの圧力差によって、流路 21x の内径より小さい内径をそれぞれ有する複数の細孔 411, · · · , 41 1に対する覆いが変化するようになつている。すなわち、空気圧ァクチユエータの圧力に応じて圧力損失部による圧力損失が変化するようになっている。圧力損失が変化すると、同一の圧力差に対しても流量が変化するので、第 4内部空間 5gの圧力の時間応答特性が変化するようになる。このように、内部空間の圧力によって圧力損失を変化させることで、変位の時間応答特性をある程度調整することが可能になる。内側封止部品 22dは第 1実施形態の空気圧ァクチユエータの内側封止部品 22bに相当する。

[0058] なお、第 6実施形態では空気圧ァクチユエータの圧力差が小さくなるほど圧力損失が減少するような構成になっているが、これは必要に応じて自由に変化させることができる。いずれ場合についても本発明に含まれる。

[0059] 本発明の上記実施形態における空気圧ァクチユエータを用いかつ家庭用途に適したロボットハンドを走行車に組み付けた自走式ロボットに適用する場合について説明する。図 16に示すように、自走式ロボット 200は、制御装置 110の制御により制御可能な、駆動モータなどの駆動装置に連結された 4つの走行車輪 206を移動台車 204 に備え、移動台車 204の側面には人や物体を検出するカメラやセンサ 205を設けてレ、る。移動台車 204の上面には、図 15の軸 101からアーム先端のハンド 203までの部分が装着され、第 2アーム 201内には 2本 1組の空気圧ァクチユエータ le、 Ifが配置され、第 1アーム 202内には 2本 1組の空気圧ァクチユエータ lg、 lhが配置されている。このような構成によれば、制御装置 110の制御の下に、移動台車 204が移動して、第 1アーム 202と第 2アーム 201とハンド 203を適宜使用して所望の動作を行わせるとともに、カメラやセンサ 205により移動台車 204の周囲の環境を検出して、人や物体が移動台車 204の周囲にあるか無レ、かも検出して上記所望の動作の制御に利用すること力 Sできる。よって、例えば、人が自走式ロボット 200の周囲に居れば（自走式ロボット 200の居る部屋に人が入ってきた場合には）、第 1アーム 202と第 2アーム 201とハンド 203と移動台車 204をゆっくり動作させて安全性を確保するとともに、人が自走式ロボット 200の周囲に居ない場合には、第 1アーム 202と第 2アーム 201とハンド 203と移動台車 204を迅速にきびきび動作させるといった 2つのモードで適宜切り替えて動作させることができる。より具体的には、人から離れた位置で洗濯物を畳むときは迅速に動作させ、畳まれた洗濯物を人に渡すときは、ゆっくり動作させて渡すといった、 2つのモードの使い分けを行うことができ、柔軟性を保ちながら応答性の向上を実現するといつた、家庭用途に適したロボットを実現することができる。

[0060] また、本発明は上記第 1一第 6の実施形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらも本発明に含まれる。例えば、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

産業上の利用可能性

[0061] 本発明にかかる圧縮性流体圧ァクチユエータは、応答性が求められる高加速度の動きに対して応答性を向上でき、安全性を重視した低加速度の動きに対して柔軟性を保つ圧縮性流体圧ァクチユエータを得ることができるものであり、空気圧ァクチユエータ等として有用である。

[0062] 本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとつては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおレ、て、その中に含まれると理解されるべきである。

Claims

請求の範囲

[1] 圧力源（100)から供給される圧縮性流体の圧力によって内部に設けられた空間内の圧力が変化し、それに応じて変位もしくは力を発生させる圧縮性流体圧ァクチユエータにおいて、

上記圧力源と接続された第 1内部空間（5a)を有する第 1筒状伸縮部材 (2a)と、上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部（41a， 41b)を介して接続される、上記第 1内部空間の圧力に依存しない 1以上の内部空間（5b, 5c)を有する筒状部材（8a, 8b)とを備える圧縮性流体圧ァクチユエータ。

[2] 上記圧力損失部は、上記内部空間同士を接続する細孔 (41a， 41b)である請求項 1に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータ。

[3] 上記筒状部材 (8a， 8b)が、上記第 1筒状伸縮部材 (2a)の内面との間に形成されかつ上記第 1筒状伸縮部材 (2a)の上記第 1内部空間（5a)と上記圧力損失部 (41a) を介して接続されかつ上記第 1内部空間の圧力に依存しない第 2内部空間（5b)を有する第 1筒状部材 (8a)と、上記第 1筒状部材 (8a)内に同軸に配置され、かつ、上記第 1筒状部材 (8a)の内面との間に形成されかつ上記第 2内部空間（5b)と別の圧力損失部（41b)を介して接続されかつ上記第 2内部空間の圧力に依存しない第 3内部空間（5c)を有する第 2筒状部材 (8b)である、請求項 1に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータ。

[4] 上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部を介して複数個連結する請求項 1に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータ。

[5] 圧力源（100)から供給される圧縮性流体の圧力によって内部に設けられた空間内の圧力が変化し、それに応じて変位もしくは力を発生させる圧縮性流体圧ァクチユエータにおいて、

上記圧力源と接続された第 1内部空間（5a)を有する第 1筒状伸縮部材 (2a)と、上記圧力源と上記第 1筒状伸縮部材 (2a)を介して接続されかつ上記第 1内部空間の圧力に依存しない第 2内部空間（5d)を有する第 2筒状伸縮部材 (2c)と、上記第 1内部空間（5a)と上記第 2内部空間（5d)を接続する上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部（41c, 41d)とを備える圧縮性流体圧ァクチユエータ

[6] 上記圧力損失部は、同一の流量に対する圧力損失で比較した場合、上記圧力源に対して上流側の圧力損失部よりも下流側の圧力損失部が常に圧力損失が大きくなるように構成されている請求項 1に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータ。

[7] 上記圧力損失部は、上記圧力損失部における圧力損失が圧縮性流体圧ァクチュエータの変位に応じて変化するように構成されている請求項 1に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータ。

[8] 上記圧力損失部は、上記圧力損失部における圧力損失が圧縮性流体圧ァクチュエータの圧力に応じて変化するように構成されてレ、る請求項 1に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータ。

[9] 圧力源（100)から供給される圧縮性流体の圧力によって内部に設けられた空間内の圧力が変化し、それに応じて変位もしくは力を発生させる圧縮性流体圧ァクチユエータにおいて、

上記圧力源と内部空間（5a)とを接続する流路（21x)に、上記圧縮性流体の流れに対する 1以上の圧力損失部（41j)を介して接続されかつ上記内部空間の圧力に依存しない 1以上の空間（5e)を有する圧縮性流体圧ァクチユエータ。

[10] 上記圧力損失部は、圧力損失部における圧力損失量が外部から調整可能であるように構成されている請求項 1に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータ。

[11] 請求項 1に記載の圧縮性流体圧ァクチユエータによりロボットアームを構成するロボッ卜。