WO2021065453A1 - ロボット装置および液体供給装置 - Google Patents

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WO2021065453A1
WO2021065453A1 PCT/JP2020/034777 JP2020034777W WO2021065453A1 WO 2021065453 A1 WO2021065453 A1 WO 2021065453A1 JP 2020034777 W JP2020034777 W JP 2020034777W WO 2021065453 A1 WO2021065453 A1 WO 2021065453A1
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liquid
spool
liquid supply
artificial muscle
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雅広 浅井
智己 石川
朋也 岡本
真也 市川
規臣 藤井
亮 ▲高▼田
仁 伊澤
裕樹 ▲高▼田
洋 山田
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アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a robot device including at least one artificial muscle that operates by receiving a liquid supply, and a liquid supply device that supplies and discharges liquid to the artificial muscle.
  • a fluid pressure actuator constituting a Macchiben type artificial muscle a cylindrical tube that expands and contracts by the pressure of a fluid and a structure in which a cord oriented in a predetermined direction is woven, and the outer peripheral surface of the tube is formed.
  • an actuator main body including a sleeve to cover and a sealing mechanism for sealing the end of the actuator main body in the axial direction of the actuator main body (see, for example, Patent Document 1).
  • a fluid can be supplied into the tube to expand the tube in the radial direction and contract the tube in the axial direction to obtain a tensile force.
  • a compressed air supply device for supplying compressed air into a tube is generally known (see, for example, Patent Document 2).
  • Non-Patent Document 1 A hydraulic actuator using a liquid such as hydraulic oil or water as a hydraulic fluid makes it possible to increase the force / self-weight ratio as compared with a motor or a hydraulic cylinder.
  • the drive device for the hydraulic actuator a device that controls the flow rate of the hydraulic oil supplied into the tube to adjust the pressure of the hydraulic oil supplied to the tube is generally used as in the case of a so-called hydraulic cylinder or the like. Has been done.
  • Non-Patent Document 2 describes a device that supplies oil into a tube of an artificial muscle, including a pump and a high-pressure flow rate control valve controlled by a fine particle excitation type control valve as a pilot valve. ing. Further, as a device for supplying oil into the tube of the artificial muscle, a device that controls the rotation speed of the pump, that is, the discharge flow rate is also known so that the supply hydraulic pressure to the tube detected by the pressure sensor becomes a required value. ..
  • the main purpose of this disclosure is to operate an artificial muscle that operates by receiving a liquid supply with high responsiveness and high accuracy.
  • the robot device of the present disclosure is a robot device including at least one artificial muscle that operates by receiving a liquid supply and a liquid supply device that supplies and discharges the liquid to the artificial muscle.
  • the liquid storage unit for storing the liquid, a pump for sucking and discharging the liquid from the liquid storage unit, a spool and an electromagnetic unit for moving the spool are included, and the original pressure from the pump side is adjusted to adjust the pressure.
  • a pressure regulating device that generates a driving pressure to an artificial muscle, and balances at least a force applied to the spool by the electromagnetic part and a force applied to the spool by the action of the driving pressure to obtain the original pressure. It includes a pressure adjusting device for adjusting the pressure and a control device for applying a current to the electromagnetic part of the pressure adjusting device so that the driving pressure becomes a target pressure.
  • the present inventors have conducted diligent research to operate artificial muscles that operate by receiving a liquid supply with high responsiveness and high accuracy. As a result, the present inventors have focused on pressure control that has not been applied to liquid-driven artificial muscles. Then, by adjusting the liquid to the target pressure required for the operation of the artificial muscle and supplying it to the artificial muscle, the driving pressure supplied to the artificial muscle is set to the target pressure within a short time from the setting of the target pressure. It was confirmed that they could be substantially matched. Therefore, in the robot device of the present disclosure, it is possible to operate the artificial muscle that operates by receiving the supply of the liquid with high responsiveness and high accuracy.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the liquid supply device 1 of the present disclosure.
  • the liquid supply device 1 shown in the figure is a drive device that supplies and discharges hydraulic oil (liquid) to two hydraulic actuators M1 and M2 included in the artificial muscle unit AM and drives them by flood control.
  • the artificial muscle unit AM includes a base member B, a link C supported by the base member B, and a movable arm fixed or integrated with the link C, in addition to the two hydraulic actuators M1 and M2. Including A.
  • the artificial muscle unit AM, together with the liquid supply device 1 constitutes the robot device of the present disclosure including, for example, a hand unit and a robot arm.
  • the artificial muscle unit AM includes a robot device including a robot arm to which an element other than the hand portion such as a tool such as a drill bit or a pressing member for pressing a switch or the like is attached to the hand, a walking robot, a wearable robot, or the like. It may be configured.
  • the hydraulic actuators M1 and M2 of the artificial muscle unit AM both constitute a Macchiben type artificial muscle, and in the present embodiment, they have the same specifications.
  • Each hydraulic actuator M1 and M2 includes a tube T that expands and contracts by the pressure of hydraulic oil, and a braided sleeve S that covers the tube T.
  • the tubes T of the hydraulic actuators M1 and M2 are formed in a cylindrical shape by an elastic material such as a rubber material having high oil resistance, and both ends of the tubes T are sealed by sealing members. There is.
  • a hydraulic oil inlet / outlet is formed on the sealing member on one end side (lower end side in the figure) of the tube T, and the connecting rod R is formed on the sealing member on the other end side (upper end side in the figure) of the tube T. Is fixed.
  • the braided sleeve S is formed in a cylindrical shape by knitting a plurality of cords oriented in a predetermined direction so as to intersect each other, and can be contracted in the axial direction and the radial direction.
  • a fiber cord, a high-strength fiber, a metal cord composed of ultrafine filaments, or the like can be adopted.
  • the tube T expands in the radial direction by the action of the braided sleeve S. It contracts in the axial direction.
  • each hydraulic actuator M1 and M2 is connected to the base member B via a joint such as a universal joint, or the base. It is fixed to the member B. Further, the end portions of the connecting rods R of the hydraulic actuators M1 and M2 are rotatably connected to the corresponding end portions of the link C. Further, the central portion of the link C in the longitudinal direction is rotatably supported by the base member B. As a result, the oil pressure in the tube T of the hydraulic actuator M1 and the oil pressure in the tube T of the hydraulic actuator M2 are made different from each other, so that the link C and the movable arm A as drive targets are made with respect to the base member B.
  • the pair of hydraulic actuators M1 and M2 are antagonized by the oil pressure from the liquid supply device 1 in the initial state in which the tube T is contracted in the axial direction by a predetermined amount (for example, about 10% of the natural length). Driven.
  • the liquid supply device 1 includes a tank 2 as a liquid storage unit for storing hydraulic oil, a pump 3, an accumulator (accumulator) 4 for storing the oil pressure generated by the pump 3, and an accumulator (accumulator) 4.
  • the first and second linear solenoid valves 51 and 52 as pressure regulating devices that regulate the original pressure from the pump 3 side and generate the driving pressure to the corresponding hydraulic accumulators M1 and M2, and the first and second on / off.
  • Control device for controlling the solenoid valves 61 and 62, the first and second on-off valves 71 and 72, the pumps 3, the first and second linear solenoid valves 51 and 52, and the first and second on-off solenoid valves 61 and 62. Includes 10 and.
  • the pump 3 is, for example, an electric pump, which sucks hydraulic oil from the tank 2 and discharges it into an oil passage (liquid passage) L0 formed in a valve body (not shown). Further, the accumulator 4 is connected to the oil passage (liquid passage) L0 in the vicinity of the discharge port of the pump 3.
  • the first and second linear solenoid valves 51 and 52 have the solenoid part 5e, the spool 5s, and the spool 5s, which are energized and controlled by the control device 100, on the solenoid part 5e side (from the output port 5o side to the input port 5i side, upper middle in FIG. 1). ) Is included and is arranged in the valve body. Further, the first and second linear solenoid valves 51 and 52 have an input port 5i communicating with the oil passage L0 of the valve body, an output port 5o communicating with the input port 5i, and a feedback port 5f communicating with the output port 5o. And a drain port 5d that can communicate with the input port 5i and the output port 5o.
  • the first and second linear solenoid valves 51 and 52 are normally closed valves that open when a current is supplied to the solenoid portion 5e, and each solenoid portion 5e responds to the applied current.
  • the spool 5s is moved in the axial direction.
  • the thrust applied to the spool 5s from the solenoid portion 5e by supplying power to the solenoid portion 5e (coil), the urging force of the spring SP, and the oil pressure (driving pressure) supplied from the output port 5o to the feedback port 5f.
  • the hydraulic oil supplied to the input port 5i from the pump 3 side is discharged from the output port 5o to the desired pressure. It can be discharged from the output port 5o so as to become.
  • the drain ports 5d of the first and second linear solenoid valves 51 and 52 communicate with the inside of the tank 2 (liquid storage portion) via the oil passages L3 formed in the valve body, respectively. To do.
  • the first and second on / off solenoid valves 61 and 62 include a solenoid unit 6e whose energization is controlled by the control device 10, an input port communicating with the oil passage L0, and an output port, respectively.
  • the first and second on / off solenoid valves 61 and 62 output signal pressure by causing hydraulic oil supplied to the input port from the pump 3 side to flow out to the output port in response to energization of the solenoid portion 6e.
  • the first and second on-off valves 71 and 72 are normally closed spool valves including a spool and a spring 7s (not shown), and are arranged in the valve body.
  • the first on-off valve 71 has a hydraulic pressure through an input port 7i that communicates with the output port 5o of the first linear solenoid valve 51 via an oil passage formed in the valve body and an oil passage L1 formed in the valve body.
  • the second on-off valve 72 is via an input port 7i communicating with the output port 5o of the second linear solenoid valve 52 via an oil passage formed in the valve body and an oil passage L2 formed in the valve body.
  • An output port 7o communicating with the inlet and outlet of hydraulic oil of the hydraulic actuator M2 (tube T) and a signal pressure input port 7c communicating with the output port of the second on / off solenoid valve 62 via an oil passage formed in the valve body.
  • the spools of the first and second on-off valves 71 and 72 are input ports by the urging force of the spring 7s when the signal pressure is not supplied to the signal pressure input port 7c from the first or second on / off solenoid valves 61 and 62.
  • the communication between the 7i and the output port 7o is cut off, and the output port 7o, that is, the oil passage L1 or L2 is closed (see the broken line in the figure).
  • the spools of the first and second on-off valves 71 and 72 are supplied with signal pressure from the first or second on / off solenoid valves 61 and 62 according to the energization of the solenoid portion 6e to the signal pressure input port 7c.
  • the input port 7i and the output port 7o are communicated with each other against the urging force of the spring 7s (see the solid line in the figure).
  • the control device 10 of the liquid supply device 1 includes a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, an input / output interface, and various logic ICs (all not shown).
  • the control device 10 includes a pressure sensor PS that detects the pressure of hydraulic oil in the oil passage L0 on the downstream side of the accumulator 4, the first and second linear solenoid valves 51 and 52, and the first and second on / off solenoid valves 61 and 62. Input the detection values of a voltage sensor (not shown) that detects the voltage of the power supply, various sensors provided in the artificial muscle unit AM, and the like.
  • control device 10 is connected to the arithmetic processing unit 11 and the pump 3 by at least one of hardware such as a CPU, ROM, RAM, and logic IC and software such as various programs installed in the ROM.
  • a current detection unit 15a that detects the current flowing through the 5e
  • a current detection unit 15b that detects the current flowing through the solenoid part 5e of the second linear solenoid valve 52
  • a valve drive control unit 16a connected to the first on / off solenoid valve 61.
  • the valve drive control unit 16b connected to the second on / off solenoid valve 62 are constructed as a functional block (module).
  • the arithmetic processing unit 11 of the control device 10 waits until the oil pressure in the oil passage L0 reaches the predetermined pump stop threshold value. , A pump drive command is transmitted to the pump drive control unit 13. Further, the arithmetic processing unit 11 sets the required oil pressure (target pressure) Preq1 required for the operation of the hydraulic actuator M1 and the required oil pressure (target pressure) Preq2 required for the operation of the hydraulic actuator M2.
  • the arithmetic processing unit 11 further receives a target current value Itag1 which is a target value of the current supplied to the solenoid unit 5e of the first linear solenoid valve 51 corresponding to the required oil pressure Preq1 and a second linear solenoid valve corresponding to the required oil pressure Preq2.
  • the target current value Itag2 which is the target value of the current supplied to the electromagnetic unit 5e of 52, is calculated.
  • the arithmetic processing unit 11 transmits an on command for opening the first and second on-off valves 71 and 72 to the valve drive control units 16a and 16b while operating the artificial muscle unit AM. Further, the arithmetic processing unit 11 monitors the current detected by the current detection units 15a and 15b, and for example, a value obtained by subtracting the current detected by the current detection units 15a and / or 15b from the target current value is predetermined. When it exceeds the threshold value, it is considered that an abnormality has occurred in the supply of hydraulic oil from at least one of the first and second linear solenoid valves 51 and 52 to the hydraulic actuators M1 and M2, and the first and second on-off valves 71. , 72 is transmitted to the valve drive control units 16a and 16b to close the valve.
  • the pump drive control unit 13 of the control device 10 controls (duty control) the pump 3 so as to suck and discharge the hydraulic oil from the tank 2 while receiving the pump drive command from the arithmetic processing unit 11. That is, the pump 3 is intermittently driven so that the oil pressure in the oil passage L0 detected by the pressure sensor PS is maintained at a predetermined target pressure, and is stored in the accumulator 4 while the pump 3 is stopped. When the hydraulic oil flows into the oil passage L0, the oil pressure (primary pressure) of the oil passage L0 is maintained at the target pressure. This makes it possible to reduce the power consumption of the pump 3.
  • the valve drive control units 14a and 14b of the control device 10 include a target voltage setting unit, a PWM signal generation unit, and a solenoid drive circuit.
  • the target voltage setting unit of the valve drive control unit 14a calculates the target voltage Vtag1 which is the target value of the voltage applied to the electromagnetic unit 5e of the first linear solenoid valve 51. Further, the target voltage setting unit of the valve drive control unit 14b sets the target voltage Vtag2, which is the target value of the voltage applied to the electromagnetic unit 5e of the second linear solenoid valve 52.
  • each target voltage setting unit is an electromagnetic unit calculated from the target current value Itag1 or Itag2, the previous value of the target voltage Vtag1 or Vtag2 in consideration of the temperature of the hydraulic oil, and the target current value Itag1 or Itag2.
  • the product with the resistance value (estimated value) of EM is calculated as the feed forward voltage.
  • each target voltage setting unit calculates the feedback voltage by PI control or PID control based on the difference between the target current value Itag1 or Itag2 and the current detected by the current detection units 15a or 15b. Then, each target voltage setting unit outputs the target voltage Vtag1 or Vtag2, which is a combination of the feedforward voltage and the feedback voltage.
  • the target voltage setting unit may set the target voltage only by feedforward control.
  • the PWM signal generation units of the valve drive control units 14a and 14b convert the target voltage Vtag1 or Vtag2 into a PWM signal.
  • the drive circuits of the valve drive control units 14a and 14b include, for example, two switching elements (transistors), respectively, and the solenoid units 5e of the first or second linear solenoid valves 51 and 52 according to the PWM signals from the corresponding PWM signal generation units. Apply current to. As a result, the first and second linear solenoid valves 51 and 52 are controlled so as to generate a flood control corresponding to the required flood control (target current).
  • the valve drive control units 16a and 16b of the control device 10 correspond to output signal pressures to the first or second on-off valves 71 and 72 while receiving an on command from the arithmetic processing unit 11. 2 A current is supplied to the electromagnetic parts 6e of the on / off solenoid valves 61 and 62. Further, when the valve drive control units 16a and 16b receive an off command from the arithmetic processing unit 11, the corresponding first or second valve drive control units 16a and 16b stop the output of the signal pressure to the first or second on-off valves 71 and 72. The supply of current to the solenoid portions 6e of the on / off solenoid valves 61 and 62 is stopped.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a control routine executed by the control device 10 in response to an operation request to the artificial muscle unit AM.
  • the control device 10 opens the first and second on-off valves 71 and 72. Be done. Then, the arithmetic processing unit 11 of the control device 10 starts the control routine of FIG. 3 when the operation request of the movable arm A of the artificial muscle unit AM is received from the control device (not shown) of the artificial muscle unit AM.
  • the arithmetic processing unit 11 of the control device 10 determines the rotation torque and rotation angle required for the operation of the hydraulic actuator M1 and the rotation torque and rotation required for the operation of the hydraulic actuator M2.
  • the moving angle is calculated (step S100).
  • the arithmetic processing unit 11 obtains the required contraction rate and the required contraction force for the hydraulic actuator M1 and the required contraction force and the required contraction rate for the hydraulic actuator M2 from the rotation torque and the rotation angle calculated in step S100.
  • Derivation step S110).
  • the contraction rate indicates the ratio of the axial length of the contracted tube T to the natural length of the tube T of the corresponding hydraulic actuators M1 and M2 in the axial direction, and the contraction force indicates the force generated by the contraction of the tube T.
  • the arithmetic processing unit 11 operates the required hydraulic pressure (target pressure) Preq1 required for the operation of the hydraulic actuator M1 and the operation of the hydraulic actuator M2 based on the required contraction force and the required contraction rate calculated in step S110.
  • the required oil pressure (target pressure) Preq2 required for the above is set (step S120).
  • the arithmetic processing unit 11 derives the required contraction force and the pressure corresponding to the required contraction rate of the hydraulic actuator M1 calculated in step S110 from the required oil pressure setting map illustrated in FIG. Set. Further, the arithmetic processing unit 11 derives a pressure corresponding to the required contraction force and the required contraction rate of the hydraulic actuator M2 calculated in step S110 from the required oil pressure setting map and sets the required oil pressure Preq2.
  • the required oil pressure setting map of FIG. 4 shows the static characteristics of the hydraulic actuators M1 and M2 as artificial muscles, and the contraction rate of the tube T and the tube for each hydraulic pressure supplied to the hydraulic actuators M1 and M2. It was created through experiments and analysis in advance so as to define the relationship with the contraction force generated by T.
  • the arithmetic processing unit 11 After setting the required oil pressure Preq1 and the required oil pressure Preq2 of the first and second hydraulic actuators M1 and M2 in step S120, the arithmetic processing unit 11 sets the target current value Itag1 corresponding to the required oil pressure Preq1 and the required oil pressure Preq2. The corresponding target current value Itag2 is calculated (step S130). Then, the arithmetic processing unit 11 gives the target current value Itag1 to the valve drive control unit 14a and gives the target current value Itag2 to the valve drive control unit 14b (step S140), and temporarily ends the routine of FIG.
  • the valve drive control unit 14a applies a current corresponding to the target current value Itag1 to the solenoid unit 5e of the first linear solenoid valve 51, so that the first linear solenoid valve 51 has the required oil pressure Preq1. That is, it is controlled to generate a driving pressure.
  • the valve drive control unit 14b applies a current corresponding to the target current value Itag2 to the solenoid part 5e of the second linear solenoid valve 52, so that the second linear solenoid valve 52 has the required oil pressure Preq2. It is controlled to generate driving pressure.
  • the hydraulic oil regulated by the first linear solenoid valve 51 is supplied to the tube T of the hydraulic actuator M1 via the first on-off valve 71 and the oil passage L1, and the pressure is regulated by the second linear solenoid valve 52.
  • the oil is supplied to the tube T of the hydraulic actuator M2 via the second on-off valve 72 and the oil passage L2.
  • the liquid supply device 1 adjusts the hydraulic oil to the required flood pressure (target pressure) Preq1 and Preq2 required for the operation of the hydraulic actuators M1 and M2, and the tube T of the hydraulic actuators M1 and M2. It is to be supplied inside. That is, the present inventors have conducted diligent research to operate the hydraulic actuator as an artificial muscle with high responsiveness and high accuracy, and as a result, focused on pressure control which has not been applied to the liquid-driven artificial muscle so far. did. Then, the present inventors adjust the hydraulic oil to the required flood control (target pressure) and supply it into the tube, so that the hydraulic oil is supplied to the tube within a short time from the setting of the required flood control as shown in FIG. It was confirmed that the actual hydraulic pressure of the hydraulic oil to be produced substantially matched the required hydraulic pressure, and that the actual shrinkage rate of the tube substantially matched the required shrinkage rate by quickly following the actual hydraulic pressure.
  • target pressure target pressure
  • the flow rate of the hydraulic oil when the flow rate of the hydraulic oil is adjusted by the flow rate control valve and supplied into the tube, as shown in FIG. 6, the flow rate (actual flow rate) of the liquid flowing out from the flow rate control valve quickly becomes substantially the command flow rate.
  • the actual oil pressure of the hydraulic oil supplied to the tube changes as shown by the broken line in the figure, and the actual shrinkage rate of the tube deviates from the required shrinkage rate.
  • the tube can be used as shown in FIG.
  • the hydraulic actuators M1 and M1 can be operated responsively and with high accuracy. That is, according to the liquid supply device 1, the tubes T of the hydraulic actuators M1 and M2 are contracted in the axial direction with good responsiveness and high accuracy according to the request, and the rotation angle of the movable arm A and the hydraulic actuators M1 and M2 It is possible to accurately adjust the force transmitted from the movable arm A to the movable arm A.
  • first and second linear solenoid valves 51 and 52 of the liquid supply device 10 are supplied to the feedback port 5f from the output port 5o and the thrust applied to the spool 5s from the solenoid portion 5e and the urging force of the spring SP.
  • the original pressure from the pump 3 side is adjusted by balancing the thrust applied to the spool 5s by the action of the hydraulic pressure (driving pressure).
  • driving pressure which is the hydraulic pressure supplied to the hydraulic actuators M1 and M2
  • the hydraulic actuators M1 and M2 as artificial muscles drive the drive pressure.
  • the artificial muscle unit AM constituting the robot device of the present disclosure is a pair of artificial muscles that are antagonistically driven so as to rotate (move) the link C and the movable arm A as drive targets with respect to the base member B.
  • the first or second linear solenoid valves 51 and 52 are provided as pressure adjusting devices for each of the pair of hydraulic actuators M1 and M2.
  • the control device 10 controls the current applied to the solenoid unit 5e for each of the first and second linear solenoid valves 51 and 52. This makes it possible to further improve the controllability of the hydraulic actuators M1 and M2 as artificial muscles.
  • control device 10 of the liquid supply device 1 derives the required contraction force and the required contraction rate for the tube T according to the requirements for the hydraulic actuators M1 and M2, and obtains the hydraulic pressure corresponding to the required contraction force and the required contraction rate.
  • the required oil pressure (target pressure) is set to Preq1 and Preq2 (steps S110 and S120 in FIG. 3). This makes it possible to accurately set the required flood control Preq1 and Preq2 in response to the requirements for the hydraulic actuators M1 and M2.
  • the liquid supply device 1 includes a single pump 3 that sucks and discharges the hydraulic oil from the tank 2 that stores the hydraulic oil, and a hydraulic actuator M1 or a corresponding hydraulic actuator M1 that adjusts the pressure of the hydraulic oil from the pump 3 side.
  • the first and second linear solenoid valves 51 and 52 supplied into the tube T of the M2 are included.
  • the hydraulic oil (driving pressure) supplied to the tubes T of the hydraulic actuators M1 and M2 is accurately adjusted to the required hydraulic pressure (target pressure) Preq1 and Preq2, and the hydraulic oil is applied to the plurality of hydraulic actuators M1 and M2. It is possible to significantly reduce the cost and size of the liquid supply device 1 for supplying the oil, for example, as compared with a liquid supply device including a pump for each hydraulic actuator.
  • control device 10 of the liquid supply device 1 applies a current corresponding to the required flood control (target pressure) Preq1 and Preq2 to the solenoid portions 5e of the first and second linear solenoid valves 51 and 52 by PWM control.
  • the hydraulic oil supplied to the tubes T of the hydraulic actuators M1 and M2 can be adjusted to the required flood pressures Preq1 and Preq2 with higher accuracy.
  • control device 10 detects an energization abnormality of at least one of the electromagnetic portions 5e of the first and second linear solenoid valves 51 and 52, a signal from the first and / or second on / off solenoid valves 61 and 62 is detected.
  • the off command is transmitted to the valve drive control unit 16a and / or 16a in order to stop the pressure output.
  • the hydraulic actuators M1 and M2 that is, the artificial muscle unit AM can be operated properly and safely.
  • the first on-off valve 71 is arranged between the output port 5o of the first linear solenoid valve 51 and the tube T of the hydraulic actuator M1, and the second on-off valve is arranged.
  • 72 is arranged between the output port 5o of the second linear solenoid valve 52 and the tube T of the hydraulic actuator M2.
  • the first and second linear solenoid valves 51 and 52 are normally closed valves that open when a current is supplied to the solenoid portion 5e, and the first and second on-off valves 71
  • Reference numeral 72 denotes a normally closed valve that opens when a current is supplied to the solenoid portions 6e of the first and second on / off solenoid valves 61 and 62.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing another liquid supply device 1B of the present disclosure.
  • the same elements as those of the liquid supply device 1 described above are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the liquid supply device 1B shown in FIG. 4 includes a normally closed first linear solenoid valve 51B that outputs a signal pressure corresponding to the current supplied to the solenoid unit 5e as a pressure regulating device corresponding to the hydraulic actuator M1.
  • the solenoid part includes a first control valve 81 that adjusts the hydraulic oil (primary pressure) from the pump 3 side according to the signal pressure from the first linear solenoid valve 51B.
  • a normally closed type second linear solenoid valve 52B that outputs a signal pressure according to the current supplied to 5e, and hydraulic oil (primary pressure) from the pump 3 side according to the signal pressure from the second linear solenoid valve 52B.
  • the first and second control valves 81 and 82 are normally closed spool valves including the spool 80 and the spring 8s, and are arranged in the valve body.
  • the first control valve 81 serves as an inlet / outlet for hydraulic oil of the hydraulic actuator M1 (tube T) via an input port 8i formed in the valve body and communicating with the oil passage L0 and an oil passage L1B formed in the valve body.
  • An output port 8o communicating with the output port 8o, a feedback port 8f communicating with the output port 8o, a signal pressure input port 8c communicating with the output port 5o of the first linear solenoid valve 51B via an oil passage formed in the valve body, and a valve.
  • It includes a drain port 8d that communicates with the inside of the tank 2 via an oil passage L3B formed in the body.
  • the second control valve 82 is for hydraulic oil of the hydraulic actuator M2 (tube T) via the input port 8i formed in the valve body and communicating with the oil passage L0 and the oil passage L2B formed in the valve body.
  • An output port 8o communicating with the inlet / outlet, a feedback port 8f communicating with the output port 8o, and a signal pressure input port 8c communicating with the output port 5o of the second linear solenoid valve 52B via an oil passage formed in the valve body.
  • the solenoid portion 5e resists the urging force of the spring 8s by the signal pressure from the first or second linear solenoid valves 51 and 52 according to the applied current, and the spool 80 Is moved in the axial direction.
  • the thrust applied to the spool 80 by the action of the signal pressure, the urging force of the spring 8s, and the thrust acting on the spool 8s by the hydraulic pressure (driving pressure) supplied from the output port 8o to the feedback port 8f are balanced. By doing so, a part of the hydraulic oil supplied from the pump 3 side to the input port 8i can be discharged from the output port 8o so that the hydraulic oil flowing out from the output port 8o has a desired pressure.
  • the first on / off solenoid valve 61 and the first on / off valve 71 or 71B may be replaced with a two-way solenoid valve including a valve body that is opened / closed by an electromagnetic part, and the second on / off solenoid valve
  • the 62 and the second on-off valve 72 or 72B may be replaced with a two-way solenoid valve including a valve body that is opened and closed by the solenoid part.
  • the liquid supply devices 1 and 1B include a regulator valve (pressure regulating valve) that regulates the hydraulic oil from the pump 3 according to the signal pressure from the signal pressure output valve and supplies it to the oil passage L0. Good.
  • the liquid supply devices 1 and 1B may supply a liquid other than hydraulic oil such as water to the hydraulic actuators M1 and M2, and supply and discharge the liquid to one or three or more hydraulic actuators. It may be configured to do so. Further, even if the first and second linear solenoid valves 51 and 52 are replaced with flow control valves in which the hydraulic pressure (hydraulic pressure) supplied to the corresponding hydraulic actuators M1 and M2 is controlled to be the target pressure. Good. Further, at least one of the first and second linear solenoid valves 51 and 52 may be a normally open valve.
  • the normally open valve balances the thrust from the solenoid part and the thrust due to the hydraulic pressure supplied to the feedback port so as to act in the same direction as the thrust from the solenoid part with the urging force of the spring.
  • the first and second linear solenoid valves 51 and 52 does not have a dedicated feedback port, and the output pressure acts on the spool as a feedback pressure inside the sleeve accommodating the spool. It may be configured (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-41687).
  • the hydraulic actuators M1 and M2 as artificial muscles are supplied with hydraulic oil inside, and the tube T contracts in the axial direction while expanding in the radial direction in response to an increase in the internal hydraulic pressure.
  • the artificial muscle is a Macchiben type including the braided sleeve S that covers the tube T, but the configuration of the hydraulic actuator M in the artificial muscle unit AM is not limited to this. That is, the hydraulic actuator M may include a tube that expands in the radial direction and contracts in the axial direction when the liquid is supplied.
  • an inner tubular member formed of an elastic body and an elastic body.
  • Axial fiber reinforced liquid containing an outer tubular member and a fiber layer arranged between the inner tubular member and the outer tubular member. It may be a pressure actuator (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-137516).
  • the liquid supply devices 1 and 1B may be configured to supply the liquid to the artificial muscle unit AMB including three or more hydraulic actuators as illustrated in FIGS. 10 and 11.
  • the artificial muscle unit AMB shown in FIGS. 10 and 11 is rotatably supported by six hydraulic actuators M1, M2, M3, M4, M5 and M6, an arm AB, a link CB, and a base member (not shown). It includes a disk-shaped rotating member D.
  • the hydraulic actuators M1, M2, M3, and M4 are arranged at intervals of 90 ° on the circumference centered on the rotation axis of the rotating member D (see the alternate long and short dash line in FIG. 11).
  • each hydraulic actuator M1, M2, M3, M4 on the opposite side of the connecting rod R is fixed to the rotating member D.
  • the tips of the connecting rods R of the hydraulic actuators M1, M2, M3 and M4 are respectively connected to the link CB via a universal joint.
  • the hydraulic actuators M5 and M6 are fixed to the base member so as to be parallel to each other and orthogonal to the hydraulic actuators M1, M2, M3 and M4.
  • the tips of the connecting rods R of the hydraulic actuators M5 and M6 are connected to the rotating member D via a universal joint, respectively.
  • the arm MB is fixed to the link CB so as to extend coaxially with, for example, the central axis of the link CB.
  • the hydraulic actuators M1, M2, M3, M4, M5 and M6 are selectively contracted to rotate the arm AB around the x-axis and the y-axis in FIGS. 10 and 11. And can be rotated around the z-axis. That is, by using the actuator XB, for example, a joint mechanism having three degrees of freedom can be configured. Then, by providing the above-mentioned liquid supply devices 1 and 1B with 6 linear solenoid valves (and 6 control valves), the liquid supply devices 1 and 1B provide the tubes T of the hydraulic actuators M1-M6 as required. By contracting in the axial direction with good responsiveness and high accuracy, it is possible to accurately adjust the position of the arm AB and the force transmitted from the hydraulic actuators M1-M6 to the arm AB.
  • the robot device of the present disclosure includes at least one artificial muscle (M1, M2, M1-M6) that operates by receiving a liquid supply, and the artificial muscle (M1, M2, M1-M6).
  • a robot device (AM, AMB) including a liquid supply device (1,1B) for supplying and discharging the liquid, wherein the liquid supply device (1,1B) is a liquid storage unit (2) for storing the liquid.
  • a pump (3) that sucks and discharges the liquid from the liquid storage unit (2), and an electromagnetic unit (5e) that moves the spool (5s, 80) and the spool (5s, 80).
  • a pressure regulating device that regulates the original pressure from the pump (3) side to generate a driving pressure to the artificial muscles (M1, M2, M1-M6), and is a pressure regulating device that generates a driving pressure from the electromagnetic portion (5e) at least from the spool (5s). , 80) and the force applied to the spool (5s, 80) by the action of the driving pressure are balanced to adjust the original pressure (51, 52, 51B, 52B). , 81, 82) and the electromagnetic part (5e) of the pressure regulator (51, 52, 51B, 52B, 81, 82) so that the driving pressure becomes the target pressure (Preq1, Preq2). It includes a control device to operate.
  • the present inventors have conducted diligent research to operate artificial muscles that operate by receiving a liquid supply with high responsiveness and high accuracy. As a result, the present inventors have focused on pressure control that has not been applied to liquid-driven artificial muscles. Then, by adjusting the liquid to the target pressure required for the operation of the artificial muscle and supplying it to the artificial muscle, the driving pressure supplied to the artificial muscle is set to the target pressure within a short time from the setting of the target pressure. It was confirmed that they could be substantially matched. Therefore, in the robot device of the present disclosure, it is possible to operate the artificial muscle that operates by receiving the supply of the liquid with high responsiveness and high accuracy.
  • the robot device may include a pair of artificial muscles (M1, M2, M1-M6) that are antagonistically driven so as to move a drive target, and the pressure regulating device may be included.
  • the control device (10) may adjust the pressure.
  • the current applied to the electromagnetic unit (5e) may be controlled for each device (51, 52, 51B, 52B, 81, 82). This makes it possible to further improve the controllability of the artificial muscle.
  • the artificial muscle may include a tube T that expands in the radial direction and contracts in the axial direction in response to the supply of the liquid to the inside, and the pressure adjustment.
  • the device (51, 52, 51B, 52B, 81, 82) may supply the liquid to the inside of the tube T.
  • control device (10) derives the contraction force and the contraction rate of the tube (T) in response to the request to the artificial muscles (M1 and M2), and corresponds to the derived contraction force and the contraction rate.
  • the liquid pressure may be set to the target pressure (Preq1, Preq2). This makes it possible to accurately set the target pressure according to the demand for the artificial muscle.
  • the robot device may include a plurality of the artificial muscles (M1, M2, M1-M6), and the liquid supply device (1,1B) may be a single one.
  • the pressure adjusting device may be a linear solenoid valve (51, 52) including the spool (5s) and the electromagnetic portion (5e) and adjusting the original pressure from the pump (3) side.
  • the control device (10) may apply a current corresponding to the target pressures (Preq1, Preq2) to the solenoid portion (5e) of the linear solenoid valve (51, 52) by PWM control. ..
  • the liquid supplied to the artificial muscle can be adjusted to the target pressure with higher accuracy.
  • the pressure regulating device has a solenoid valve (51B, 52B) including the solenoid portion (5e) and the spool (8s), and is described by the action of a signal pressure from the solenoid valve (51B, 52B).
  • a control valve (81) that balances the force applied to the spool (8s) and the force applied to the spool (8s) by the action of the driving pressure to regulate the original pressure from the pump (3) side. , 82) and may be included.
  • the artificial muscles may be Macchiben type artificial muscles.
  • the liquid supply device of the present disclosure is a liquid supply device (1,1B) that supplies and discharges the liquid to at least one artificial muscle (M1, M2, M1-M6) that operates by receiving the supply of the liquid.
  • the liquid storage unit (2) for storing the liquid, the pump (3) for sucking and discharging the liquid from the liquid storage unit (2), the spool (5s, 80), and the spool (5s, 80) are moved.
  • a pressure regulating device that includes an electromagnetic part (5e) to cause the pump (3e) to regulate the original pressure from the pump (3) side to generate a driving pressure to the artificial muscles (M1, M2, M1-M6), at least.
  • the pressure device (51, 52, 51B, 52B, 81, 82) and the pressure adjusting device (51, 52, 51B, 52B, 81, 82) so that the driving pressure becomes the target pressure (Preq1, Preq2). It includes a control device that applies a current to the electromagnetic unit (5e).
  • the liquid supply device also makes it possible to operate the artificial muscle that operates by receiving the liquid supply with good responsiveness and high accuracy. Furthermore, by feeding back the driving pressure supplied to the artificial muscle to the pressure regulator, when an external force from other than the artificial muscle is applied to the driving target driven by the artificial muscle, the liquid in the artificial muscle due to the external force is applied. In addition to absorbing pressure fluctuations, it is possible to quickly supply the artificial muscle with a driving pressure according to the target pressure after the external force disappears.
  • the invention of the present disclosure can be used in the manufacturing industry of a robot device including at least one artificial muscle that operates by receiving a liquid supply, and a liquid supply device that supplies and discharges liquid to the artificial muscle.

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Abstract

本開示のロボット装置は、液体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉と、人工筋肉に液体を給排する液体供給装置とを含むロボット装置であって、液体供給装置は、液体を貯留する液体貯留部と、液体貯留部から液体を吸引して吐出するポンプと、スプールおよびスプールを移動させる電磁部を含み、ポンプ側からの元圧を調圧して人工筋肉への駆動圧を生成する調圧装置であって、少なくとも電磁部からスプールに付与される力と、駆動圧の作用によりスプールに付与される力とをバランスさせて元圧を調圧する調圧装置と、駆動圧が目標圧力になるように調圧装置の電磁部に電流を印加する制御装置とを含む。

Description

ロボット装置および液体供給装置
　本開示は、液体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉を含むロボット装置、および人工筋肉に液体を給排する液体供給装置に関する。
　従来、マッキベン型の人工筋肉を構成する流体圧アクチュエータとして、流体の圧力によって膨張および収縮する円筒状のチューブと、所定方向に配向されたコードを編み込んだ構造体であって当該チューブの外周面を覆うスリーブとを含むアクチュエータ本体部と、アクチュエータ本体部の軸方向において当該アクチュエータ本体部の端部を封止する封止機構とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる流体圧アクチュエータでは、チューブ内に流体を供給して当該チューブを径方向に膨張させると共に軸方向に収縮させて引張力を得ることができる。このような人工筋肉を構成する流体圧アクチュエータを収縮させる装置としては、チューブ内に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置が一般に知られている（例えば、特許文献２参照）。
　これに対して、近年では、上述のような流体圧アクチュエータを油圧等の液圧により駆動することが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。作動流体として作動油や水といった液体を用いた液圧アクチュエータによれば、モータや油圧シリンダに比べて力／自重比をより大きくすることが可能となる。そして、液圧アクチュエータの駆動装置としては、いわゆる油圧シリンダ等と同様に、チューブ内に供給される作動油の流量を制御して当該チューブに供給される作動油の圧力を調整するものが一般に用いられている。例えば、非特許文献２には、人工筋肉のチューブ内に油を供給する装置として、ポンプと、パイロット弁としての微粒子励振型制御弁により制御される高圧用流量制御弁とを含むものが記載されている。また、人工筋肉のチューブ内に油を供給する装置としては、圧力センサにより検出されるチューブへの供給油圧が要求値になるようにポンプの回転数すなわち吐出流量を制御するものも知られている。
特開２０１８－３５９３０号公報 特開２０１２－１２５８４７号公報
フルードパワーシステム　第50巻　第2号　2019年3月　第65-68頁 高圧人工筋用微粒子励振型制御弁の試作・評価　No. 19-2 Proceedings of the 2019 JSME Conference on Robotics and Mechatronics, Hiroshima, Japan, June 5-8, 2019
　しかしながら、上述のように圧力センサにより検出されるチューブへの供給液圧に基づいて流量制御弁あるいはポンプ（その吐出流量）をフィードバック制御した場合、チューブ内の液圧が要求値に達するまでに時間を要し、液圧アクチュエータを応答性よく作動させることが困難となる。また、液圧変化の応答性を向上させるために制御ゲインを大きくした場合、チューブに供給される液圧に振動が発生し、オーバーシュートやアンダーシュートを招いてしまう。すなわち、液圧アクチュエータの駆動装置としては、これまで充分な実用性をもったものが提案されておらず、液圧アクチュエータを応答性よく高精度に作動させることができる駆動装置が求められている。
　そこで、本開示は、液体の供給を受けて作動する人工筋肉を応答性よく高精度に作動させることを主目的とする。
　本開示のロボット装置は、液体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉と、前記人工筋肉に前記液体を給排する液体供給装置とを含むロボット装置であって、前記液体供給装置は、前記液体を貯留する液体貯留部と、前記液体貯留部から前記液体を吸引して吐出するポンプと、スプールおよび前記スプールを移動させる電磁部を含み、前記ポンプ側からの元圧を調圧して前記人工筋肉への駆動圧を生成する調圧装置であって、少なくとも前記電磁部からスプールに付与される力と、前記駆動圧の作用により前記スプールに付与される力とをバランスさせて前記元圧を調圧する調圧装置と、前記駆動圧が目標圧力になるように前記調圧装置の前記電磁部に電流を印加する制御装置とを含むものである。
　本発明者らは、液体の供給を受けて作動する人工筋肉を応答性よく高精度に作動させるべく鋭意研究を行った。その結果、本発明者らは、これまで液体駆動式の人工筋肉に適用されていない圧力制御に着目した。そして、液体を人工筋肉の動作に要求される目標圧力に調圧して当該人工筋肉に供給することで、人工筋肉に供給される駆動圧を目標圧力の設定から短時間のうちに当該目標圧力に実質的に一致させ得ることを確認した。従って、本開示のロボット装置では、液体の供給を受けて作動する人工筋肉を応答性よく高精度に動作させることが可能となる。
本開示の液体供給装置を示す概略構成図である。 本開示の液体供給装置の制御装置を示すブロック図である。 図２の制御装置により実行される制御ルーチンを例示するフローチャートである。 要求油圧設定マップを例示する説明図である。 本開示の液体供給装置における液体の要求油圧、実液圧、液圧アクチュエータのチューブの要求収縮率および実収縮率の時間変化を例示する説明図である。 第１の比較例における液体の指令流量、実流量、実液圧、液圧アクチュエータのチューブの要求収縮率および実収縮率の時間変化を例示する説明図である。 第２の比較例における液体の指令流量、実流量、要求油圧、実液圧、液圧アクチュエータのチューブの要求収縮率および実収縮率の時間変化を例示する説明図である。 第３の比較例における液体の指令流量、実流量、要求油圧、実液圧、液圧アクチュエータのチューブの要求収縮率および実収縮率の時間変化を例示する説明図である。 本開示の他の液体供給装置を示す概略構成図である。 複数の液圧アクチュエータを含む他のアクチュエータユニットを示す平面図である。 図１０のアクチュエータユニットを示す側面図である。
　次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
　図１は、本開示の液体供給装置１を示す概略構成図である。同図に示す液体供給装置１は、人工筋肉ユニットＡＭに含まれる２つの液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に作動油（液体）を給排して油圧により駆動する駆動装置である。人工筋肉ユニットＡＭは、図示するように、２つの液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に加えて、ベース部材Ｂと、ベース部材Ｂにより支持されたリンクＣと、リンクＣに固定または一体化された可動アームＡとを含む。そして、人工筋肉ユニットＡＭは、液体供給装置１と共に、例えばハンド部およびロボットアームを含む本開示のロボット装置を構成する。ただし、人工筋肉ユニットＡＭは、例えばドリルビット等の工具や例えばスイッチ等を押圧する押圧部材といったハンド部以外の要素が手先に取り付けられたロボットアームを含むロボット装置や、歩行ロボット、ウェアラブルロボット等を構成してもよい。人工筋肉ユニットＡＭの液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２は、何れもマッキベン型の人工筋肉を構成するものであって、本実施形態では、互いに同一の諸元を有する。各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２は、作動油の圧力によって膨張および収縮するチューブＴと、当該チューブＴを覆う編組スリーブＳとを含む。
　各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２のチューブＴは、高い耐油性をもった例えばゴム材等の弾性材により円筒状に形成されており、当該チューブＴの両端部は、封止部材により封止されている。チューブＴの一端側（図中下端側）の封止部材には、作動油の出入口が形成されており、チューブＴの他端側（図中上端側）の封止部材には、連結ロッドＲが固定されている。編組スリーブＳは、所定方向に配向された複数のコードを互いに交差するように編み込むことにより円筒状に形成されており、軸方向および径方向に収縮可能である。編組スリーブＳを形成するコードとしては、繊維コード、高強度繊維、極細のフィラメントによって構成される金属製コード等を採用することができる。かかる液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２のチューブＴ内に上記出入口から作動油を供給してチューブＴ内の作動油の圧力を高めることで、チューブＴは、編組スリーブＳの作用により径方向に膨張すると共に軸方向に収縮する。
　人工筋肉ユニットＡＭにおいて、各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２の一端側（作動油の出入口側）の封止部材は、ベース部材Ｂに例えばユニバーサルジョイント等の継手を介して連結されるか、あるいは当該ベース部材Ｂに固定される。また、各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２の連結ロッドＲの端部は、リンクＣの対応する端部に回動自在に連結される。更に、リンクＣの長手方向における中央部は、ベース部材Ｂにより回動自在に支持される。これにより、液圧アクチュエータＭ１のチューブＴ内の油圧と、液圧アクチュエータＭ２のチューブＴ内の油圧とを互いに異ならせることで、駆動対象としてのリンクＣおよび可動アームＡをベース部材Ｂに対して回動（移動）させて当該ベース部材Ｂに対するリンクＣおよび可動アームＡの回動角度を変化させると共に、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２から当該可動アームＡに力を伝達することが可能となる。本実施形態において、一対の液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２は、チューブＴが所定量（例えば、自然長の１０％程度）だけ軸方向に収縮した状態を初期状態として液体供給装置１からの油圧により拮抗駆動される。
　図１に示すように、液体供給装置１は、作動油を貯留する液体貯留部としてのタンク２と、ポンプ３と、当該ポンプ３により発生させられた油圧を蓄えるアキュムレータ（蓄圧器）４と、ポンプ３側からの元圧を調圧して対応する液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２への駆動圧を生成する調圧装置としての第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２と、第１および第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２と、第１および第２開閉弁７１，７２と、ポンプ３、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２並びに第１および第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２を制御する制御装置１０とを含む。ポンプ３は、例えば電動ポンプであり、タンク２から作動油を吸引して図示しないバルブボディに形成された油路（液体通路）Ｌ０に吐出する。また、アキュムレータ４は、ポンプ３の吐出口の近傍で油路（液体通路）Ｌ０に接続される。
　第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２は、制御装置１００により通電制御される電磁部５ｅやスプール５ｓ、スプール５ｓを電磁部５ｅ側（出力ポート５ｏ側から入力ポート５ｉ側、図１中上側）に付勢するスプリングＳＰ等を含み、バルブボディ内に配置される。また、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２は、バルブボディの油路Ｌ０に連通する入力ポート５ｉと、入力ポート５ｉと連通可能な出力ポート５ｏと、出力ポート５ｏに連通するフィードバックポート５ｆと、入力ポート５ｉおよび出力ポート５ｏと連通可能なドレンポート５ｄとを含む。本実施形態において、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２は、電磁部５ｅに電流が供給される際に開弁する常閉弁であり、各電磁部５ｅは、印加される電流に応じてスプール５ｓを軸方向に移動させる。これにより、電磁部５ｅ（コイル）への給電により当該電磁部５ｅからスプール５ｓに付与される推力と、スプリングＳＰの付勢力と、出力ポート５ｏからフィードバックポート５ｆに供給された油圧（駆動圧）の作用によりスプール５ｓに付与される電磁部５ｅ側への推力とをバランスさせることで、入力ポート５ｉに供給されたポンプ３側からの作動油を出力ポート５ｏから流出した作動油が所望の圧力になるように当該出力ポート５ｏから流出させることができる。また、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２のドレンポート５ｄは、図１に示すように、それぞれバルブボディに形成された油路Ｌ３を介してタンク２の内部（液体貯留部）に連通する。
　第１および第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２は、制御装置１０により通電制御される電磁部６ｅと、上記油路Ｌ０に連通する入力ポートと、出力ポートとをそれぞれ含む。第１および第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２は、電磁部６ｅへの通電に応じて入力ポートに供給されるポンプ３側からの作動油を出力ポートに流出させることにより信号圧を出力する。
　第１および第２開閉弁７１，７２は、図示しないスプールおよびスプリング７ｓを含む常閉型のスプールバルブであり、バルブボディ内に配置される。第１開閉弁７１は、バルブボディに形成された油路を介して第１リニアソレノイドバルブ５１の出力ポート５ｏに連通する入力ポート７ｉと、バルブボディに形成された油路Ｌ１を介して液圧アクチュエータＭ１（チューブＴ）の作動油の出入口に連通する出力ポート７ｏと、バルブボディに形成された油路を介して第１オンオフソレノイドバルブ６１の出力ポートに連通する信号圧入力ポート７ｃとを含む。また、第２開閉弁７２は、バルブボディに形成された油路を介して第２リニアソレノイドバルブ５２の出力ポート５ｏに連通する入力ポート７ｉと、バルブボディに形成された油路Ｌ２を介して液圧アクチュエータＭ２（チューブＴ）の作動油の出入口に連通する出力ポート７ｏと、バルブボディに形成された油路を介して第２オンオフソレノイドバルブ６２の出力ポートに連通する信号圧入力ポート７ｃとを含む。
　第１および第２開閉弁７１，７２のスプールは、信号圧入力ポート７ｃに第１または第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２から信号圧が供給されていない際に、スプリング７ｓの付勢力により入力ポート７ｉと出力ポート７ｏとの連通を遮断すると共に出力ポート７ｏすなわち油路Ｌ１またはＬ２を閉鎖する（図中破線参照）。また、第１および第２開閉弁７１，７２のスプールは、電磁部６ｅへの通電に応じて第１または第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２から信号圧が信号圧入力ポート７ｃに供給される際に、スプリング７ｓの付勢力に抗して入力ポート７ｉと出力ポート７ｏとを連通させる（図中実線参照）。
　液体供給装置１の制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータや各種ロジックＩＣ等（何れも図示省略）を含む。制御装置１０は、アキュムレータ４の下流側で油路Ｌ０における作動油の圧力を検出する圧力センサＰＳや、第１、第２リニアソレノイドバルブ５１，５２並びに第１、第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２の電源の電圧を検出する図示しない電圧センサ、人工筋肉ユニットＡＭに設けられた各種センサ等の検出値を入力する。
　また、制御装置１０には、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、ロジックＩＣといったハードウエアと、ＲＯＭにインストールされた各種プログラムといったソフトウェアとの少なくとも何れか一方により、演算処理部１１と、ポンプ３に接続されるポンプ駆動制御部１３と、第１リニアソレノイドバルブ５１に接続されるバルブ駆動制御部１４ａと、第２リニアソレノイドバルブ５２に接続されるバルブ駆動制御部１４ｂと、第１リニアソレノイドバルブ５１の電磁部５ｅを流れる電流を検出する電流検出部１５ａと、第２リニアソレノイドバルブ５２の電磁部５ｅを流れる電流を検出する電流検出部１５ｂと、第１オンオフソレノイドバルブ６１に接続されるバルブ駆動制御部１６ａと、第２オンオフソレノイドバルブ６２に接続されるバルブ駆動制御部１６ｂとが機能ブロック（モジュール）として構築される。
　制御装置１０の演算処理部１１は、圧力センサＰＳにより検出される油路Ｌ０における油圧が予め定められたポンプ駆動閾値以下になると、油路Ｌ０における油圧が予め定められたポンプ停止閾値に達するまで、ポンプ駆動制御部１３にポンプ駆動指令を送信する。また、演算処理部１１は、液圧アクチュエータＭ１の動作に要求される要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ１および液圧アクチュエータＭ２の動作に要求される要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ２とを設定する。更に、演算処理部１１は、要求油圧Ｐｒｅｑ１に対応した第１リニアソレノイドバルブ５１の電磁部５ｅに供給される電流の目標値である目標電流値Ｉｔａｇ１および要求油圧Ｐｒｅｑ２に対応した第２リニアソレノイドバルブ５２の電磁部５ｅに供給される電流の目標値である目標電流値Ｉｔａｇ２を算出する。
　また、演算処理部１１は、人工筋肉ユニットＡＭを作動させる間、第１および第２開閉弁７１，７２を開弁させるためのオン指令をバルブ駆動制御部１６ａおよび１６ｂに送信する。更に、演算処理部１１は、電流検出部１５ａおよび１５ｂにより検出される電流を監視し、例えば目標電流値から電流検出部１５ａおよび／または１５ｂにより検出された電流を減じた値が予め定められた閾値以上になると、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２の少なくとも何れか一方から液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２への作動油の供給に異常が発生したとみなし、第１および第２開閉弁７１，７２を閉弁させるためのオフ指令をバルブ駆動制御部１６ａ，１６ｂに送信する。
　制御装置１０のポンプ駆動制御部１３は、演算処理部１１からポンプ駆動指令を受信する間、タンク２から作動油を吸引して吐出するようにポンプ３を制御（デューティ制御）する。すなわち、ポンプ３は、圧力センサＰＳにより検出される油路Ｌ０における油圧が予め定められた目標圧に維持されるように間欠的に駆動され、ポンプ３の停止中には、アキュムレータ４に蓄えられた作動油が油路Ｌ０に流入することで当該油路のＬ０の油圧（元圧）が目標圧に維持される。これにより、ポンプ３の消費電力を削減することが可能となる。
　制御装置１０のバルブ駆動制御部１４ａおよび１４ｂは、目標電圧設定部と、ＰＷＭ信号生成部と、ソレノイド駆動回路とを含む。バルブ駆動制御部１４ａの目標電圧設定部は、第１リニアソレノイドバルブ５１の電磁部５ｅに印加される電圧の目標値である目標電圧Ｖｔａｇ１を算出する。また、バルブ駆動制御部１４ｂの目標電圧設定部は、第２リニアソレノイドバルブ５２の電磁部５ｅに印加される電圧の目標値である目標電圧Ｖｔａｇ２を設定する。より詳細には、各目標電圧設定部は、目標電流値Ｉｔａｇ１またはＩｔａｇ２と、作動油の温度を考慮して目標電圧Ｖｔａｇ１またはＶｔａｇ２の前回値と目標電流値Ｉｔａｇ１またはＩｔａｇ２とから算出される電磁部ＥＭの抵抗値（推定値）との積をフィードフォワード電圧として算出する。また、各目標電圧設定部は、目標電流値Ｉｔａｇ１またはＩｔａｇ２と電流検出部１５ａまたは１５ｂにより検出された電流との差分に基づくＰＩ制御あるいはＰＩＤ制御によりフィードバック電圧を算出する。そして、各目標電圧設定部は、フィードフォワード電圧とフィードバック電圧とを合成した目標電圧Ｖｔａｇ１またはＶｔａｇ２を出力する。ただし、目標電圧設定部は、フィードフォワード制御のみにより目標電圧を設定するものであってもよい。
　バルブ駆動制御部１４ａおよび１４ｂのＰＷＭ信号生成部は、目標電圧Ｖｔａｇ１またはＶｔａｇ２をＰＷＭ信号に変換する。バルブ駆動制御部１４ａおよび１４ｂの駆動回路は、それぞれ例えば２つのスイッチング素子（トランジスタ）を含むと共に対応するＰＷＭ信号生成部からのＰＷＭ信号に従って第１または第２リニアソレノイドバルブ５１，５２の電磁部５ｅに電流を印加する。これにより、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２は、要求油圧（目標電流）に応じた油圧を発生するように制御される。
　制御装置１０のバルブ駆動制御部１６ａおよび１６ｂは、演算処理部１１からオン指令を受信する間、第１または第２開閉弁７１，７２への信号圧を出力するように対応する第１または第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２の電磁部６ｅに電流を供給する。また、バルブ駆動制御部１６ａおよび１６ｂは、演算処理部１１からオフ指令を受信すると、第１または第２開閉弁７１，７２への信号圧の出力を停止させるべく、対応する第１または第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２の電磁部６ｅに対する電流の供給を停止させる。
　続いて、図３から図５等を参照しながら、液体供給装置１から各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に作動油を供給して人工筋肉ユニットＡＭを作動させる手順について説明する。
　図３は、人工筋肉ユニットＡＭへの動作要求に応じて制御装置１０により実行される制御ルーチンを例示するフローチャートである。なお、液体供給装置１から各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に作動油を供給して人工筋肉ユニットＡＭを作動させる際には、制御装置１０により第１および第２開閉弁７１，７２が開弁させられる。そして、制御装置１０の演算処理部１１は、人工筋肉ユニットＡＭの可動アームＡの動作要求を当該人工筋肉ユニットＡＭの図示しない制御装置から受け取った際に図３の制御ルーチンを開始する。
　図３のルーチンの開示に際し、制御装置１０の演算処理部１１は、液圧アクチュエータＭ１の動作に要求される回転トルクおよび回動角度と、液圧アクチュエータＭ２の動作に要求される回転トルクおよび回動角度とを算出する（ステップＳ１００）。更に、演算処理部１１は、ステップＳ１００にて算出した回転トルクおよび回動角度から、液圧アクチュエータＭ１に対する要求収縮率および要求収縮力と、液圧アクチュエータＭ２に対する要求収縮力および要求収縮率とを導出する（ステップＳ１１０）。収縮率は、それぞれ該当する液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２のチューブＴの軸方向における自然長に対する収縮したチューブＴの軸長の割合を示し、収縮力は、チューブＴの収縮により発生する力を示す。
　次いで、演算処理部１１は、ステップＳ１１０にて算出した要求収縮力および要求収縮率に基づいて、液圧アクチュエータＭ１の動作に要求される要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ１と、液圧アクチュエータＭ２の動作に要求される要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ２とを設定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０において、演算処理部１１は、図４に例示する要求油圧設定マップからステップＳ１１０にて算出した液圧アクチュエータＭ１の要求収縮力および要求収縮率に対応した圧力を導出して要求油圧Ｐｒｅｑ１に設定する。また、演算処理部１１は、当該要求油圧設定マップからステップＳ１１０にて算出した液圧アクチュエータＭ２の要求収縮力および要求収縮率に対応した圧力を導出して要求油圧Ｐｒｅｑ２に設定する。図４の要求油圧設定マップは、人工筋肉としての液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２の静特性を示すものであり、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に供給される油圧ごとに、チューブＴの収縮率と当該チューブＴが発生する収縮力との関係を規定するように予め実験・解析を経て作成されたものである。
　ステップＳ１２０にて第１および第２液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２の要求油圧Ｐｒｅｑ１，要求油圧Ｐｒｅｑ２を設定した後、演算処理部１１は、要求油圧Ｐｒｅｑ１に対応した目標電流値Ｉｔａｇ１と、要求油圧Ｐｒｅｑ２に対応した目標電流値Ｉｔａｇ２とを算出する（ステップＳ１３０）。そして、演算処理部１１は、目標電流値Ｉｔａｇ１をバルブ駆動制御部１４ａに与えると共に、目標電流値Ｉｔａｇ２をバルブ駆動制御部１４ｂに与え（ステップＳ１４０）、図３のルーチンを一旦終了させる。
　これにより、バルブ駆動制御部１４ａにより目標電流値Ｉｔａｇ１に応じた電流が第１リニアソレノイドバルブ５１の電磁部５ｅに印加されることで、当該第１リニアソレノイドバルブ５１が要求油圧Ｐｒｅｑ１に応じた油圧すなわち駆動圧を生成するように制御される。また、バルブ駆動制御部１４ｂにより目標電流値Ｉｔａｇ２に応じた電流が第２リニアソレノイドバルブ５２の電磁部５ｅに印加されることで、当該第２リニアソレノイドバルブ５２が要求油圧Ｐｒｅｑ２に応じた油圧すなわち駆動圧を生成するように制御される。第１リニアソレノイドバルブ５１により調圧された作動油は、第１開閉弁７１および油路Ｌ１を介して液圧アクチュエータＭ１のチューブＴに供給され、第２リニアソレノイドバルブ５２により調圧された作動油は、第２開閉弁７２および油路Ｌ２を介して液圧アクチュエータＭ２のチューブＴに供給される。
　上述のように、液体供給装置１は、作動油を各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２の動作に要求される要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２に調圧し、各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２のチューブＴ内に供給するものである。すなわち、本発明者らは、人工筋肉としての液圧アクチュエータを応答性よく高精度に作動させるべく鋭意研究を行い、その結果、これまで液体駆動式の人工筋肉に適用されていない圧力制御に着目した。そして、本発明者らは、作動油を要求油圧（目標圧力）に調圧してチューブ内に供給することで、図５に示すように、要求油圧の設定から短時間のうちに、チューブに供給される作動油の実油圧が要求油圧に実質的に一致し、実油圧に速やかに追従してチューブの実収縮率が要求収縮率に実質的に一致することを確認した。
　ここで、流量制御弁により作動油の流量を調整してチューブ内に供給する場合、図６に示すように、流量制御弁から流出する液体の流量（実流量）は指令流量に速やかに実質的に一致するものの、チューブに供給される作動油の実油圧は図中破線で示すように変化し、当該チューブの実収縮率が要求収縮率から乖離してしまう。また、例えばチューブに供給される作動油の実油圧を圧力センサにより検出すると共に、実油圧が要求油圧に一致するように流量制御弁をフィードバック制御しても、図７に示すように、チューブに供給される作動油の実油圧が要求油圧に達するまでに時間を要し、チューブの実収縮率が要求収縮率に実質的に一致するまでには更に時間を要する。また、油圧および収縮率の変化の応答性を向上させるために制御ゲインを大きくした場合は、図８に示すように、チューブに供給される油圧および当該チューブの収縮率に振動が発生し、オーバーシュートやアンダーシュートを招いてしまう。
　従って、図５－図８から、作動油を液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２の動作に要求される要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２に調圧してチューブＴ内に供給すれば、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２を応答性よく高精度に作動させ得ることが理解されよう。すなわち、液体供給装置１によれば、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２のチューブＴを要求に応じて応答性よく高精度に軸方向に収縮させ、可動アームＡの回動角度や液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２から当該可動アームＡに伝達される力を精度よく調整することが可能となる。
　また、液体供給装置１０の第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２は、電磁部５ｅからスプール５ｓに付与される推力と、スプリングＳＰの付勢力と、出力ポート５ｏからフィードバックポート５ｆに供給された油圧（駆動圧）の作用によりスプール５ｓに付与される推力とをバランスさせてポンプ３側からの元圧を調圧する。このように、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に供給される油圧である駆動圧を第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２にフィードバックすることで、人工筋肉としての液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２により駆動されるリンクＣあるいは可動アームＡに当該液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２以外からの外力が加えられたときに、当該外力による液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２のチューブＴの体積変化に応じた油圧の変動を吸収することができる。加えて、当該外力が無くなった後には、速やかに要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２に応じた駆動圧を液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に供給することが可能となる。
　更に、本開示のロボット装置を構成する人工筋肉ユニットＡＭは、駆動対象としてのリンクＣおよび可動アームＡをベース部材Ｂに対して回動（移動）させるように拮抗駆動される一対の人工筋肉としての液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２を含む。また、一対の液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２の各々に対して、調圧装置として第１または第２リニアソレノイドバルブ５１，５２が設けられる。更に、制御装置１０は、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２ごとに電磁部５ｅに印加される電流を制御する。これにより、人工筋肉としての各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２の制御性をより向上させることが可能となる。
　また、液体供給装置１の制御装置１０は、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２への要求に応じたチューブＴに対する要求収縮力および要求収縮率を導出し、要求収縮力および要求収縮率に対応した油圧を要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２に設定する（図３のステップＳ１１０，Ｓ１２０）。これにより、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２への要求に応じて要求油圧Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２を精度よく設定することが可能となる。
　更に、液体供給装置１は、作動油を貯留するタンク２から当該作動油を吸引して吐出する単一のポンプ３と、ポンプ３側からの作動油を調圧して対応する液圧アクチュエータＭ１またはＭ２のチューブＴ内に供給する第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２とを含む。
　これにより、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２のチューブＴに供給される作動油（駆動圧）を精度よく要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２に調圧すると共に、複数の液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に作動油を供給する液体供給装置１のコストやサイズを例えば液圧アクチュエータごとにポンプを含む液体供給装置に比べて大幅に削減することが可能となる。
　また、液体供給装置１の制御装置１０は、ＰＷＭ制御により要求油圧（目標圧力）Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２に応じた電流を第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２の電磁部５ｅに印加する。これにより、各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２のチューブＴに供給される作動油をより一層精度よく要求油圧Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２に調圧することが可能となる。
　更に、制御装置１０は、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２の電磁部５ｅの少なくとも何れか一方の通電異常を検出すると、第１および／または第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２からの信号圧の出力を停止させるべく、上記オフ指令をバルブ駆動制御部１６ａおよび／または１６ａに送信する。
　これにより、第１および／または第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２からの信号圧の出力停止に応じて第１および第２開閉弁７１，７２の少なくとも何れか一方が閉弁し、当該チューブＴからの作動油の流出を規制する。従って、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２の少なくとも何れかからチューブＴへの作動油の供給に異常が発生しても、チューブＴの状態の急変を抑えて液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２により駆動される可動アームＡの意図しない動作の発生を良好に抑制することができる。この結果、液体供給装置１によれば、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２すなわち人工筋肉ユニットＡＭを適正かつ安全に作動させることが可能となる。
　また、液体供給装置１では、図１に示すように、第１開閉弁７１が第１リニアソレノイドバルブ５１の出力ポート５ｏと液圧アクチュエータＭ１のチューブＴとの間に配置され、第２開閉弁７２が第２リニアソレノイドバルブ５２の出力ポート５ｏと液圧アクチュエータＭ２のチューブＴとの間に配置される。これにより、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２の少なくとも何れか一方からチューブＴへの作動油の供給に異常が発生した際に当該チューブＴからの液体の流出を極めて良好に抑制することが可能となる。
　更に、液体供給装置１において、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２は、電磁部５ｅに電流が供給された際に開弁する常閉弁であり、第１および第２開閉弁７１，７２は、第１および第２オンオフソレノイドバルブ６１，６２の電磁部６ｅに電流が供給された際に開弁する常閉弁である。これにより、電源失陥により第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２から液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２のチューブＴへの作動油の供給が断たれた際に、速やかに第１および第２開閉弁７１，７２を閉弁させて各チューブＴからの作動油の流出を規制することが可能となる。
　図９は、本開示の他の液体供給装置１Ｂを示す概略構成図である。なお、液体供給装置１Ｂの構成要素のうち、上述の液体供給装置１と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　図４に示す液体供給装置１Ｂは、液圧アクチュエータＭ１に対応した調圧装置として、電磁部５ｅに供給される電流に応じた信号圧を出力する常閉型の第１リニアソレノイドバルブ５１Ｂと、第１リニアソレノイドバルブ５１Ｂからの信号圧に応じてポンプ３側からの作動油（元圧）を調圧する第１コントロールバルブ８１とを含み、液圧アクチュエータＭ２に対応した調圧装置として、電磁部５ｅに供給される電流に応じた信号圧を出力する常閉型の第２リニアソレノイドバルブ５２Ｂと、第２リニアソレノイドバルブ５２Ｂからの信号圧に応じてポンプ３側からの作動油（元圧）を調圧する第２コントロールバルブ８２とを含む。第１および第２コントロールバルブ８１，８２は、スプール８０およびスプリング８ｓを含む常閉型のスプールバルブであり、バルブボディ内に配置される。
　第１コントロールバルブ８１は、バルブボディに形成された油路Ｌ０に連通する入力ポート８ｉと、バルブボディに形成された油路Ｌ１Ｂを介して液圧アクチュエータＭ１（チューブＴ）の作動油の出入口に連通する出力ポート８ｏと、出力ポート８ｏに連通するフィードバックポート８ｆと、バルブボディに形成された油路を介して第１リニアソレノイドバルブ５１Ｂの出力ポート５ｏに連通する信号圧入力ポート８ｃと、バルブボディに形成された油路Ｌ３Ｂを介してタンク２の内部に連通するドレンポート８ｄとを含む。また、第２コントロールバルブ８２は、バルブボディに形成された油路Ｌ０に連通する入力ポート８ｉと、バルブボディに形成された油路Ｌ２Ｂを介して液圧アクチュエータＭ２（チューブＴ）の作動油の出入口に連通する出力ポート８ｏと、出力ポート８ｏに連通するフィードバックポート８ｆと、バルブボディに形成された油路を介して第２リニアソレノイドバルブ５２Ｂの出力ポート５ｏに連通する信号圧入力ポート８ｃと、バルブボディに形成された油路Ｌ３Ｂを介してタンク２の内部に連通するドレンポート８ｄとを含む。
　第１および第２コントロールバルブ８１，８２は、電磁部５ｅは印加される電流に応じた第１または第２リニアソレノイドバルブ５１，５２からの信号圧によりスプリング８ｓの付勢力に抗してスプール８０を軸方向に移動させる。これにより、信号圧の作用によりスプール８０に付与される推力と、スプリング８ｓの付勢力と、出力ポート８ｏからフィードバックポート８ｆに供給された油圧（駆動圧）によりスプール８ｓに作用する推力とをバランスさせることで、入力ポート８ｉに供給されたポンプ３側からの作動油の一部を出力ポート８ｏから流出した作動油が所望の圧力になるように当該出力ポート８ｏから流出させることができる。
　なお、上記液体供給装置１において、第１オンオフソレノイドバルブ６１および第１開閉弁７１または７１Ｂが電磁部により開閉される弁体を含む２方向電磁弁で置き換えられてもよく、第２オンオフソレノイドバルブ６２および第２開閉弁７２または７２Ｂが電磁部により開閉される弁体を含む２方向電磁弁で置き換えられてもよい。また、上記液体供給装置１，１Ｂは、信号圧出力バルブから信号圧に応じてポンプ３からの作動油を調圧して油路Ｌ０に供給するレギュレータバルブ（調圧弁）を含むものであってもよい。
　また、液体供給装置１，１Ｂは、水等の作動油以外の液体を液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に供給するものであってもよく、単一または３つ以上の液圧アクチュエータに液体を給排するように構成されてもよい。更に、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２は、対応する液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２に供給される液圧（油圧）が目標圧力になるように制御される流量制御弁で置き換えられてもよい。また、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２の少なくとも何れか１つは、常開弁であってもよい。この場合、当該常開弁は、電磁部からの推力および当該電磁部からの推力と同方向に作用するようにフィードバックポートに供給された液圧による推力を、スプリングの付勢力とバランスさせるものであってもよい。そして、第１および第２リニアソレノイドバルブ５１，５２の少なくとも何れか１つは、専用のフィードバックポートをもたず、スプールを収容するスリーブの内側で出力圧をフィードバック圧としてスプールに作用させるように構成されたものであってもよい（例えば、特開２０２０－４１６８７号公報参照）。
　更に、上記実施形態において、人工筋肉としての液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２は、内部に作動油が供給されると共に当該内部の油圧の上昇に応じて径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブＴと、当該チューブＴを覆う編組スリーブＳとを含むマッキベン型の人工筋肉であるが、人工筋肉ユニットＡＭにおける液圧アクチュエータＭの構成は、これに限られるものではない。すなわち、液圧アクチュエータＭは、液体が供給された際に径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブを含むものであればよく、例えば弾性体により形成された内側筒状部材と、弾性体により形成されると共に内側筒状部材の外側に同軸に配置され外側筒状部材と、内側筒状部材と外側筒状部材との間に配置された繊維層とを含む軸方向繊維強化型の液圧アクチュエータ（例えば、特開２０１１－１３７５１６号参照）であってもよい。
　また、液体供給装置１，１Ｂは、図１０および図１１に例示するような３つ以上の液圧アクチュエータを含む人工筋肉ユニットＡＭＢに液体を供給するように構成されてもよい。図１０および図１１に示す人工筋肉ユニットＡＭＢは、６つの液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５およびＭ６と、アームＡＢと、リンクＣＢと、図示しないベース部材により回転自在に支持される円盤状の回転部材Ｄとを含むものである。図示するように、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、回転部材Ｄの回転軸（図１１における一点鎖線参照）を中心とする円周上に９０°間隔で配列される。
　また、各液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の連結ロッドＲとは反対側の封止部材は、回転部材Ｄに固定される。更に、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２，Ｍ３およびＭ４の連結ロッドＲの先端は、ユニバーサルジョイントを介してリンクＣＢにそれぞれ連結される。液圧アクチュエータＭ５およびＭ６は、互いに平行かつ液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２，Ｍ３およびＭ４と直交するようにベース部材に固定される。また、液圧アクチュエータＭ５およびＭ６の連結ロッドＲの先端は、ユニバーサルジョイントを介して回転部材Ｄにそれぞれ連結される。更に、リンクＣＢには、アームＭＢが例えば当該リンクＣＢの中心軸と同軸に延在するように固定される。
　かかる人工筋肉ユニットＡＭＢでは、液圧アクチュエータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５およびＭ６を選択的に収縮させることで、アームＡＢを図１０および図１１におけるｘ軸、およびｙ軸の周りに回動させると共に、ｚ軸の周りに回転させることができる。すなわち、アクチュエータＸＢを用いることで、例えば３自由度の関節機構等を構成することができる。そして、上述の液体供給装置１，１Ｂに６つのリニアソレノイドバルブ（および６つのコントロールバルブ）を設けることで、当該液体供給装置１，１Ｂによって液圧アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴを要求に応じて応答性よく高精度に軸方向に収縮させ、アームＡＢの位置や液圧アクチュエータＭ１－Ｍ６から当該アームＡＢに伝達される力を精度よく調整することが可能となる。
　以上説明したように、本開示のロボット装置は、液体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）と、前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）に前記液体を給排する液体供給装置（１，１Ｂ）とを含むロボット装置（ＡＭ，ＡＭＢ）であって、前記液体供給装置（１，１Ｂ）は、前記液体を貯留する液体貯留部（２）と、前記液体貯留部（２）から前記液体を吸引して吐出するポンプ（３）と、スプール（５ｓ，８０）および前記スプール（５ｓ，８０）を移動させる電磁部（５ｅ）を含み、前記ポンプ（３）側からの元圧を調圧して前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）への駆動圧を生成する調圧装置であって、少なくとも前記電磁部（５ｅ）からスプール（５ｓ，８０）に付与される力と、前記駆動圧の作用により前記スプール（５ｓ，８０）に付与される力とをバランスさせて前記元圧を調圧する調圧装置（５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ，８１，８２）と、前記駆動圧が目標圧力（Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２）になるように前記調圧装置（５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ，８１，８２）の前記電磁部（５ｅ）に電流を印加する制御装置とを含むものである。
　本発明者らは、液体の供給を受けて作動する人工筋肉を応答性よく高精度に作動させるべく鋭意研究を行った。その結果、本発明者らは、これまで液体駆動式の人工筋肉に適用されていない圧力制御に着目した。そして、液体を人工筋肉の動作に要求される目標圧力に調圧して当該人工筋肉に供給することで、人工筋肉に供給される駆動圧を目標圧力の設定から短時間のうちに当該目標圧力に実質的に一致させ得ることを確認した。従って、本開示のロボット装置では、液体の供給を受けて作動する人工筋肉を応答性よく高精度に動作させることが可能となる。更に、人工筋肉に供給される駆動圧を調圧装置にフィードバックすることで、人工筋肉により駆動される駆動対象に当該人工筋肉以外からの外力が加えられたときに、当該外力による人工筋肉における液圧の変動を吸収すると共に、外力が無くなった後に速やかに目標圧力に応じた駆動圧を人工筋肉に供給することができる。
　また、前記ロボット装置（ＡＭ，ＡＭＢ）は、駆動対象を移動させるように拮抗駆動される一対の前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）を含むものであってもよく、前記調圧装置（５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ，８１，８２）は、前記一対の前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）の各々に設けられてもよく、前記制御装置（１０）は、前記調圧装置（５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ，８１，８２）ごとに前記電磁部（５ｅ）に印加される電流を制御するものであってもよい。これにより、人工筋肉の制御性をより向上させることが可能となる。
　更に、前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）は、内部への液体の供給に応じて径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブＴを含むものであってもよく、前記調圧装置（５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ，８１，８２）は、前記チューブＴの前記内部に前記液体を供給するものであってもよい。
　また、前記制御装置（１０）は、前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２）への要求に応じた前記チューブ（Ｔ）の収縮力および収縮率を導出し、導出した前記収縮力および前記収縮率に対応した液圧を前記目標圧力（Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２）に設定するものであってもよい。これにより、人工筋肉への要求に応じて目標圧力を精度よく設定することが可能となる。
　更に、前記ロボット装置（ＡＭ，ＡＭＢ）は、複数の前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）を含むものであってもよく、前記液体供給装置（１，１Ｂ）は、単一の前記ポンプ（３）と、それぞれ前記ポンプ（３）側からの前記元圧を調圧して対応する前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）に供給する複数の前記調圧装置（５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ，８１，８２）とを含むものであってもよい。これにより、複数の人工筋肉に液体を供給する液体供給装置のコストやサイズを例えば人工筋肉ごとにポンプを含む液体供給装置に比べて大幅に削減することが可能となる。
　また、前記調圧装置は、前記スプール（５ｓ）および前記電磁部（５ｅ）を含むと共に前記ポンプ（３）側からの前記元圧を調圧するリニアソレノイドバルブ（５１，５２）であってもよく、前記制御装置（１０）は、ＰＷＭ制御により前記目標圧力（Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２）に応じた電流を前記リニアソレノイドバルブ（５１，５２）の前記電磁部（５ｅ）に印加するものであってもよい。これにより、人工筋肉に供給される液体をより一層精度よく目標圧力に調圧することが可能となる。
　更に、前記調圧装置は、前記電磁部（５ｅ）を含むソレノイドバルブ（５１Ｂ，５２Ｂ）と、前記スプール（８ｓ）を有すると共に、前記ソレノイドバルブ（５１Ｂ，５２Ｂ）からの信号圧の作用により前記スプール（８ｓ）に付与される力と、前記駆動圧の作用により前記スプール（８ｓ）に付与される力とをバランスさせて前記ポンプ（３）側からの前記元圧を調圧するコントロールバルブ（８１，８２）とを含むものであってもよい。
　また、前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２、Ｍ１－Ｍ６）は、マッキベン型の人工筋肉であってもよい。
　本開示の液体供給装置は、液体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）に前記液体を給排する液体供給装置（１，１Ｂ）であって、前記液体を貯留する液体貯留部（２）と、前記液体貯留部（２）から前記液体を吸引して吐出するポンプ（３）と、スプール（５ｓ，８０）および前記スプール（５ｓ，８０）を移動させる電磁部（５ｅ）を含み、前記ポンプ（３）側からの元圧を調圧して前記人工筋肉（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ１－Ｍ６）への駆動圧を生成する調圧装置であって、少なくとも前記電磁部（５ｅ）からスプール（５ｓ，８０）に付与される力と、前記駆動圧の作用により前記スプール（５ｓ，８０）に付与される力とをバランスさせて前記元圧を調圧する調圧装置（５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ，８１，８２）と、前記駆動圧が目標圧力（Ｐｒｅｑ１，Ｐｒｅｑ２）になるように前記調圧装置（５１，５２，５１Ｂ，５２Ｂ，８１，８２）の前記電磁部（５ｅ）に電流を印加する制御装置とを含むものである。
　かかる液体供給装置によっても、液体の供給を受けて作動する人工筋肉を応答性よく高精度に動作させることが可能となる。更に、人工筋肉に供給される駆動圧を調圧装置にフィードバックすることで、人工筋肉により駆動される駆動対象に当該人工筋肉以外からの外力が加えられたときに、当該外力による人工筋肉における液圧の変動を吸収すると共に、外力が無くなった後に速やかに目標圧力に応じた駆動圧を人工筋肉に供給することができる。
　そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。
　本開示の発明は、液体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉を含むロボット装置、および人工筋肉に液体を給排する液体供給装置の製造産業等において利用可能である。

Claims (12)

  1. 　液体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉と、前記人工筋肉に前記液体を給排する液体供給装置とを含むロボット装置であって、
    　前記液体供給装置は、
    　前記液体を貯留する液体貯留部と、
    　前記液体貯留部から前記液体を吸引して吐出するポンプと、
    　スプールおよび前記スプールを移動させる電磁部を含み、前記ポンプ側からの元圧を調圧して前記人工筋肉への駆動圧を生成する調圧装置であって、少なくとも前記電磁部からスプールに付与される力と、前記駆動圧の作用により前記スプールに付与される力とをバランスさせて前記元圧を調圧する調圧装置と、
    　前記駆動圧が目標圧力になるように前記調圧装置の前記電磁部に電流を印加する制御装置と、
    　を備えるロボット装置。
  2. 　請求項１に記載のロボット装置において、
    　駆動対象を移動させるように拮抗駆動される一対の前記人工筋肉を含み、
    　前記調圧装置は、前記一対の前記人工筋肉の各々に設けられ、前記制御装置は、前記調圧装置ごとに前記電磁部に印加される電流を制御するロボット装置。
  3. 　請求項１または２に記載のロボット装置において、
    　前記人工筋肉は、内部への液体の供給に応じて径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブを含み、前記調圧装置は、前記チューブの前記内部に前記液体を供給するロボット装置。
  4. 　請求項３に記載のロボット装置において、
    　前記制御装置は、前記人工筋肉への要求に応じた前記チューブの収縮力および収縮率を導出し、導出した前記収縮力および前記収縮率に対応した液圧を前記目標圧力に設定するロボット装置。
  5. 　請求項１から４の何れか一項に記載のロボット装置において、
    　複数の前記人工筋肉を含み、
    　前記液体供給装置は、単一の前記ポンプと、それぞれ前記ポンプ側からの前記元圧を調圧して対応する前記人工筋肉に供給する複数の前記調圧装置とを含むロボット装置。
  6. 　請求項１から５の何れか一項に記載のロボット装置において、
    　前記調圧装置は、前記スプールおよび前記電磁部を含むと共に前記ポンプ側からの前記元圧を調圧するリニアソレノイドバルブであり、
    　前記制御装置は、ＰＷＭ制御により前記目標圧力に応じた電流を前記リニアソレノイドバルブの前記電磁部に印加するロボット装置。
  7. 　請求項１から５の何れか一項に記載のロボット装置において、
    　前記調圧装置は、
    　前記電磁部を含むソレノイドバルブと、
    　前記スプールを有すると共に、前記ソレノイドバルブからの信号圧の作用により前記スプールに付与される力と、前記駆動圧の作用により前記スプールに付与される力とをバランスさせて前記ポンプ側からの前記元圧を調圧するコントロールバルブとを含むロボット装置。
  8. 　液体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉に前記液体を給排する液体供給装置であって、
    　前記液体を貯留する液体貯留部と、
    　前記液体貯留部から前記液体を吸引して吐出するポンプと、
    　スプールおよび前記スプールを移動させる電磁部を含み、前記ポンプ側からの元圧を調圧して前記人工筋肉への駆動圧を生成する調圧装置であって、少なくとも前記電磁部からスプールに付与される力と、前記駆動圧の作用により前記スプールに付与される力とをバランスさせて前記元圧を調圧する調圧装置と、
    　前記駆動圧が目標圧力になるように前記調圧装置の前記電磁部に電流を印加する制御装置と、
    　を備える液体供給装置。
  9. 　請求項８に記載の液体供給装置において、
    　前記調圧装置は、駆動対象を移動させるように拮抗駆動される一対の前記人工筋肉ごとに設けられ、前記制御装置は、前記調圧装置ごとに前記電磁部に印加される電流を制御する液体供給装置。
  10. 　請求項８または９に記載の液体供給装置において、
    　前記人工筋肉は、内部への液体の供給に応じて径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブを含み、前記調圧装置は、前記チューブの前記内部に前記液体を供給する液体供給装置。
  11. 　請求項１０に記載の液体供給装置において、
    　前記制御装置は、前記人工筋肉への要求に応じた前記チューブの収縮力および収縮率を導出し、導出した前記収縮力および前記収縮率に対応した液圧を前記目標圧力に設定する液体供給装置。
  12. 　請求項８から１１の何れか一項に記載の液体供給装置において、
    　前記液体供給装置は、単一の前記ポンプと、それぞれ前記ポンプ側からの前記元圧を調圧して複数の前記人工筋肉の対応する１つに供給する複数の前記調圧装置とを含む液体供給装置。
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