WO2023038056A1 - ロボット構成モジュール、ロボット - Google Patents

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WO2023038056A1
WO2023038056A1 PCT/JP2022/033562 JP2022033562W WO2023038056A1 WO 2023038056 A1 WO2023038056 A1 WO 2023038056A1 JP 2022033562 W JP2022033562 W JP 2022033562W WO 2023038056 A1 WO2023038056 A1 WO 2023038056A1
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WO
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axis direction
voxels
robot
deformation
plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/033562
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
純 小川
智晴 森
洋輔 渡邉
勝 川上
英光 古川
Original Assignee
国立大学法人山形大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions

Definitions

  • the present invention relates to robot configuration modules and robot parts.
  • a robot that is configured by connecting multiple modular units and can be reconfigured to have different structures by changing the arrangement of the modular units is known. According to such a modular reconfigurable robot, the robot can be reconfigured according to the task. Also known are soft robots composed of flexible materials. Soft robots have an infinite degree of freedom for deformation and can move like living things.
  • Non-Patent Document 1 soft modular robots with the characteristics of these modular reconfigurable robots and the characteristics of soft robots have been developed.
  • a plurality of hollow silicone voxels are connected by magnets, and the movement of the robot is controlled by pressurizing or decompressing each silicone voxel with air pressure.
  • each voxel can only be deformed by expanding or contracting only by pressurizing or depressurizing each silicone voxel, and the degree of freedom of movement of the robot is not high.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to realize a modular soft robot with a high degree of freedom of movement.
  • One aspect of the present invention is a robot configuration module that configures at least a part of a robot, comprising: a polyhedral casing that can contract according to the discharge of a working fluid from an internal space; and a deformation regulating member for regulating the deformation of the robot structuring module when the working fluid is discharged, and a robot structuring module capable of constituting at least part of a robot by connecting a plurality of robot structuring modules.
  • the outer shape of the casing is rectangular parallelepiped or cubic, and the shape of the deformation regulating member before deformation is similar to the outer shape of the casing.
  • the deformation regulating member has different elasticity in at least one of the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction, which are orthogonal to each other, with respect to the elasticity in the other directions.
  • the deformation regulating member when the deformation regulating member is compressed in one of the mutually orthogonal X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction, it undergoes shear deformation in any one of the other axial directions. is configured to
  • the deformation regulating member when the deformation regulating member is compressed in one of the mutually orthogonal X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, it bends in any one of the other axial directions. is configured as
  • the deformation defining members are arranged perpendicularly to the XY plane along the XY plane defined by the mutually orthogonal X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction.
  • a first layer made up of first plate-shaped portions and a second layer made up of a plurality of second plate-shaped portions arranged perpendicular to the XY plane along the XY plane are alternately arranged along the Z-axis It is configured by being laminated in the direction.
  • the first plate-like portion and the second plate-like portion are arranged so as to form a plurality of rectangular lattices when viewed from the Z-axis direction.
  • the first plate-shaped portion and the second plate-shaped portion have diagonal lines along the X-axis direction and the Y-axis direction, and the length of the diagonal line in the X-axis direction and the Y-axis direction are equal to each other. are arranged to form a plurality of rhombus-shaped rectangular frames with different diagonal lengths, the length of the diagonals in the X-axis direction of the plurality of rhombus-shaped rectangular frames is constant, and the plurality of rhombus-shaped rectangles The length of the diagonal line in the Y-axis direction of the frame is constant.
  • the first plate-shaped portion and the second plate-shaped portion have diagonal lines along the X-axis direction and the Y-axis direction, and the length of the diagonal line in the X-axis direction and the Y-axis direction are equal to each other. are arranged to form a plurality of rhombus-shaped rectangular frames with different diagonal lengths, and the length of the diagonal in the Y-axis direction of the rhombus located on one side of the Y-axis is located on the other side of the Y-axis It is configured to be longer than the length of the diagonal line in the Y-axis direction of the rhombus.
  • all of the first plate-shaped portions extend in the X-axis direction, and all of the second plate-shaped portions extend so as to be inclined with respect to the X-axis.
  • the first plate-shaped portion and the second plate-shaped portion have diagonal lines in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the length of the diagonal line in the X-axis direction and the diagonal line in the Y-axis direction are equal to each other. They are arranged to form a square rectangular frame of equal length.
  • One aspect of the present invention includes a plurality of robot configuration modules and a suction pump coupled together, wherein the plurality of robot configuration modules are coupled such that the interior space of the casing is in fluid communication, and the suction pump provide a robot that can suck working fluid in an internal space that is in fluid communication with the outside.
  • One aspect of the present invention further comprises a fluid communication connector having a through hole and for connecting the robot component modules, the casing being formed with openings on each side, and the adjacent modules being connected to the fluid communication connector by the fluid communication connector. are attached to the openings on the opposing surfaces of the adjacent modules so that the internal spaces of the adjacent modules are connected in fluid communication through the through-holes.
  • a plurality of robot configuration modules constitute at least part of the end effector.
  • a plurality of robot configuration modules are provided and connected along each finger of the patient.
  • a modular soft robot with a high degree of freedom of movement can be realized.
  • FIG. 1 is a side view showing the overall configuration of a soft robot according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view along the longitudinal direction showing the overall configuration of a soft robot according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a sectional view taken along line CC in FIG. 1A
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 1A
  • 1B is a perspective view showing the voxel configuration of the robot shown in FIG. 1A
  • FIG. 1B is a perspective view showing the configuration of the voxels of the robot shown in FIG. 1A, with the casing shown in dashed lines
  • FIG. 1B is a front view showing the voxel configuration of the robot shown in FIG.
  • FIG. 1A is a front cross-sectional view showing the voxel configuration of the robot shown in FIG. 1A
  • FIG. FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 2D
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 2D
  • 2B is a perspective view of the casing of the voxel shown in FIG. 2A
  • FIG. Figure 2B is a front view of the casing of the voxel shown in Figure 2A; It is a figure (1) for demonstrating the method to manufacture a casing. It is a figure (2) for demonstrating the method to manufacture a casing. It is a figure (3) for demonstrating the method to manufacture a casing.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an inner mold used when manufacturing a casing;
  • FIG. 4 is a perspective view showing a bottom mold used when manufacturing a casing;
  • FIG. 10 is a perspective view showing a core used in a second voxel manufacturing method;
  • FIG. 10 is a perspective view showing the first deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is contraction;
  • FIG. 10 is a plan view showing the first deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is contraction;
  • FIG. 10 is a front view showing the first deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is contraction;
  • FIG. 10 is a perspective view showing a core used in a second voxel manufacturing method;
  • FIG. 10 is a perspective view showing the first deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is contraction;
  • FIG. 10 is a plan view showing the first deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is contraction;
  • FIG. 10 is
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state before deformation due to decompression of a voxel in which a first deformation regulating member is accommodated;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state after deformation due to decompression of a voxel containing a first deformation regulating member;
  • FIG. 10 is a perspective view showing the second deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of decompression is bending.
  • FIG. 10 is a plan view showing the second deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 10 is a front view showing the second deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state before deformation due to decompression of a voxel in which a second deformation regulating member is accommodated;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state after deformation due to decompression of the voxel in which the second deformation regulating member is accommodated;
  • FIG. 11 is a perspective view showing the third deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 10 is a front view showing the second deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state before deformation due to decompression of a voxel in which a second deformation regulating member is
  • FIG. 11 is a plan view showing the third deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 11 is a front view showing the third deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state before deformation due to decompression of a voxel containing a third deformation regulating member;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state after deformation due to decompression of the voxel containing the third deformation regulating member;
  • FIG. 11 is a plan view showing the third deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 11 is a front view showing the third deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 11 is a cross-
  • FIG. 12 is a perspective view showing the fourth deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of decompression is bending.
  • FIG. 12 is a plan view showing the fourth deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 12 is a front view showing the fourth deformation regulating member when the deformed shape of voxels at the time of depressurization is bending.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state before deformation due to decompression of a voxel containing a fourth deformation regulating member; FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state after deformation due to decompression of a voxel containing a fourth deformation regulating member;
  • Fig. 2 is a perspective view of a fluid communication connector;
  • Fig. 2 is a front view of a fluid communication connector;
  • Fig. 2 is a vertical cross-sectional view showing a fluid communication connector;
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which side surfaces of casings of voxels are connected by a fluid communication connector;
  • Fig. 10 is a perspective view of a closure connector;
  • Fig. 10 is a front view of a closure connector;
  • Fig. 10 is a longitudinal cross-sectional view of a closure connector;
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the side-to-side connection of the casing of the voxel with a closure connector; 4 is a perspective view showing a first sealing member; FIG. It is a front view which shows a 1st sealing member. 4 is a vertical cross-sectional view showing a first sealing member; FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the opening of the casing of the voxel is sealed with the first sealing member; Fig. 10 is a bottom perspective view of the second sealing member; It is a front view which shows a 2nd sealing member.
  • FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a second sealing member; FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the opening of the casing of the voxel is sealed by the second sealing member; It is a perspective view which shows a tube connector. It is a front view which shows a tube connector. It is a longitudinal section showing a tube connector.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing how a silicone tube is connected to a voxel by a tube connector;
  • FIG. 2 is a plan view showing the shape before and after deformation of the soft robot of the embodiment in which contraction type voxels are applied to all voxels of the robot shown in FIG. 1; Fig.
  • FIG. 2 shows the shape before and after deformation of the soft robot of the embodiment in which bending type voxels are applied to all the voxels of the robot shown in Fig. 1;
  • Fig. 2 shows the shape of the soft robot before and after deformation of an embodiment in which shear-type voxels are applied to all voxels of the robot shown in Fig. 1;
  • Fig. 2 shows the shape of the soft robot before and after deformation of an embodiment in which shear-type voxels are applied to all voxels of the robot shown in Fig. 1;
  • FIG. 4 is a front view showing the configuration of the soft robot of the first assembly example, showing a state before deformation;
  • FIG. 4 is a front view showing the configuration of the soft robot of the first assembly example, showing a state before deformation;
  • FIG. 4 is a front view showing the configuration of the soft robot of the first assembly example, showing a state after deformation
  • FIG. 10 is a front view of the soft robot in a pre-deformation state, showing the configuration of the soft robot of the second assembly example
  • FIG. 31B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 31A.
  • FIG. 31B is a sectional view taken along line CC in FIG. 31A
  • FIG. 10 is a front view of the soft robot in a modified state, showing the configuration of the soft robot of the second assembly example
  • FIG. 11 is a front view showing the configuration of the soft robot of the third assembly example, showing a state before deformation
  • FIG. 13 is a front view showing the configuration of the soft robot of the third assembly example, showing a state after deformation;
  • FIG. 11 is a front view before deformation showing the configuration of the soft robot of the fourth assembly example;
  • FIG. 33B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 33A.
  • FIG. 33B is a sectional view taken along line CC in FIG. 33A;
  • FIG. 33B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 33A;
  • FIG. 33B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 33A after deformation;
  • FIG. 33B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 33A after deformation;
  • FIG. 33B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG.
  • FIG. 36B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 36A before deformation;
  • FIG. 36B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 36A after deformation;
  • FIG. 20 is a top view showing the configuration of the soft robot of the eighth assembly example before deformation;
  • FIG. 37B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 37A before deformation;
  • FIG. 37B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 37A after deformation;
  • FIG. 20 is a top view showing the configuration of the soft robot of the ninth assembly example before deformation;
  • FIG. 20 is a front view showing the configuration of the soft robot of the ninth assembly example before deformation;
  • FIG. 38B is a sectional view taken along line CC in FIG.
  • a soft robot according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
  • the present invention is not limited to the specific embodiments described below, and can take various forms within the scope of the technical idea of the present invention.
  • a soft robot it is not necessary that the entire robot is made of a flexible material, but that at least a portion thereof is made of a flexible material. It just needs to be configured.
  • ⁇ Soft robot> 1A to 1D show the overall configuration of a soft robot according to one embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a side view, FIG. 1B is a vertical cross-sectional view along the longitudinal direction, and FIG. 1C is a CC cross-section in FIG. 1A.
  • FIG. 1D is a sectional view taken along the line DD in FIG. 1A.
  • a soft robot 1 according to this embodiment includes a plurality of voxels 10 connected in a row, a silicone tube 20 connected to one end of the voxel 10 in the connection direction, and a silicone tube 20 connected to the silicone tube 20.
  • a suction pump 30 and a control device 32 that controls the suction pump 30 are provided.
  • substantially no gap does not only mean that the deformation regulating member 200 is in contact with the inner wall of the casing 100 , but also that a gap of several millimeters is formed between the deformation regulating member 200 and the inner wall of the casing 100 . Including cases.
  • the first plate-like portion 203 forming the first layer 202 and the second plate-like portion 205 forming the second layer 204 form a diamond lattice on the XY plane.
  • This diamond-shaped grid has grid points 206 aligned in the X-axis and Y-axis directions.
  • the length of the diagonal line in the X direction of the rhombic grid is longer than the length of the diagonal line in the Y direction.
  • the lengths of the diagonal lines in the X direction of the plurality of rhombuses are constant, and the lengths of the diagonal lines in the Y direction of the plurality of rhombuses are constant.
  • each first layer 222 is all arranged in the same manner, and are arranged so as to overlap when viewed from the Z-axis direction.
  • FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views showing a state before deformation due to decompression and a state after deformation of the voxel 10 (10B) in which the second deformation regulating member 220 is housed, respectively.
  • the second deformation regulating member 220 hardly expands in the X-axis direction even if the portion with a small Y-coordinate is compressed by a compressive force in the Y-axis direction. It elongates in the X-axis when compressed by a directional compressive force.
  • FIGS. 12A to 12C show the third deformation regulating member when the deformed shape of the voxel under reduced pressure is contraction
  • FIG. 12A being a perspective view
  • FIG. 12B being a plan view
  • FIG. 12C being a front view. It is a diagram.
  • each axial direction of the cubic shape of the first deformation regulating member will be described as the X-axis, Y-axis, and Z-axis.
  • the first plate-like portion 243 forming the first layer 242 and the second plate-like portion 245 forming the second layer 244 are parallel to each other on the XY plane.
  • a rhombic grid is formed with one side extending in the X-axis direction and the other pair of parallel sides inclined at a predetermined angle with respect to the X-axis.
  • This rhombic lattice has lattice points 246 aligned in the direction of 60° with respect to the X-axis and Z-axis.
  • diamond-shaped lattices are arranged in five rows in the Y-axis direction, and the odd-numbered rows and even-numbered rows are offset in the X-axis direction to form a staggered arrangement.
  • the unit cells are arranged in four or three rows in the X-axis direction and five rows in the Y-axis direction.
  • five stages of the first layer and the second layer are arranged in the Z-axis direction.
  • FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views showing a state before deformation due to decompression and a state after deformation of the voxel 10 (10C) in which the third deformation regulating member 240 is housed, respectively.
  • the third deformation regulating member 240 has high elasticity with respect to compressive force in the X-axis direction, and when a compressive force in the Y-axis direction is applied, the third deformation regulating member 240 undergoes shear deformation so as to form a parallelogram as a whole. .
  • FIGS. 14A to 14C are diagrams showing the fourth deformation regulating member in the case where the deformed shape of voxels during depressurization is not deformed, FIG. 14A being a perspective view, and FIG. 14B being a plan view. , FIG. 14C is a front view.
  • each axial direction of the cubic shape of the fourth deformation regulating member will be described as the X-axis, Y-axis, and Z-axis.
  • the fourth deformation regulating member 260 includes a first layer 262 in which a plurality of first plate-like portions 263 are arranged in parallel within the XY plane, and a plurality of second plate-like portions 263. Second layers 264 in which the shaped portions 265 are arranged in parallel in the XY plane are alternately stacked in the Z-axis direction. The first plate-like portions 263 provided on the first layer 262 do not cross each other, and the second plate-like portions 265 provided on the second layer 264 do not cross each other.
  • the second plate-like portion 265 that constitutes the second layer 264 is composed of a plate-like portion provided perpendicular to the XY plane.
  • the second plate-shaped portion 265 extends linearly at an angle of ⁇ 45° with respect to the X-axis, and as it goes in the X-axis direction (rightward in FIG. 14B), it becomes negative in the Y-axis direction. (downward in FIG. 14B).
  • the second plate-like portions 265 forming each second layer 264 are all arranged in the same manner, and are arranged so as to overlap when viewed from the Z-axis direction.
  • the first plate-like portion 263 forming the first layer 262 and the second plate-like portion 265 forming the second layer 264 form a square grid on the XY plane. .
  • the grid points of this square grid are aligned in the X-axis and Y-axis directions.
  • the fourth deformation regulating member 260 has the same elasticity in the X direction (deformation direction) and the elasticity in the Y direction. Also, since the fourth deformation regulating member 260 is made of PLA, it has very high elasticity in the X direction and elasticity in the Y direction.
  • first plate-like portions 263 forming each first layer 262 are all arranged in the same manner
  • second plate-like portions 265 forming each second layer 264 are all arranged in the same manner. It is arranged. Therefore, at the square lattice points, the first plate-like portions 263 of the first layer 262 and the second plate-like portions 265 of the second layer 264 are alternately arranged linearly in the Z-axis direction. This results in very high elasticity in the Z-axis direction.
  • 15A and 15B are cross-sectional views showing a state before deformation due to decompression and a state after deformation of the voxel 10 (10C) in which the third deformation regulating member 240 is housed, respectively.
  • the fourth deformation regulating member 260 has very large elasticity in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. Therefore, even if the interior of the casing 100 is decompressed and the voxel 10 (10D) containing the fourth deformation regulating member 260 is contracted, the fourth deformation regulating member 260 is deformed in the X-axis, Y-axis and Z-axis directions. There is little shrinkage, resulting in substantially no deformation of voxel 10D.
  • the voxel 10D in which such a fourth deformation regulating member 260 is accommodated in the casing 100 is referred to as a non-deformation type voxel.
  • a connector for connecting voxels and a sealing member used for sealing openings of voxels will be described below. Below, (1) a fluid communication connector that connects voxels while maintaining fluid communication between the internal spaces of adjacent voxels, and (2) a connector that connects voxels without fluid communication between the internal spaces of the connected voxels. (3) a sealing member that seals the opening of the voxel that is not connected to other voxels; and (4) the voxel and the silicone tube in a state where the internal space of the voxel and the interior of the silicone tube are in fluid communication.
  • FIGS. 16A to 16C show a fluid communication connector, FIG. 16A being a perspective view, FIG. 16B being a front view, and FIG. 16C being a vertical sectional view.
  • the fluid communication connector is made of, for example, resin.
  • the fluid communication connector 500 has a cylindrical base portion 504 and a pair of circular portions 502 connected to opposite ends of the base portion 504, which are rotationally symmetrical.
  • the circular portion 502 has a flat plate shape and is attached so that its center passes through the central axis of the base portion 504 .
  • the length of the base portion 504, ie the distance between the pair of circular portions 502, is approximately equal to twice the thickness of the casing 100. As shown in FIG.
  • the diameter of the base 504 is approximately equal to the inner diameter of the opening 120 of the casing 100 .
  • the fluid communication connector 500 is formed with a columnar vent hole 506 that penetrates through the center of the base portion 504 and the circular portion 502 .
  • FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view showing how the sides of voxel casings are connected by a fluid communication connector.
  • the fluid communication connector 500 connects adjacent voxels 10 arranged so that their surfaces face each other while maintaining fluid communication between the internal spaces 110 .
  • the fluid communication connector 500 is positioned within the internal space 110 of the pair of voxels 10 to which the pair of circular portions 502 are respectively connected, and the base portion 504 is inserted through the openings 120 formed in the opposed wall surfaces of the pair of voxels 10 .
  • the pair of voxels 10 can be connected.
  • the interior spaces 110 of the connected voxels 10 are in fluid communication through the vent holes 506 formed in the fluid communication connector 500 .
  • one circular portion 502 is inserted from the opening 120 of one voxel 10 into the internal space 110, and the other circular portion 502 is inserted from the opening 120 of the other voxel 10 into the internal space. It can be inserted into 110. As a result, the wall surfaces of the casing 100 of the pair of voxels 10 are sandwiched between the pair of circular portions 502, and the voxels 10 are connected to each other.
  • FIGS. 18A to 18C show a closing connector, FIG. 18A being a perspective view, FIG. 18B being a front view, and FIG. 18C being a vertical sectional view.
  • the closing connector 520 is made of, for example, resin.
  • the closure connector 520 has a cylindrical base 524 and a pair of circular portions 522 connected to opposite ends of the base 524 and is rotationally symmetrical.
  • the circular portion 522 has a flat plate shape and is attached so that its center passes through the central axis of the base portion 524 .
  • the length of the base portion 524, that is, the distance between the pair of circular portions 522 is approximately equal to twice the thickness of the casing 100.
  • the diameter of the base 524 is approximately equal to the inner diameter of the opening 120 of the casing 100 .
  • the closure connector 520 does not have a vent hole like the fluid communication connector.
  • FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view showing how the side surfaces of the voxel casing are connected by a closed connector.
  • the closure connector 520 connects adjacent voxels 10 arranged so that their surfaces face each other while the internal space 110 is blocked.
  • the closing connector 520 is positioned in the inner space 110 of the pair of voxels 10 to which the pair of circular portions 502 are connected, respectively, and the circular portions 502 are inserted through the openings 120 formed in the opposed wall surfaces of the pair of voxels 10 . , the pair of voxels 10 can be connected. In this state, the openings 120 of the connected voxels 10 are closed by the closing connector 520.
  • one circular portion 522 is inserted into the internal space 110 from the opening 120 of one voxel 10, and the other circular portion 522 is inserted from the opening 120 of the other voxel 10 into the internal space 110.
  • the wall surfaces of the casing 100 of the pair of voxels 10 are sandwiched between the pair of circular portions 522, and the voxels 10 are connected to each other.
  • FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view showing how the opening of the voxel casing is sealed with the first sealing member.
  • the first sealing member 540 closes the opening 120 formed in the casing of the voxel 10 that is not connected with other voxels.
  • the first sealing member 540 can be attached to the opening 120 of the voxel 10 by inserting one circular portion 542 from the opening 120 of the voxel 10 into the internal space 110 .
  • the pair of circular portions 542 sandwich the wall surface of the voxel 10 , and the first sealing member 540 is attached to the opening 120 of the voxel 10 to seal the opening 120 .
  • FIGS. 22A to 22C show the second sealing member, FIG. 22A being a bottom perspective view, FIG. 22B being a front view, and FIG. 22C being a vertical sectional view.
  • the second sealing member 580 is made of, for example, resin.
  • the second sealing member 580 includes a cylindrical base 584, an outer circular portion 586 connected to one end of the base 584, and an inner circular portion 586 connected to the other end of the base 584.
  • a circular portion 588 is provided.
  • Each circular portion 586 , 588 has a flat plate shape and is attached so that its center passes through the central axis of the base portion 584 .
  • the diameter of the inner circular portion 588 is equal to the diameter of the circular portion 542 of the first sealing member 540 and is such a diameter that the casing 100 will not break when inserted into the casing 100 through the opening 120 .
  • the diameter of the outer circular portion 586 is larger than the diameter of the inner circular portion 588 and slightly smaller than the length of one side of the casing 100 .
  • the length of base 584 ie the distance between inner circular portion 588 and outer circular portion 586 , is approximately equal to the thickness of casing 100 .
  • the diameter of the base 584 is substantially equal to the inner diameter of the opening 120 of the casing 100 .
  • the second sealing member 580 does not have a vent hole like a fluid communication connector.
  • FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view showing how the opening of the voxel casing is sealed with the second sealing member.
  • the second sealing member 580 closes the openings 120 that are not connected to other voxels.
  • the second sealing member 580 can be attached to the opening 120 of the voxel 10 by inserting the inner circular portion 588 into the interior space 110 through the opening 120 of the voxel 10 .
  • the inner circular portion 588 and the outer circular portion 586 sandwich the wall surface of the voxel 10
  • the second sealing member 580 is attached to the opening 120 of the voxel 10 to seal the opening 120 .
  • the outer surface of the outer circular portion 586 may be surface-treated, coated, or attached with a surface material in order to impart functionality and texture to the surface when assembled as a soft robot. are doing.
  • the outer surface of the outer circular portion 586 can be roughened or smoothed to adjust friction.
  • a resin such as an ultraviolet curable resin, it is possible to obtain a glossy, low-friction surface.
  • the adhesiveness to the object can be increased when the soft robot grips the object.
  • a cloth or the like By attaching a cloth or the like to the outer surface of the outer circular portion 586, the surface of the soft robot can have a soft texture.
  • the outer circular portion 586 positioned on the outer surface of the second sealing member 580 in this embodiment is circular, but is not limited to this and may be rectangular or the like.
  • FIGS. 24A to 24C show a tube connector, FIG. 24A being a perspective view, FIG. 24B being a front view, and FIG. 24C being a vertical sectional view.
  • the tube connector 560 is made of, for example, resin.
  • the tube connector 560 has a circular portion 562 and a tubular portion 564 erected from the circular portion 562, and is rotationally symmetrical.
  • the circular portion 562 is in the shape of a circular flat plate.
  • the tubular portion 564 is erected perpendicularly to the circular portion 562 and has a tubular shape.
  • Tubular portion 564 is formed so that the central axis of tubular portion 546 and the center of circular portion 562 are aligned.
  • the diameter of the tubular portion 564 is substantially equal to the inner diameter of the opening 120 of the casing 100, and an enlarged diameter portion 564A having a larger outer diameter is formed at the distal end.
  • the tube connector 560 is formed with a cylindrical through hole 566 extending from the circular portion 562 to the tip of the tubular portion 564 .
  • FIG. 25 is an enlarged cross-sectional view showing how a silicone tube is connected to a voxel using a tube connector.
  • the tube connector 560 connects the voxel 10 and the silicone tube 20 while the internal space 110 of the voxel 10 and the internal space 22 of the silicone tube 20 are in fluid communication.
  • the tube connector 560 is arranged such that the circular portion 562 is located in the inner space 110 of the casing 100 and the tubular portion 564 is inserted through the opening 120 formed in the wall surface of the voxel 10 , and the tubular portion 564 is inserted into the silicone tube 20 .
  • the voxel 10 and the silicone tube 20 can be connected.
  • the interior space 110 of voxel 10 is in fluid communication through through hole 566 of tube connector 560 .
  • the circular portion 562 is inserted into the internal space 110 from the opening 120 of the voxel 10
  • the tubular portion 564 of the tube connector 560 is inserted into the internal space 22 of the silicone tube 20 .
  • a tube connector 560 is attached to the opening 120 on the side surface (the surface opposite to the adjacent voxel) of the voxel 10 at one end (the right end in FIG. 1A).
  • One end of the silicone tube 20 is connected to the tubular portion 564 of the tube connector 560 , and the suction pump 30 is connected to the other end of the silicone tube 20 .
  • each voxel 10A returns to its original cubic shape.
  • the soft robot 1A returns to its initial shape.
  • each voxel 10B returns to its original cubic shape.
  • the soft robot 1A returns to its initial shape.
  • FIG. 28 shows the shape of the soft robot before and after deformation of an embodiment in which shear-type voxels are applied to all voxels of the robot shown in FIG.
  • the shear direction (X-axis direction) of all shear-type voxels 10C is equal to the connection direction A of the voxels 10C
  • the contraction direction (Y-axis direction) is perpendicular to the connection direction.
  • direction B (upward in the figure).
  • the control device 32 drives and controls the suction pump 30 to decompress the internal space in the voxel 10C through the silicone tube 20, and the voxel 10C is parallelogrammed. It shears into shape. As a result, the entire soft robot 1C is also transformed into a parallelogram. At this time, the soft robot 1C as a whole inclines downward in FIG.
  • each voxel 10C returns to its original cubic shape.
  • the soft robot 1C returns to its initial shape.
  • FIG. 29 shows the shape of the soft robot before and after deformation of an embodiment in which shear type voxels are applied to all voxels of the robot shown in FIG.
  • the stacking direction (Z-axis direction) of all non-deformable voxels 10D is perpendicular to the connecting direction A of the voxels 10D.
  • Soft robots such as those shown in FIGS. 1 and 26-29 above, are reconfigurable. That is, by separating the voxels, removing the connectors, sealing members, and tube connectors from the voxels, attaching new connectors, sealing members, and tube connectors, and connecting the voxels, different shapes and operations can be achieved. Robots can be rebuilt.
  • An example of a soft robot assembly constructed using the above voxels, connectors, sealing members, and tube connectors is shown below. In the following description, the parts corresponding to the openings to which the fluid communication connectors are attached are indicated by white rectangles in the figures, and the parts corresponding to the openings to which the closure connectors are attached are indicated by black rectangles. Rectangles are not displayed on the parts where the stop members and tube connectors are attached.
  • FIGS. 30A and 30B are front views showing the configuration of the soft robot in the first assembly example, FIG. 30A showing the state before deformation, and FIG. 30B showing the state after deformation. show.
  • the soft robot 1E of the first assembly example is configured to function as a two-finger type end effector.
  • four non-deformable voxels 10D are horizontally connected by fluid communication connectors 500, and three curved voxels 10B are connected downward from each of the voxels 10D positioned at both ends by fluid communication connectors 500. connected by Thereby, the internal spaces of all the voxels 10B and 10D are in fluid communication.
  • Each curved type voxel 10B is arranged such that the bending axis direction (X-axis direction) faces the vertical direction and the bending direction faces the horizontal outward direction.
  • the silicone tube 20 is connected to the opening in the upper surface of the second voxel 10D out of the four non-deformation type voxels 10D arranged horizontally.
  • the suction pump 30 when the suction pump 30 is driven and controlled by the control device 32 to decompress the internal space in the voxels 10B and 10D through the silicone tube 20, the non-deformation type voxel 10D does not substantially deform, but the curved type voxel 10D does not substantially deform.
  • 10B is curved so that the horizontal outward is convex. Since the upper ends of the curved voxels 10B are connected to the undeformed voxels 10D, the lower ends extend inward. As a result, the workpiece can be sandwiched and held by the curved voxels 10B.
  • FIGS. 31A to 31D show the configuration of the soft robot in the second assembly example
  • FIG. 31A is a front view of the state before deformation
  • FIG. 31B is a cross-sectional view along BB in FIG. 31A
  • 31C is a sectional view taken along line CC in FIG. 31A
  • FIG. 31D is a front view of the state after deformation.
  • the soft robot 1F of the second assembly example is configured to function as a 4-finger type end effector.
  • the voxels 10A and 10D are connected by fluid communication connectors 500 in a horizontal cross shape in the front, back, left and right directions, and a plurality of voxels 10B and 10C are connected downward to the voxels 10D at the ends of the cross shape.
  • Five voxels 10A and 10D are connected in the front, back, left, and right of the cross-connected voxels 10A and 10D, respectively.
  • Undeformed type voxels 10D are arranged at the center and the tip, and the central voxel 10D and the tip voxel are arranged.
  • a contraction type voxel 10A is arranged between 10D.
  • the contraction type voxels 10A are arranged so that the contraction method (Y-axis direction) is in the connection direction (horizontal direction in FIGS. 31A and 31C).
  • Each curved type voxel 10B is arranged such that the bending axis direction (X-axis direction) faces the vertical direction and the bending direction faces the horizontal outward direction.
  • the shear type voxels 10C are arranged so that the shear direction (X-axis direction) is directed inward and outward, and the contraction direction (Y-axis direction) is in the vertical direction.
  • the silicone tube 20 is connected to an opening in the upper surface of the cross-shaped center voxel 10D.
  • the controller 32 drives and controls the suction pump 30 to decompress the internal space in the voxels 10A, 10B, 10C, and 10D through the silicone tube 20, the non-deformation type voxel 10D does not substantially deform,
  • the contraction-type voxel 10A contracts horizontally, and the non-deformation-type voxel 10D at the tip moves toward the center.
  • the bending-type voxel 10B connected to the non-deformation-type voxel 10D at the tip bends so that the horizontal outward is convex.
  • the shear type voxel 10C connected below the curved body type voxel 10B advances inward.
  • FIGS. 32A and 32B are front views showing the configuration of the soft robot of the third assembly example, FIG. 32A showing the state before deformation, and FIG. 32B showing the state after deformation. show.
  • the soft robot 1G of the third assembly example is configured to function as a walking type soft robot 1G.
  • the soft robot 1G has a base formed by connecting three voxels 10B and 10D in the horizontal direction by fluid communication connectors 500. Curved voxels 10B are located below the respective voxels 10B located at both ends of the base, and fluid communication connectors 500 are provided. 500 are connected to form a leg. Thereby, the internal spaces of all the voxels 10B and 10D are in fluid communication.
  • the leading and trailing voxels 10B constituting the base are arranged so that the bending axis direction (X-axis direction) faces the vertical direction and the bending direction (Y-axis direction) faces the center in the horizontal direction.
  • the voxels 10B forming the front legs are arranged so that the bending axis direction (X-axis direction) faces the vertical direction and the bending direction (Y-axis direction) faces the center in the horizontal direction.
  • the voxels 10B forming the rear legs are arranged such that the bending axis direction (X-axis direction) faces the vertical direction and the bending direction (Y-axis direction) faces the horizontal direction rearward.
  • the silicone tube 20 is connected to the opening on the upper surface of the non-deformation type voxel 10D.
  • the suction pump 30 when the suction pump 30 is driven and controlled by the control device 32 to decompress the internal space inside the voxels 10B and 10D through the silicone tube 20, the non-deformation type voxel 10D does not substantially deform, but moves forward and downward.
  • the connected curved type voxel 10B is curved so that the rear side in the horizontal direction is convex.
  • the voxels 10B behind the base are curved so as to be convex in the horizontal direction rearward, and the voxels 10B of the rear legs are curved so as to be convex forward in the horizontal direction.
  • the lower surface of the voxel 10B forming the rear leg becomes horizontal, and the voxel 10B forming the front leg advances forward.
  • FIGS. 33A to 33G are diagrams showing the configuration of a soft robot in a fourth assembly example.
  • 33A is a front view before deformation
  • FIG. 33B is a cross-sectional view along BB in FIG. 33A
  • FIG. 33C is a cross-sectional view along CC in FIG. 33A
  • FIG. 33D is a cross-sectional view along DD in FIG. 33A.
  • 33E is a sectional view taken along line BB in FIG. 33A after deformation
  • FIG. 33F is a sectional view taken along line CC in FIG. 33A after deformation
  • FIG. 33G is a sectional view taken along line DD in FIG. 33A after deformation.
  • the soft robot 1H of the fourth assembly example is configured to function as a soft robot 1H imitating a human hand.
  • the soft robot 1H includes a palm portion 40 to which non-deformable voxels 10D are connected, and five finger portions 42, 43, 44, 45, and 46 extending downward from the palm portion 40. As shown in FIG.
  • non-deformation type voxels 10D are connected in five rows in the horizontal direction. Three voxels 10D are vertically connected in the first row, and four voxels 10D are vertically connected in the second to fifth rows. Voxels 10D at the upper end of each row are arranged horizontally. Vertically or horizontally adjacent voxels 10 ⁇ /b>D forming the palm section 40 are connected by a fluid communication connector 500 .
  • Each finger 42, 43, 44, 45, 46 is connected to a plurality of curved voxels 10B in the vertical direction. Finger portions 42 and 46 in the first and fifth rows are formed by connecting three voxels 10B, and finger portions 43, 44 and 45 in the second to fourth rows are formed by connecting four voxels 10B. A voxel 10B at the upper end of each of the finger portions 42, 43, 44, 45, and 46 is connected to a voxel 10D at the lower end of the palm portion 40 by a fluid communication connector 500.
  • FIG. All the openings on the sides of the fingers 42 , 43 , 44 , 45 , 46 are closed by sealing members 540 .
  • Voxels 10B constituting each finger 42, 43, 44, 45, 46 have the bending axis direction (X-axis direction) directed vertically and the bending direction (Y-axis direction) facing forward (FIGS. 33B, 33C, 33D to the right). In this manner, the voxels 10D forming the palm portion 40 and the voxels 10B forming the finger portions 42, 43, 44, 45, and 46 are in fluid communication with each other.
  • the silicone tube 20 constitutes the palm section 40 and is connected to the opening on the upper surface of the voxel 10D at the center of the top row.
  • the suction pump 30 when the suction pump 30 is driven to depressurize the internal space in the voxels 10B and 10D through the silicone tube 20, the non-deformation type voxel 10D forming the palm portion 40 is not substantially deformed.
  • the curved voxels 10B constituting the finger portions 42, 43, 44, 45, and 46 are curved so as to be convex backward. This allows each finger 42, 43, 44, 45, 46 to be curved to close the hand.
  • FIG. 34 is a front view showing the configuration of a soft robot in a fifth assembly example.
  • the soft robot of the fifth assembly example differs from the soft robot of the fourth assembly example in the configuration of the palm portion and the number of suction pumps 30 .
  • the non-deformation type voxels 10D forming the eye and the curved voxels 10B forming the third row of finger portions 42 are in fluid communication, and the non-deformation type voxels 10B forming the fourth row of the palm portion 140 are in fluid communication.
  • 10D and the curved type voxels 10B forming the finger portions 42 of the fourth row are in fluid communication, and the undeformable voxels 10D forming the fifth row of the palm portion 140 and the finger portions 42 of the fifth row are in fluid communication.
  • 42 is in fluid communication with the curved type voxel 10B.
  • Voxels 10B and 10D forming each column are not in fluid communication with voxels 10B and 10D forming other columns.
  • a suction pump 30 is connected through a silicone tube 20 to the upper surface of the uppermost voxel 10D in each row of the palm section 140, respectively.
  • Each suction pump 30 is electrically connected to a control device 32, and the control device 32 can drive the suction pumps 30 independently.
  • each finger portion 42, 43, 44, 45 can be bent independently. That is, for example, when the control device 32 drives the suction pump 30 connected to the voxels 10D forming the first row palm portion 140, the voxels 10D of the first row voxels 10D and the voxels 10B of the finger portions 42 of the first row is decompressed, and only the first row of finger portions 42 can be bent. Similarly, the finger portions 43, 44, 45, and 46 in the second to fifth rows can also be bent independently.
  • FIGS. 35A to 35E show the configuration of the soft robot in the sixth assembly example
  • FIGS. 35A to 35C show the state before deformation
  • FIGS. 35D and 35E show the state after deformation.
  • state. 35A is a top view
  • FIGS. 35B and 35D are sectional views taken along line BB in FIG. 35A
  • FIGS. 35C and 35E are sectional views taken along line CC in FIG. 35A.
  • the fluid communication connector is shown by superimposing a white rectangle.
  • the soft robot 1J of the sixth assembly example is configured as a planar soft robot.
  • voxels 10A and 10D arranged in five rows in the horizontal direction and four rows in the vertical direction are connected by fluid communication connectors 500.
  • FIG. Thereby, the internal spaces of all the voxels 10A and 10D are in fluid communication.
  • Non-deformation type voxels 10D are used as the voxels located on the outer periphery
  • compression type voxels 10A are used for the inner voxels in three horizontal rows and two vertical rows.
  • the center voxels 10A of the inner three rows in the horizontal direction and two rows in the vertical direction are arranged such that the shrinking direction (Y-axis direction) faces the vertical direction (the vertical direction in FIGS. 35B and 35C).
  • the silicone tube 20 is connected to the opening in the side of the non-deformation type voxel 10D located at the corner.
  • the soft robot 1J according to this assembly example By incorporating the soft robot 1J according to this assembly example into a part of the interior of the vehicle, for example, it is always in a flat state, and if necessary, the central part of the soft robot 1J is recessed to create a pocket for placing objects. can be used as
  • FIGS. 36A to 36C show the configuration of the soft robot in the seventh assembly example
  • FIGS. 36A and 36B show the state before deformation
  • FIG. 36C shows the state after deformation.
  • . 36A is a top view
  • FIGS. 36B and 36C are cross-sectional views taken along line BB in FIG. 36A.
  • the fluid communication connector is shown by superimposing a white rectangle.
  • the soft robot 1K of the seventh assembly example is configured as a planar soft robot.
  • voxels 10B arranged in three rows in the horizontal direction and four rows in the vertical direction are connected by fluid communication connectors 500.
  • FIG. Thereby, the internal spaces of all the voxels 10B are in fluid communication.
  • bending type voxels 10B are used as all voxels.
  • Each voxel 10B is arranged so that the bending direction (Y-axis direction) faces downward (downward in FIG. 36B) and the bending axis direction (X-axis direction) faces the horizontal direction (left-right direction in FIG. 36B).
  • the silicone tube 20 is connected to the openings on the upper surface of the voxels 10B in the second row in the horizontal direction and the second row in the vertical direction.
  • the soft robot 1K as a whole has a curved shape in which both sides in the horizontal direction are directed upward and the center in the horizontal direction is directed downward, without substantially changing the vertical direction (vertical direction in FIG. 36A).
  • the soft robot 1K according to this assembly example By incorporating the soft robot 1K according to this assembly example into, for example, the air outlet of an air conditioner, the wind blows straight by keeping it in a flat state at all times. It can be used as a louver for changing the blowing direction of the wind.
  • FIGS. 37A to 37C show the configuration of the soft robot in the eighth assembly example
  • FIGS. 37A and 37B show the state before deformation
  • FIG. 37C shows the state after deformation.
  • . 37A is a top view
  • FIGS. 37B and 37C are cross-sectional views taken along line BB in FIG. 37A.
  • the fluid communication connector is shown by superimposing a white rectangle.
  • the soft robot 1L of the eighth assembly example is configured as a planar soft robot.
  • voxels 10B arranged in three rows in the horizontal direction and four rows in the vertical direction are connected by fluid communication connectors 500.
  • FIG. Thereby, the internal spaces of all the voxels 10B are in fluid communication.
  • bending type voxels 10B are used as all voxels.
  • Each voxel 10B is arranged so that the bending direction (Y-axis direction) faces upward (upward in FIG. 37B) and the bending axis direction (X-axis direction) faces the horizontal direction (left-right direction in FIG. 37B).
  • the silicone tube 20 is connected to the openings on the upper surface of the voxels 10B in the second row in the horizontal direction and the second row in the vertical direction.
  • the controller 32 drives and controls the suction pump 30 to decompress the internal space in the voxel 10B through the silicone tube 20
  • the bending type voxel 10B is curved so as to be convex upward.
  • the soft robot 1K as a whole assumes a curved shape in which both sides in the horizontal direction point downward and the center in the horizontal direction points upward without being substantially changed in the vertical direction (vertical direction in FIG. 36A).
  • FIGS. 38A to 38E show the configuration of the soft robot in the ninth assembly example
  • FIGS. 38A to 38C show the state before deformation
  • FIGS. 38D and 38E show the state after deformation.
  • state. 38A and 38D are top views
  • FIGS. 38B and 38E are front views
  • FIG. 38C is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 38A.
  • the fluid communication connector is shown by superimposing a white rectangle.
  • the soft robot 1M of the ninth assembly example is configured as a rectangular parallelepiped soft robot.
  • voxels 10C and 10D arranged in four rows in the horizontal direction, two rows in the vertical direction (depth direction), and two rows in the height direction are connected by fluid communication connectors 500.
  • FIG. Thereby, the internal spaces of all the voxels 10C and 10D are in fluid communication.
  • Non-deformation type voxels 10D are used in the lower row in the height direction
  • shear type voxels 10C are used in the upper row in the height direction.
  • the two rows of voxels 10C on the left side in the horizontal direction are arranged so that the shear direction (X-axis direction) faces left and the contraction direction (Y-axis direction) faces upward
  • the two rows of voxels 10C are arranged so that the shearing direction (X-axis direction) faces rightward and the contraction direction (Y-axis direction) faces upward.
  • the silicone tube 20 is connected to the side openings of the voxels 10D in the second row in the horizontal direction and the second row in the vertical direction of the lower row.
  • the suction pump 30 is driven and controlled by the control device 32 to decompress the internal space in the voxels 10C and 10D through the silicone tube 20
  • the non-deformation type voxel 10D in the lower row is substantially Although not deformed
  • the shear-type voxels 10C in the upper row are sheared.
  • the two rows of voxels 10C on the left side in the horizontal direction contract in the vertical direction and undergo shear deformation so that the upper surface moves leftward.
  • the two rows of voxels 10C on the right side in the horizontal direction contract in the vertical direction and undergo shear deformation so that the upper surface moves to the right side.
  • a groove extending in the vertical direction is formed on the top surface of the soft robot 1M as a whole.
  • the soft robot 1L By incorporating the soft robot 1L according to this assembly example into, for example, a floor surface or a top surface, the soft robot 1L is always in a flat state. is formed, and the flow of water can be guided along this groove.
  • FIGS. 39 to 41 show the configuration of the soft robot in the tenth assembly example
  • FIG. 39 is a perspective view showing the state before deformation
  • FIG. 40 is attached to the patient's hand
  • 41 is a perspective view showing a pre-deformed state attached to the patient's hand
  • FIG. 41 is a perspective view showing a post-deformed state attached to a patient's hand.
  • the soft robot 1L of the tenth assembly example includes a control device 32, a suction pump 30 that can be driven by the control device 32, a tube 20 extending from the suction pump 30, and this tube 20.
  • five tubes 20 extending from the branch plug 34 toward each finger of the patient; and voxels 10A, 10B connected to each tube 20.
  • the branch plug 34 is a plug that allows fluid communication between the tube 20 extending from the suction pump 30 and the tube 20 extending to each finger.
  • Two compression type voxels 10A are connected in series to tubes 20 corresponding to the thumb and little finger. These two compression type voxels 10A are arranged such that the contraction direction (Y-axis direction) faces the connection direction (direction along the finger).
  • Two compression-type voxels 10A and one shear-type voxel 10B are connected in series from the base end side to the tubes 20 corresponding to the index finger, middle finger, and ring finger. These two compression type voxels 10A are arranged such that the contraction direction (Y-axis direction) faces the connection direction (direction along the finger). Further, the shear type voxels 10B are arranged so that the shear direction (X-axis direction) faces the palm and the contraction direction (Y-axis direction) is along the finger.
  • a second sealing member 580 is attached to the openings on the front and back surfaces of each voxel 10A, 10B.
  • a material that enhances adhesion to the palm or an object for example, highly adhesive shape memory gel is used.
  • a fluid communication connector 500, a first sealing member 540, and a tube connector 560 are attached to the openings of the other voxels 10A and 10B.
  • the soft robot 1L is fixed to the patient's hand so that the joints of the voxels 10A and 10B are at positions corresponding to the joints of the fingers.
  • each finger and voxel may be fixed by applying an adhesive material to the second sealing member 580 on the side contacting the palm, or by fixing with a band. You may fix by etc.
  • the suction pump 30 is sucked by the control device 32, whereby the voxels 10A attached to the base ends of the index finger, the middle finger, and the ring finger contract and are attached to the tips.
  • the voxel 10B thus formed is shear-deformed such that the tip side moves inward.
  • the voxels 10A attached to the thumb and little finger are contracted.
  • the soft robot 1L applies force to the patient's hand such that each finger closes.
  • the soft robot 1L can be applied to a patient who has a peripheral nerve disorder, and by repeating suction and release of the suction pump, the patient can experience the interval in which the finger bends. Can be used as a device.
  • the suction pump 30 can be suctioned by the control device 32 to assist the patient in closing his or her hand.
  • the soft robot 1L can be used as an assist device.
  • the soft robot of this embodiment is configured by connecting voxels with different deformed shapes. Therefore, for example, by using voxels of different dimensions, it is possible to identify a patient's rehabilitation or a site requiring assistance. Rehabilitation or assist devices can be built to size.
  • 240, 260 are housed so that the voxel 10 can be deformed into the desired shape when the air is expelled.
  • soft robots 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I, 1J, 1K, 1L, and 1M are configured by connecting voxels 10, 10A, 10B, 10C, and 10D. By doing so, various movements can be realized.
  • the working fluid is not limited to this, and may be various gases or liquids such as water.
  • the casing (outer shape of voxels) is cubic and the deformation regulating member is cubic, but the present invention is not limited to this.
  • the casing may have a rectangular parallelepiped outer shape
  • the casing internal space may have a rectangular parallelepiped shape similar to the outer shape
  • the deformation regulating member may have a rectangular parallelepiped shape similar to the internal space shape.
  • the shape of the casing may be a polygonal columnar shape, a columnar shape, or a regular polyhedral shape depending on the shape and function required for the robot. However, considering the reconstruction of the robot, cubic voxels are more versatile.

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Abstract

動きの自由度の高いモジュール型のソフトロボットを実現する。　ロボットの少なくとも一部を構成するボクセル１０は、内部空間からの作動流体の排出に応じて収縮可能な多面体状のケーシング１００と、ケーシング１００内に収容され、ケーシング１００内の作動流体が排出された際のボクセル１０の変形を規定する変形規定部材２００と、を備え、複数のボクセル１０が連結されて、ロボットの少なくとも一部を構成することができる。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　ロボット構成モジュール、ロボット
　本発明は、ロボット構成モジュール、及び、ロボット部品に関する。
　複数のモジュラーユニットを連結することにより構成され、モジュラーユニットの配置を変更することにより異なる構造の再構成可能なロボットが知られている。このようなモジュール型再構成可能ロボットによれば、タスクに応じてロボットを再構成することができる。また、柔軟な材料で構成されるソフトロボットも知られている。ソフトロボットによれば無限の変形の自由度を有し、生物のような動きが可能になる。
　さらに、非特許文献１に記載されているように、これらモジュラー型再構成可能ロボットとしての特性と、ソフトロボットとしての特性を備えたソフトモジュラーロボットが開発されている。非特許文献１に記載されたロボットでは、複数の中空のシリコーンボクセルを磁石により連結し、各シリコーンボクセルを空圧により加圧又は減圧することにより、ロボットの動きを制御している。
Xin Sui，外5名，"Automatic Generation of Locomotion Patterns for Soft Modular Reconfigurable Robots "，［online］，2019年12月31日，MDPI，［令和３年８月２日検索］，インターネット＜URL：https://www.mdpi.com/2076-3417/10/1/294/htm?fbclid=IwAR3x_Qa7yCMVIWEI0CuapBd9GRAotUTwFNuAO5XxIe0NLhvhvKAgMjV4c0Y#＞
　非特許文献１に記載された発明のように、各シリコーンボクセルを加圧又は減圧するのみでは、各ボクセルは膨張又は収縮するのみの変形しかできず、ロボットの動きの自由度は高くない。
　本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、動きの自由度の高いモジュール型のソフトロボットを実現することである。
　本発明の一態様は、ロボットの少なくとも一部を構成するロボット構成モジュールであって、内部空間からの作動流体の排出に応じて収縮可能な多面体状のケーシングと、ケーシング内に収容され、ケーシング内の作動流体が排出された際のロボット構成モジュール変形を規定する変形規定部材と、を備え、複数のロボット構成モジュールを連結することにより、ロボットの少なくとも一部を構成することができる、ロボット構成モジュールを提供するものである。
　本発明の一態様において、ケーシングの外形は直方体状又は立方体状であり、変形規定部材は、変形前の形状がケーシングの外形に相似している。
　本発明の一態様において、変形規定部材は互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のうちの少なくとも一つの軸方向の弾性が、他の方向の弾性に対して異なる。
　本発明の一態様において、変形規定部材は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のうちの一つの軸方向に圧縮されると、他のいずれか一方の軸方向にせん断変形するように構成されている。
　本発明の一態様において、変形規定部材は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のうちの一つの軸方向に圧縮されると、他のいずれか一方の軸方向に屈曲するように構成されている。
　本発明の一態様において、変変形規定部材は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向により規定されるＸＹ平面に沿うように、ＸＹ平面に対して垂直に配置された複数の第１の板状部からなる第１層と、ＸＹ平面に沿うように、ＸＹ平面に対して垂直に配置された複数の第２の板状部からなる第２層と、が交互にＺ軸方向に積層されて構成されている。
　本発明の一態様において、第１の板状部と第２の板状部とは、Ｚ軸方向から見て複数の矩形格子を形成するように配置されている。
　本発明の一態様において、第１の板状部と第２の板状部とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿うように対角線が位置し、Ｘ軸方向の対角線の長さとＹ軸方向の対角線の長さとが異なる、複数のひし形状の矩形枠を形成するように配置され、複数のひし形状の矩形枠のＸ軸方向の対角線の長さが一定であり、複数のひし形状の矩形枠のＹ軸方向の対角線の長さが一定である。
　本発明の一態様において、第１の板状部と第２の板状部とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿うように対角線が位置し、Ｘ軸方向の対角線の長さとＹ軸方向の対角線の長さとが異なる、複数のひし形状の矩形枠を形成するように配置され、Ｙ軸の一方側に位置するひし形のＹ軸方向の対角線の長さが、Ｙ軸の他方側に位置するひし形のＹ軸方向の対角線の長さよりも長くなるように構成されている。
　本発明の一態様において、第１の板状部は、全てＸ軸方向に延び、第２の板状部は、全てＸ軸に対して傾斜するように延びている。
　本発明の一態様において、第１の板状部と第２の板状部とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対角線が位置し、Ｘ軸方向の対角線の長さとＹ軸方向の対角線の長さとが等しい、正方形状の矩形枠を形成するように配置されている。
　本発明の一態様は、連結された複数の上記のロボット構成モジュールと、吸引ポンプと、を含み、複数のロボット構成モジュールは、ケーシングの内部空間が流体連通した状態で連結されており、吸引ポンプは流体連通した内部空間内の作動流体を外部に吸引可能である、ロボットを提供するものである。
　本発明の一態様は、さらに、貫通孔を有し、ロボット構成モジュールを連結するための流体連通コネクタを備え、ケーシングには各面に開口が形成されており、隣接するモジュールは、流体連通コネクタが隣接するモジュールの対向する面の開口に取り付けられることにより、隣接するモジュールの内部空間が貫通孔を通じて流体連通した状態で連結されている。
　本発明の一態様は、複数のロボット構成モジュールはエンドエフェクタの少なくとも一部を構成する。
　本発明の一態様は、複数のロボット構成モジュールは患者の各指に沿うように接続されて設けられている。
　本発明によれば、動きの自由度の高いモジュール型のソフトロボットを実現することができる。
本発明の一実施形態によるソフトロボットの全体構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態によるソフトロボットの全体構成を示す、長手方向に沿った鉛直断面図である。 図１ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。 図１ＡにおけるＤ－Ｄ断面図である。 図１Ａに示すロボットのボクセルの構成を示す斜視図である。 図１Ａに示すロボットのボクセルの構成を示し、ケーシングを破線で示した斜視図である。 図１Ａに示すロボットのボクセルの構成を示す正面図である。 図１Ａに示すロボットのボクセルの構成を示す正面断面図である。 図２ＤにおけるＥ－Ｅ断面図である。 図２ＤにおけるＦ－Ｆ断面図である。 図２Ａに示すボクセルのケーシングを示す斜視図である。 図２Ａに示すボクセルのケーシングを示す正面図である。 ケーシングを製造する方法を説明するための図（その１）である。 ケーシングを製造する方法を説明するための図（その２）である。 ケーシングを製造する方法を説明するための図（その３）である。 ケーシングを製造する方法を説明するための図（その４）である。 ケーシングを製造する方法を説明するための図（その５）である。 ケーシングを製造する方法を説明するための図（その６）である。 ケーシングを製造する際に用いられる内側金型を示す斜視図である。 ケーシングを製造する際に用いられる底部金型を示す斜視図である。 ボクセルを製造する第２の製造方法を説明するための図である。 ボクセルを製造する第２の製造方法を説明するための図である。 ボクセルを製造する第２の製造方法を説明するための図である。 ボクセルを製造する第２の製造方法を説明するための図である。 ボクセルを製造する第２の製造方法を説明するための図である。 ボクセルの第２の製造方法で用いられる中子を示す斜視図である。 減圧時のボクセルの変形形状が収縮の場合の第１の変形規定部材を示す斜視図である。 減圧時のボクセルの変形形状が収縮の場合の第１の変形規定部材を示す平面図である。 減圧時のボクセルの変形形状が収縮の場合の第１の変形規定部材を示す正面図である。 第１の変形規定部材が収容されたボクセルの減圧による変形前の状態を示す断面図である。 第１の変形規定部材が収容されたボクセルの減圧による変形後の状態を示す断面図である。 減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第２の変形規定部材を示す斜視図である。 減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第２の変形規定部材を示す平面図である。 減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第２の変形規定部材を示す正面図である。 第２の変形規定部材が収容されたボクセルの減圧による変形前の状態を示す断面図である。 第２の変形規定部材が収容されたボクセルの減圧による変形後の状態を示す断面図である。 減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第３の変形規定部材を示す斜視図である。 減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第３の変形規定部材を示す平面図である。 減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第３の変形規定部材を示す正面図である。 第３の変形規定部材が収容されたボクセルの減圧による変形前の状態を示す断面図である。 第３の変形規定部材が収容されたボクセルの減圧による変形後の状態を示す断面図である。 減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第４の変形規定部材を示す斜視図である。 減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第４の変形規定部材を示す平面図である。 減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第４の変形規定部材を示す正面図である。 第４の変形規定部材が収容されたボクセルの減圧による変形前の状態を示す断面図である。 第４の変形規定部材が収容されたボクセルの減圧による変形後の状態を示す断面図である。 流体連通コネクタを示す斜視図である。 流体連通コネクタを示す正面図である。 流体連通コネクタを示す縦断面図である。 流体連通コネクタによりボクセルのケーシングの側面同士を接続した様子を示す拡大断面図である。 閉鎖コネクタを示す斜視図である。 閉鎖コネクタを示す正面図である。 閉鎖コネクタを示す縦断面図である。 閉鎖コネクタによりボクセルのケーシングの側面同士を接続した様子を示す拡大断面図である。 第１の封止部材を示す斜視図である。 第１の封止部材を示す正面図である。 第１の封止部材を示す縦断面図である。 第１の封止部材によりボクセルのケーシングの開口を封止した様子を示す拡大断面図である。 第２の封止部材を示す下方斜視図である。 第２の封止部材を示す正面図である。 第２の封止部材を示す縦断面図である。 第２の封止部材によりボクセルのケーシングの開口を封止した様子を示す拡大断面図である。 チューブコネクタを示す斜視図である。 チューブコネクタを示す正面図である。 チューブコネクタを示す縦断面図である。 チューブコネクタによりボクセルにシリコーンチューブを接続した様子を示す拡大断面図である。 図１に示すロボットの全てのボクセルに、収縮タイプのボクセルを適用した実施形態のソフトロボットの変形前後の形状を示す平面図である。 図１に示すロボットの全てのボクセルに、屈曲タイプのボクセルを適用した実施形態のソフトロボットの変形前後の形状を示す。 図１に示すロボットの全てのボクセルに、せん断タイプのボクセルを適用した実施形態のソフトロボットの変形前後の形状を示す。 図１に示すロボットの全てのボクセルに、せん断タイプのボクセルを適用した実施形態のソフトロボットの変形前後の形状を示す。 第１の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図であり、変形前の状態を示す。 第１の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図であり、変形後の状態を示す。 第２の組立例のソフトロボットの構成を示し、変形前の状態の正面図である。 図３１ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。 図３１ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。 第２の組立例のソフトロボットの構成を示し、変形後の状態の正面図である。 第３の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図であり、変形前の状態を示す。 第３の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図であり、変形後の状態を示す。 第４の組立例のソフトロボットの構成を示す変形前の正面図である。 図３３ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。 図３３ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。 図３３ＡにおけるＤ－Ｄ断面図である。 変形後の図３３ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。 変形後の図３３ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。 変形後の図３３ＡにおけるＤ－Ｄ断面図である。 第５の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図である。 変形前の第６の組立例のソフトロボットの構成を示す上面図である。 変形前の図３５ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。 変形前の図３５ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。 変形後の図３５ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。 変形後の図３５ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。 変形前の第７の組立例のソフトロボットの構成を示す上面図である。 変形前の図３６ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。 変形後の図３６ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。 変形前の第８の組立例のソフトロボットの構成を示す上面図である。 変形前の図３７ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。 変形後の図３７ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。 変形前の第９の組立例のソフトロボットの構成を示す上面図である。 変形前の第９の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図である。 変形前の図３８ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。 変形後の第９の組立例のソフトロボットの構成を示す上面図である。 変形後の第９の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図である。 変形前の第１０の組立例のソフトロボットの構成を示す斜視図である。 患者の手に取り付けられた変形前の第１０の組立例のソフトロボットの構成を示す斜視図である。 患者の手に取り付けられた変形後の第１０の組立例のソフトロボットの構成を示す斜視図である。
　以下、本発明の実施形態によるソフトロボットについて図面を参照しながら、詳細に説明する。ただし本発明は以下に説明する具体的態様に限定されるわけではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の態様を取り得る。例えば、ソフトロボットとしては、ロボット全体が柔軟な材料で形成されている必要はなく、少なくとも一部が柔軟な材料で形成されていればよく、同様に少なくとも一部がモジュールとしてボクセルが接続されて構成されていればよい。
＜ソフトロボット＞
　図１Ａ～図１Ｄは、本発明の一実施形態によるソフトロボットの全体構成を示し、図１Ａは側面図、図１Ｂは長手方向に沿った鉛直断面図、図１Ｃは図１ＡにおけるＣ－Ｃ断面図、図１Ｄは図１ＡにおけるＤ－Ｄ断面図である。図１に示すように、本実施形態によるソフトロボット１は、一列に連結された複数のボクセル１０と、連結方向の一端のボクセル１０に接続されたシリコーンチューブ２０と、シリコーンチューブ２０に接続された吸引ポンプ３０と、吸引ポンプ３０を制御する制御装置３２と、を備える。
　複数のボクセル１０は、一列に接続されており、各ボクセル１０のケーシング１００は隣接するボクセルのケーシング１００と流体連通した状態で連結されている。隣接するボクセル１０同士は、後述する流体連通コネクタ５００により接続されている。
　シリコーンチューブ２０は中空のシリコーンからなる。シリコーンチューブ２０の一端が、連結方向の一端のボクセル１０のケーシング１００内と流体連通しており、他端が吸引ポンプ３０に接続されている。
　吸引ポンプ３０は、例えば、電気駆動の吸引ポンプであり、シリコーンチューブ２０を介して、複数のボクセル１０内のガス（空気）を吸引して外部に排出することができる。
　制御装置３２は吸引ポンプ３０と電気的に接続されており、吸引ポンプ３０の駆動を制御する。なお、吸引ポンプ３０を手動により駆動する場合には、制御装置３２を省略することができる。
＜ボクセル＞
　図２Ａ～図２Ｆは、図１Ａに示すロボットのボクセルの構成を示す図である。図２Ａは斜視図、図２Ｂはケーシングを破線で示した斜視図、図２Ｃは正面図、図２Ｄは正面断面図、図２Ｅは図２ＤにおけるＥ－Ｅ断面図、図２Ｆは図２ＤにおけるＦ－Ｆ断面図である。
　ボクセル１０は、複数のボクセル１０が接続されてソフトロボット１を構成するロボット構成モジュールである。ここでいうモジュールとは、互いに着脱可能な部品であり、必要とされるロボットの機能や形状に合わせて接続されてロボットを構成する部品の基本ユニットである。
　図２Ａ～図２Ｆに示すように、ボクセル１０は、外形が立方体状のケーシング１００と、ケーシング１００内に収容された変形規定部材２００と、を備える。ケーシング１００内には内部空間１１０が形成されており、内部空間１１０内には全体として略立方体状の変形規定部材２００が収容されている。内部空間１１０の形状はケーシング１００の外形と相似形であり、本実施形態では立方体状である。変形規定部材２００は、全体として、内部空間１１０の形状と相似形であり、本実施形態では立方体状である。変形規定部材２００は、ケーシング１００の各壁面との間に略隙間なく内部空間１１０内に収容されている。ここでいう略隙間なくとは、変形規定部材２００がケーシング１００の内壁に当接している状態のみではなく、変形規定部材２００とケーシング１００の内壁との間に数ｍｍの隙間が形成されている場合も含む。
　変形規定部材２００は、ケーシング１００内の内部空間１１０の作動流体を排出し、内部空間１１０を減圧すると、ケーシング１００が収縮するが、この際にケーシング１００の外形を所望する変形形状に規定するための部材である。変形規定部材２００はケーシング１００が減圧される前の状態では、ケーシングからは圧力が作用しておらず、全体として立方体状である。なお、全体として立方体状であるとは、厳密に立方体状である必要はなく、立方体状の内部空間１１０内に隙間なく収容可能である形状であればよい。
　本実施形態では、変形規定部材について、減圧時に変形規定部材の立方体の３つの軸方向に関して、以下のようにボクセルの変形を規定する変形規定部材を用いている。
（１）収縮
　ケーシング内を減圧した際に、ボクセルが一方向に対して収縮し、他の二方向には実質的に変形しない。
（２）屈曲
　ケーシング内を減圧した際に、ボクセルが一方向に収縮するとともに、他の一方向に沿って湾曲し、残りの一方向には実質的に変形しない。
（３）せん断変形
　ケーシング内を減圧した際に、ボクセルが一方向に収縮するとともに、他の一方向にせん断変形し、残りの一方向には実質的に変形しない。
（４）変形なし
　ケーシング内を減圧した際に、ボクセルは三方向に実質的に変形しない。
　図２Ａ～図２Ｆでは、減圧時のボクセルの変形形状を規定する部材として、収縮に対応する後述する第１の変形規定部材２００を示しているが、ボクセルに求められる変形形状に応じて、屈曲、せん断変形、変形なし、に対応する第２～第４の変形規定部材２２０、２４０、２６０を適用してもよく、また、その他の材質、形状の変形規定部材を用いてもよい。なお、第１～第４の変形規定部材２００、２２０、２４０、２６０の詳細な構成についは後に詳述する。
＜ケーシング＞
　図３Ａ及び図３Ｂは、図２Ａに示すボクセルのケーシングを示し、図３Ａは斜視図、図３Ｂは正面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ケーシング１００は、シリコーンにより外形が立方体状に形成されてなり、６つの正方形状の壁面１３０を有する。ケーシング１００の内側には、ケーシング１００の外形と相似形である、すなわち立方体状である内部空間１１０が形成されている。ケーシング１００の各壁面１３０の中心には円形の開口１２０が形成されている。
　なお、ケーシング１００を構成する材料はケーシング１００内の内部空間１１０が減圧された際に、収縮可能であればよく、可撓性を有する樹脂などにより構成することもできる。
＜ボクセルの製造方法＞
　以下、ボクセルの第１の製造方法について説明するにあたり、ケーシングの製造方法について説明する。図４Ａ～図４Ｆは、ケーシングを製造する方法を説明するための図であり、図５Ａ及び図５Ｂはそれぞれ、ケーシングを製造する際に用いられる内側金型及び底部金型を示す斜視図である。図５Ａに示すように、内側金型３００は、立方体状の基部３１０と、基部３１０の表面から垂直に突出する突出部３２０とを有する。内側金型３００の基部３１０は、内部空間１１０に対応する大きさの立方体状に形成されている。突出部３２０は基部３１０の底面を除く５つの表面にそれぞれ形成されており、底面には突出部は形成されていない。突出部３２０はケーシングの開口１２０に対応する大きさの円柱状であり、突出部３２０の中心軸が各面の中心を通るように形成されている。突出部３２０の突出長さはケーシング１００の厚さと等しくなっている。
　また、図５Ｂに示すように、底部金型３３０は、底面部３４０と、底面部３４０の外周に立設された枠部３５０と、底面部３４０から上方に突出するように形成された突出部３６０と、を有する。底面部３４０は正方形状である。枠部３５０は内側の一辺の長さがケーシング１００の外形の一辺の長さの二倍よりも長くなっている。突出部３６０は、ケーシング１００の開口１２０に対応する大きさの円柱状である。突出部３６０は、後述するように、ケーシング中間体４１０を枠部の隅に合わせて配置した際に、平面視におけるケーシング中間体４１０の中心と、突出部３６０の中心との位置が一致しるように配置されている。
　図４Ａに示すように、ケーシングを製造する際には、まず、平板状の底板３９０上に底板３９０に垂直に仕切板３７０を格子状に設置し、底板３９０及び仕切板３７０により複数の室３８０を形成する。各室３８０の幅及び奥行きはケーシング１００の一辺の長さと等しくなるようにする。そして、金型３００の側面と仕切板３７０とが平行になり、金型３００の側面と仕切板３７０の幅が全周にわたって一定になるように、各室３８０内に金型３００を配置する。
　次に、図４Ｂに示すように、仕切板３７０内の各室３８０に液体状態のシリコーン４００を注型する。シリコーン４００は、上方に位置する突出部３２０の上面と等しい高さまで各室３８０に充填する。充填したシリコーン４００を硬化させることにより、ケーシング中間体４１０（図４Ｃ）が製造される。ケーシング中間体４１０は、ケーシング１００の５面が形成された状態であり、下方が開口した状態となっている。
　次に、図４Ｃに示すように、仕切板３７０、底板３９０及び金型３００を離型し、ケーシング中間体４１０のバリ取りを行う。
　次に、図４Ｄに示すように、枠部３５０の各隅にケーシング中間体４１０の底部の角が当接するように、ケーシング中間体４１０を底部金型３３０上に配置する。なお、この際ケーシング中間体４１０の下縁に、内部に液体のシリコーンが流れ込みやすくなるように切り欠き部４１０Ａを形成しておくのが好ましい。
　次に、図４Ｅに示すように、底部金型３３０の枠部３５０内に液体状態のシリコーン４００を、ケーシング１００の厚さと等しい高さまで流し込む。そして、流し込んだシリコーン４００が硬化した後、底部金型３３０を離型し、バリ取りを行うことにより図４Ｇに示すように、ケーシング１００が製造される。
　そして、ケーシング１００の開口１２０を広げ、圧縮した状態の変形規定部材を開口１２０から内部空間１１０内に挿入する。ケーシング１００はシリコーンにより形成されているため、開口１２０を、圧縮した状態の変形規定部材を挿入することができる程度まで拡張することができる。なお、ケーシング中間体４１０を底部金型３３０上に配置する際に、ケーシング中間体４１０内に配置しておき、底部金型３３０内にシリコーン４００を流し込むことによっても、変形規定部材をケーシング１００の内部に配置することは可能である。
　また、ボクセルは以下の第２の製造方法によっても製造することができる。図６Ａ～図６Ｄは、ボクセルを製造する第２の製造方法を説明するための図である。ボクセルの第２の製造方法では、水溶性フィラメントで形成した中子を使用してボクセルを製造する。図７は、ボクセルの第２の製造方法で用いられる中子を示す斜視図である。図７に示すように、中子６００は、筐体６０２と、蓋部材６０４と、を有する。
　筐体６０２は、５枚の正方形状の板部６０６が組み立てられて上面が開口する立方体状のケーシングである。各板部６０６の外面の中心には突出部６０８が形成されている。筐体６０２内には立方体状の空間が形成されており、この内部空間は、変形規定部材２００が内部移動しないような状態で収容できるような寸法に形成されている。
　蓋部材６０４は正方形状の板材であり、外面の中心には突出部６０８が形成されている。
　筐体６０２及び蓋部材６０４の突出部６０８はケーシングの開口１２０に対応する大きさの円柱状であり、突出部６０８の中心軸が各板部６０６及び蓋部材６０４の中心を通るように形成されている。突出部６０８の突出長さはケーシング１００の厚さと等しくなっている。
　筐体６０２は蓋部材６０４により上面が閉鎖されることにより、内部空間１１０に対応する大きさの立方体状となる。
　筐体６０２及び蓋部材６０４はともに、例えば、３Ｄプリンタにより水溶性フィラメントを成形することにより製造することができる。水溶性フィラメントとしては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）フィラメントなどを用いることができる。
　ボクセルを製造するためには、まず、図６Ａに示すように、中子６００の筐体６０２内に変形規定部材２００を収容する。そして、図６Ｂに示すように、筐体６０２の上面を塞ぐように蓋部材６０４を取り付ける。
　次に、図６Ｃに示すように、平板状の底板上に底板６１０に垂直に仕切板６１２を格子状に設置し、底板６１０及び仕切板６１２により複数の室６１４を形成する。各室６１４の幅及び奥行きはケーシング１００の一辺の長さと等しくなるようにする。そして、中子６００の各面と、底板６１０及び仕切板６１２との間の距離が一定になるように、各室６１４内に変形規定部材２００を収容した中子６００を配置する。これにより、中子６００の突出部の先端が仕切り板６１２に当接した状態となる。
　次に、仕切板６１２内の各室６１４に液体状態のシリコーン４００を注型する。シリコーン４００は、上方に位置する蓋部材６０４の突出部６０８の上面と等しい高さまで各室６１４に充填する。そして、シリコーン４００が硬化したら、底板６１０及び仕切板６１２を離型し、硬化したシリコーン４００（ケーシング１００）のバリ取りを行う。
　次に、図６Ｄに示すように、硬化したシリコーン４００を水槽６２０内に投入し、水に浸漬させる。これにより、水溶性フィラメントからなる中子６００が水に溶けだし、図６Ｅに示すように、ケーシング１００内に変形規定部材２００が収容されたボクセル１０を製造することができる。なお、中子６００を除去する際には、水に浸漬させるのに限らず、突出部６０８に注射針を突き刺し、注射針から中子６００の内部に水を注入してもよい。
＜変形規定部材＞
（１）収縮の場合
　図８Ａ～図８Ｃは、減圧時のボクセルの変形形状が収縮の場合の第１の変形規定部材を示し、図８Ａは斜視図、図８Ｂは平面図、図８Ｃは正面図である。以下の説明では、図８Ａ～図８Ｃに示すように、第１の変形規定部材の立方体形状の各軸方向をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として説明する。
　第１の変形規定部材２００は、全体として立方体形状であり、例えば、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）により形成されている。第１の変形規定部材２００は、例えば、３Ｄプリンタを用いて形成することができる。第１の変形規定部材２００を形成する材料は、所望の弾性を有する材料であればよく、製造方法も３Ｄプリンタで作成するのが効率的であるが、その他の方法により形成してもよい。
　図８Ａ～図８Ｃに示すように、第１の変形規定部材２００は、複数の第１の板状部２０３がＸＹ平面内で平行に配置された第１層２０２と、複数の第２の板状部２０５がＸＹ平面内で平行に配置された第２層２０４と、が交互にＺ軸方向に積層されて構成される。第１層２０２に設けられた第１の板状部２０３同士は互いに交差せず、第２層２０４に設けられた第２の板状部２０５同士は互いに交差することはない。
　第１層２０２を構成する第１の板状部２０３は、ＸＹ平面に対して垂直に設けられた板状の部位からなる。第１の板状部２０３は、Ｘ軸に対して所定の正の角度で傾斜した状態で直線状に延びており、Ｘ軸方向に正に向かうにつれて（図８Ｂにおいて右方向に向かうにつれて）、Ｙ軸方向に正に向かって（図８Ｂにおいて上方向に）傾斜している。第１の板状部２０３がＸ軸に対してなす角度は４５度以下であり、本実施形態では３０度となっている。各第１層２０２を構成する第１の板状部２０３は全て同一の配置となっており、Ｚ軸方向から見て重なるように配置されている。
　第２層２０４を構成する第２の板状部２０５は、ＸＹ平面に対して垂直に設けられた板状の部位からなる。第２の板状部２０５は、Ｘ軸に対して所定の負の角度で傾斜した状態で直線状に延びており、Ｘ軸方向に向かうにつれて（図８Ｂにおいて右方向に向かうにつれて）、Ｙ軸方向に負に向かって（図８Ｂにおいて下方向に）傾斜している。なお、第２の板状部２０５がＸ軸となす所定の角度は、絶対値が第１の板状部のＸ軸に対してなす角度と等しい。第２板状部がＸ軸に対してなす角度は４５度以下であり、本実施形態では３０度となっている。各第２層を構成する第２の板状部は全て同一の配置となっており、Ｚ軸方向から見て重なるように配置されている。
　図８Ｂに示すように、第１層２０２を構成する第１の板状部２０３と、第２層２０４を構成する第２の板状部２０５は、ＸＹ平面においてひし形の格子を形成している。このひし形の格子はＸ軸及びＹ軸方向に格子点２０６が整列している。そして、ひし形の格子のＸ方向の対角線の長さが、Ｙ方向の対角線の長さよりも長くなっている。また、複数のひし形のＸ方向の対角線の長さは一定であり、複数のひし形のＹ方向の対角線の長さは一定である。各ひし形の格子は、鋭角となる頂点がＸ軸方向に対向し、鈍角となる頂点がＹ軸方向に対向している。本実施形態では、ひし形の格子の鋭角となる頂点の角度は６０度となっている。また、本実施形態では、単位格子がＸ軸方向に３つ、Ｙ軸方向に５つ並んでいる。また、Ｚ軸方向には５段の第１層及び第２層が配置されている。このような構成により、第１の変形規定部材２００は、Ｙ方向（変形方向）の弾性が、Ｘ方向の弾性よりも小さくなる。
　また、上記の通り、各第１層２０２を構成する第１の板状部２０３は全て同一の配置となっており、各第２層２０４を構成する第２の板状部２０５は全て同一の配置となっている。このため、ひし形の格子点２０６において、Ｚ軸方向に第１層２０２の第１の板状部２０３と、第２層２０４の第２の板状部２５０とが交互に直線状に並ぶ。これにより、Ｚ軸方向には非常に高い弾性を有することになる。
　図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ第１の変形規定部材が収容されたボクセルの減圧による変形前の状態と、変形後の状態を示す断面図である。上述の通り、第１の変形規定部材２００は、Ｙ軸方向の弾性がＸ方向の弾性よりも小さくなり、Ｚ軸方向の弾性が非常に大きくなる。ボクセル１０Ａ内を減圧すると、ケーシング１００が収縮し、ケーシング１００の側壁が第１の変形規定部材２００をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に中心に向かって押圧する。このため、第１の変形規定部材２００を収容したボクセル１０Ａは、減圧時に、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向に大きく収縮し、Ｚ軸方向にはほとんど収縮しなくなる。また、Ｘ方向の弾性が十分に大きくなるように第１層の第１の板状部及び第２層の第２の板状部のＸ軸に対する角度や、板厚などを調整することにより、ボクセルを減圧した時にＸ軸及びＺ軸方向にほとんど収縮せず、Ｙ軸方向のみに収縮させることが可能になる。
　なお、本実施形態では、Ｙ軸方向の弾性を小さくし、Ｘ軸方向の弾性を大きくしたがこれに限らず、例えば、ひし形の頂点の角度を９０度にして、Ｘ軸方向の弾性と、Ｙ軸方向の弾性を等しくしてもよい。この場合、Ｚ軸方向にはほとんど収縮せず、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に大きく収縮する。また、ひし形の対角線の長さや、第１の板状部２０３及び第２の板状部２０５の板厚、第１の変形規定部材を構成する材料を調整することにより、Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸方向の弾性をそれぞれ異なるようにすることも可能である。
　なお、以下、このような第１の変形規定部材がケーシング内に収容されたボクセルを、収縮タイプのボクセルといい、Ｙ軸方向を収縮方向という。
（２）屈曲の場合
　図１０Ａ～図１０Ｃは、減圧時のボクセルの変形形状が屈曲の場合の第２の変形規定部材を示し、図１０Ａは斜視図、図１０Ｂは平面図、図１０Ｃは正面図である。以下の説明では、図１０Ａ～図１０Ｃに示すように、第２の変形規定部材の立方体形状の各軸方向をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として説明する。
　第２の変形規定部材２２０は、全体として立方体形状であり、例えば、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）により形成されている。第２の変形規定部材２２０は、例えば、３Ｄプリンタを用いて形成することができる。第２の変形規定部材２２０を形成する材料は、所望の弾性を有する材料であればよく、製造方法も３Ｄプリンタで作成するのが効率的であるが、その他の方法により形成してもよい。
　図１０Ａ～図１０Ｃに示すように、第２の変形規定部材２２０は、複数の第１の板状部２２３がＸＹ平面内で平行に配置された第１層２２２と、複数の第２の板状部２２５がＸＹ平面内で平行に配置された第２層２２４と、が交互にＺ軸方向に積層されて構成される。第１層２２２に設けられた第１の板状部２２３は、互いに交差せず、第２層２２４に設けられた第２の板状部２２５は、互いに交差することはない。
　第１層２２２を構成する第１の板状部２２３は、ＸＹ平面に対して垂直に設けられた板状の部位からなる。第１の板状部２２３は、Ｘ軸に対して傾斜した状態で延びており、Ｘ軸方向に正に向かうにつれて（図１０Ｂにおいて右方向に向かうにつれて）、Ｙ軸方向に正に向かって（図１０Ｂにおいて上方向に）傾斜している。さらに、第１の板状部２２３は、ＸＹ平面視における第２の板状部２２５と交差する格子点２２６Ａ、２２６Ｂのうちの一つおきの格子点２２６Ａにおいて、Ｘ軸に対する傾斜角度が変化しており、Ｙ軸方向の座標が大きくなるにつれて、Ｘ軸に対する角度が大きくなっている。本実施形態では、Ｘ軸に対する角度は、Ｙ軸方向の座標が０の点では１５°であり、最大５０°となっている。各第１層２２２を構成する第１の板状部２２３は全て同一の配置となっており、Ｚ軸方向から見て重なるように配置されている。
　第２層２２４を構成する第２の板状部２２５は、ＸＹ平面に対して垂直に設けられた板状の部位からなる。第２の板状部２２５は、Ｘ軸に対して傾斜した状態で延びており、Ｘ軸方向に負に向かうにつれて（図１０Ｂにおいて左方向に向かうにつれて）、Ｙ軸方向に正に向かって（図１０Ｂおいて上方向に）傾斜している。さらに、第２の板状部２２５は、ＸＹ平面視における第１の板状部２２３と交差する格子点２２６Ａ、２２６Ｂのうちの一つおきの格子点２２６Ａにおいて、Ｘ軸に対する傾斜角度が変化しており、Ｙ軸方向の座標が大きくなるにつれて、Ｘ軸に対する角度が大きくなっている。本実施形態では、Ｘ軸に対する角度は、Ｙ軸方向の座標が０の点では－１５°であり、最小－５０°となっている。各第２層２２４を構成する第２の板状部２２５は全て同一の配置となっており、Ｚ軸方向から見て重なるように配置されている。
　図１０Ｂに示すように、第１層２２２を構成する第１の板状部２２３と、第２層２２４を構成する第２の板状部２２５は、ＸＹ平面において矩形の格子を形成している。そしてこの第１の板状部２２３及び第２の板状部２２５により構成される格子は、ひし形の格子と、Ｙ軸方向に正の側に位置する二辺の長さが等しく、Ｙ軸方向に負の側に位置する二辺の長さが等しく、Ｙ軸方向に正の側に位置する二辺の長さがＹ軸方向に負の側に位置する二辺の長さよりも長い四角形とが千鳥状に並んで構成されている。
　そして、このようにして構成されるひし形は、Ｘ軸方向の幅が一定であり、Ｙ軸方向の幅がＹ軸方向の正の方向に向かって大きくなっている。本実施形態では、ひし形の格子がＸ軸方向に３つ、Ｙ軸方向に５つ並んでいる。また、Ｚ軸方向には５段の第１層及び第２層が配置されている。そして、ひし形の格子のＸ軸方向に対向する頂点の角度が、Ｙ軸方向に正に向かってそれぞれ、３０度、４５度、６０度、７５度、１００度になっている。これにより、各ひし形の格子は、Ｙ座標が小さい側では、Ｘ軸方向の幅に対してＹ軸方向の長さが小さく、Ｙ座標が大きい側に向かって、Ｘ方向の幅に対するＹ軸方向の長さの割が大きくなっている。
　このような構成により、第２の変形規定部材２２０は、Ｙ方向（変形方向）の弾性が、Ｘ方向の弾性よりも小さくなる。
　また、第２の変形規定部材２２０は、Ｙ座標が小さい部位では、Ｘ軸方向の弾性がＹ軸方向の弾性よりも大きく、Ｙ座標が大きい部位ではＸ軸方向の弾性とＹ軸方向の弾性は略等しくなっている。さらに、第２の変形規定部材２２０のＹ座標が小さい部位は、Ｙ軸方向の圧縮力により圧縮されたとしてもＸ軸方向にはほとんど伸長しないものの、Ｙ座標が大きい部位は、Ｙ軸方向の圧縮力により圧縮されるとＸ軸方向に伸長するようになる。
　また、上記の通り、各第１層２２２を構成する第１の板状部２２３は全て同一の配置となっており、各第２層２２４を構成する第２の板状部２２５は全て同一の配置となっている。このため、ひし形の格子点において、Ｚ軸方向に第１層２２２の第１の板状部２２３と、第２層２２４の第２の板状部２２５とが交互に直線状に並ぶ。これにより、Ｚ軸方向には非常に高い弾性を有することになる。
　このように、第２の変形規定部材２２０は、Ｙ座標が小さい部位はＹ軸方向の圧縮力により圧縮されたとしてもＸ軸方向にはほとんど伸長しないものの、Ｙ座標が大きい部位は、Ｙ軸方向の圧縮力により圧縮されるとＸ軸方向に伸長するため、結果として、ボクセル減圧時にＸ軸方向の両側部がＹ軸方向負の方向に曲がるように、Ｘ軸方向に沿って湾曲し、Ｚ軸方向にはほとんど収縮しなくなる。
　図１１Ａ及び図１１Ｂは、それぞれ第２の変形規定部材２２０が収容されたボクセル１０（１０Ｂ）の減圧による変形前の状態と、変形後の状態を示す断面図である。上述の通り、第２の変形規定部材２２０は、Ｙ座標が小さい部位はＹ軸方向の圧縮力により圧縮されたとしてもＸ軸方向にはほとんど伸長しないものの、Ｙ座標が大きい部位は、Ｙ軸方向の圧縮力により圧縮されるとＸ軸方向に伸長する。ボクセル１０Ｂ内を減圧すると、ケーシング１００が収縮し、ケーシング１００の側壁が第２の変形規定部材２２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に中心に向かって押圧する。このため、第２の変形規定部材２２０を収容したボクセル１０Ｂは、減圧時に、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、Ｙ座標が小さい部位ではＸ軸方向にほとんど伸長しないものの、Ｙ座標が大きい部位ではＸ軸方向に伸長し、その結果Ｘ軸方向の両側部がＹ軸方向に負の方向に曲がるようにＸ軸方向に沿って湾曲する。なお、第２の変形規定部材２２０はＺ軸方向の弾性が大きいため、減圧時にボクセル１０ＢはＺ軸方向にはほとんど収縮しない。
　なお、以下、このような第２の変形規定部材２２０がケーシング１００内に収容されたボクセル１０Ｂを、屈曲タイプのボクセル１０Ｂといい、Ｘ軸方向を屈曲軸方向といい、Ｙ軸の正方向を屈曲方向という。
（３）せん断の場合
　図１２Ａ～図１２Ｃは、減圧時のボクセルの変形形状が収縮の場合の第３の変形規定部材を示し、図１２Ａは斜視図、図１２Ｂは平面図、図１２Ｃは正面図である。以下の説明では、第１の変形規定部材の立方体形状の各軸方向をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として説明する。
　第３の変形規定部材２４０は、全体として立方体形状であり、例えば、ＴＰＵ（熱可塑性ポリウレタン）により形成されている。第３の変形規定部材２４０は、例えば、３Ｄプリンタを用いて形成することができる。第３の変形規定部材２４０を形成する材料は、所望の弾性を有する材料であればよく、製造方法も３Ｄプリンタで作成するのが効率的であるが、その他の方法により形成してもよい。
　図１２Ａ～図１２Ｃに示すように、第３の変形規定部材２４０は、複数の第１の板状部２４３がＸＹ平面内で平行に配置された第１層２４２と、複数の第２の板状部２４５がＸＹ平面内で平行に配置された第２層２４４と、が交互にＺ軸方向に積層されて構成される。第１層２４２に設けられた第１の板状部２４３は、互いに交差せず、第２層２４４に設けられた第２の板状部２４５は、互いに交差することはない。
　第１層２４２を構成する第１の板状部２４３は、ＸＹ平面に対して垂直に設けられた板状の部位からなる。第１の板状部２４３は、Ｘ軸に対して所定の正の角度で傾斜した状態で、互いに平行に直線状に延びている。本実施形態では、第１の板状部２４３がＸ軸に対してなす角度は６０°となっている。各第１層２４２を構成する第１の板状部２４３は全て同一の配置となっており、Ｚ軸方向から見て重なるように配置されている。
　第２層２４４を構成する第２の板状部２４５は、ＸＹ平面に対して垂直に設けられた板状の部位からなる。第２の板状部２４５は、Ｘ軸に平行に直線状に延びている。各第２層２４４を構成する第２の板状部２４５は全て同一の配置となっており、Ｚ軸方向から見て重なるように配置されている。
　図１２Ｂに示すように、第１層２４２を構成する第１の板状部２４３と、第２層２４４を構成する第２の板状部２４５は、ＸＹ平面において、一方の対となる平行な辺がＸ軸方向に延び、他方の対となる平行な辺がＸ軸に対して所定の角度で傾斜したひし形の格子を形成している。このひし形の格子はＸ軸方向及びＺ軸に対して６０°の方向に格子点２４６が整列している。
　これらひし形の格子は、Ｙ軸方向に５列となっており、奇数列と偶数列とでＸ軸方向にオフセットして、千鳥状の配置となっている。本実施形態では、単位格子がＸ軸方向に４つ又は３つ、Ｙ軸方向に５列並んでいる。また、Ｚ軸方向には５段の第１層及び第２層が配置されている。
　このような構成により、第３の変形規定部材２４０は、Ｘ軸方向の圧縮力に対して高い弾性を有することになる。また、第３の変形規定部材２４０は、Ｙ軸方向の圧縮力が作用すると、全体が平行四辺形状になるようにせん断変形する（すなわち、Ｙ軸方向に収縮するとともに、Ｙ座標が小さい部分がＸ軸の負の方向に移動し、Ｙ座標が大きい部分がＸ軸の正の方向に移動する）ことになる。
　また、上記の通り、各第１層２４２を構成する第１の板状部２４３は全て同一の配置となっており、各第２層２４４を構成する第２の板状部２４５は全て同一の配置となっている。このため、ひし形の格子点において、Ｚ軸方向に第１層２４２の第１の板状部２４３と、第２層２４４の第２の板状部２４５とが交互に直線状に並ぶ。これにより、Ｚ軸方向には非常に高い弾性を有することになる。
　図１３Ａ及び図１３Ｂは、それぞれ第３の変形規定部材２４０が収容されたボクセル１０（１０Ｃ）の減圧による変形前の状態と、変形後の状態を示す断面図である。上述の通り、第３の変形規定部材２４０は、Ｘ軸方向の圧縮力に対して高い弾性を有するとともに、Ｙ軸方向の圧縮力が作用すると、全体が平行四辺形状になるようにせん断変形する。ボクセル１０Ｃ内を減圧すると、ケーシング１００が収縮し、ケーシング１００の側壁が第３の変形規定部材２４０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に中心に向かって押圧する。このため、第３の変形規定部材２４０を収容したボクセル１０Ｃは、減圧時に、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、Ｘ軸方向には収縮しないものの、全体が平行四辺形状にせん断変形する。なお、第３の変形規定部材２４０はＺ軸方向の弾性が大きいため、減圧時にボクセル１０ＣはＺ軸方向にはほとんど収縮しない。
　このように、第３の変形規定部材２４０は、ボクセルは、減圧時にＺ軸方向にはほとんど収縮せず、Ｙ軸方向には収縮し、Ｘ軸方向にはほとんど収縮することなく、全体としてせん断変形することになる。
　なお、以下、このような第３の変形規定部材がケーシング内に収容されたボクセルを、せん断タイプのボクセルといい、せん断変形する方向（Ｘ軸方向）をせん断方向といい、収縮する方向（Ｙ軸方向）を収縮方向という。
（４）無変形の場合
　図１４Ａ～図１４Ｃは、減圧時のボクセルの変形形状が無変形の場合の第４の変形規定部材を示す図であり、図１４Ａは斜視図、図１４Ｂは平面図、図１４Ｃは正面図である。以下の説明では、第４の変形規定部材の立方体形状の各軸方向をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として説明する。
　第４の変形規定部材２６０は、全体として立方体形状であり、例えば、ＰＬＡ（ポリ乳酸）により形成されている。第４の変形規定部材２６０は、例えば、３Ｄプリンタを用いて形成することができる。第４の変形規定部材を形成する材料は、所望の弾性を有する材料であればよく、製造方法も３Ｄプリンタで作成するのが効率的であるが、その他の方法により形成してもよい。
　図１４Ａ～図１４Ｃに示すように、第４の変形規定部材２６０は、複数の第１の板状部２６３がＸＹ平面内で平行に配置された第１層２６２と、複数の第２の板状部２６５がＸＹ平面内で平行に配置された第２層２６４と、が交互にＺ軸方向に積層されて構成される。第１層２６２に設けられた第１の板状部２６３は、互いに交差せず、第２層２６４に設けられた第２の板状部２６５は、互いに交差することはない。
　第１層２６２を構成する第１の板状部２６３は、ＸＹ平面に対して垂直に設けられた板状の部位からなる。第１の板状部２６３は、Ｘ軸に対して４５°傾斜した状態で直線状に延びており、Ｘ軸方向に正に向かうにつれて（図１４Ｂにおいて右方向に向かうにつれて）、Ｙ軸方向に正に向かって（図１４Ｂにおいて上方向に）傾斜している。各第１層２６２を構成する第１の板状部２６３は全て同一の配置となっており、Ｚ軸方向から見て重なるように配置されている。
　第２層２６４を構成する第２の板状部２６５は、ＸＹ平面に対して垂直に設けられた板状の部位からなる。第２の板状部２６５は、Ｘ軸に対して－４５°傾斜した状態で直線状に延びており、Ｘ軸方向に向かうにつれて（図１４Ｂにおいて右方向に向かうにつれて）、Ｙ軸方向に負に向かって（図１４Ｂにおいて下方向に）傾斜している。各第２層２６４を構成する第２の板状部２６５は全て同一の配置となっており、Ｚ軸方向から見て重なるように配置されている。
　図１４Ｂに示すように、第１層２６２を構成する第１の板状部２６３と、第２層２６４を構成する第２の板状部２６５は、ＸＹ平面において正方形の格子を形成している。この正方形の格子はＸ軸及びＹ軸方向に格子点が整列している。このような構成により、第４の変形規定部材２６０は、Ｘ方向（変形方向）の弾性と、Ｙ方向の弾性とが等しい。また、第４の変形規定部材２６０は、ＰＬＡにより形成されているため、Ｘ方向の弾性及びＹ方向の弾性が非常に高い。
　また、上記の通り、各第１層２６２を構成する第１の板状部２６３は全て同一の配置となっており、各第２層２６４を構成する第２の板状部２６５は全て同一の配置となっている。このため、正方形の格子点において、Ｚ軸方向に第１層２６２の第１の板状部２６３と、第２層２６４の第２の板状部２６５とが交互に直線状に並ぶ。これにより、Ｚ軸方向には非常に高い弾性を有することになる。
　図１５Ａ及び図１５Ｂは、それぞれ第３の変形規定部材２４０が収容されたボクセル１０（１０Ｃ）の減圧による変形前の状態と、変形後の状態を示す断面図である。上述の通り、第４の変形規定部材２６０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向の弾性が非常に大きくなる。このため、第４の変形規定部材２６０を収容したボクセル１０（１０Ｄ）は、ケーシング１００内が減圧されて収縮したとしても、第４の変形規定部材２６０はＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向にほとんど収縮せず、結果的にボクセル１０Ｄは実質的に変形しない。
　なお、以下、このような第４の変形規定部材２６０がケーシング１００内に収容されたボクセル１０Ｄを、無変形タイプのボクセルという。
　ケーシング内に収容される変形規定部材は上記の構成に限られない、例えば、三次元的な変形が必要な場合には、各層の板状部の配置を異なるようにしてもよい。また、三次元的な格子を作成し、格子を構成する部材が延びる方向や太さを適宜調整してもよい。
＜コネクタ及び閉鎖部材＞
　以下、ボクセル同士を接続するためのコネクタ、及び、ボクセルの開口の封止に用いられる封止部材について説明する。以下、（１）隣接するボクセルの内部空間同士を流体連通した状態でボクセル同士を接続する流体連通コネクタと、（２）接続されるボクセルの内部空間同士を流体連通させることなく、ボクセル同士を接続する閉鎖コネクタと、（３）他のボクセルに接続されないボクセルの開口を封止する封止部材と、（４）ボクセルの内部空間とシリコーンチューブの内部とを流体連通した状態でボクセルとシリコーンチューブとを接続するチューブコネクタと、について説明する。
（１）流体連通コネクタ
　図１６Ａ～図１６Ｃは、流体連通コネクタを示し、図１６Ａは斜視図、図１６Ｂは正面図、図１６Ｃは縦断面図である。流体連通コネクタは、例えば、樹脂などにより形成されている。図１６Ａ～図１６Ｃに示すように、流体連通コネクタ５００は、円柱状の基部５０４と、基部５０４の両端に接続された一対の円形部５０２とを備え、回転対称に形成されている。円形部５０２は平板状であり、その中心が基部５０４の中心軸を通るように取り付けられている。基部５０４の長さ、すなわち、一対の円形部５０２の間の距離は、ケーシング１００の厚さの２倍と略等しくなっている。また、基部５０４の直径は、ケーシング１００の開口１２０の内径と略等しい。また、流体連通コネクタ５００には、基部５０４及び円形部５０２の中心を貫通するように円柱状の通気孔５０６が形成されている。
　図１７は、流体連通コネクタによりボクセルのケーシングの側面同士を接続した様子を示す拡大断面図である。図１７に示すように、流体連通コネクタ５００は、表面同士が対向するように配置された隣接するボクセル１０同士を、内部空間１１０同士が流体連通した状態で連結する。流体連通コネクタ５００は、一対の円形部５０２がそれぞれ連結される一対のボクセル１０の内部空間１１０内に位置し、基部５０４が一対のボクセル１０の対向する壁面に形成された開口１２０を挿通するように配置されることにより、一対のボクセル１０を連結することができる。この状態において、連結されたボクセル１０の内部空間１１０は流体連通コネクタ５００に形成された通気孔５０６を通じて流体連通する。なお、流体連通コネクタ５００を取り付ける際には、一方の円形部５０２を一方のボクセル１０の開口１２０から内部空間１１０内に挿入し、他方の円形部５０２を他方のボクセル１０の開口１２０から内部空間１１０内に挿入すればよい。これにより、一対の円形部５０２により一対のボクセル１０のケーシング１００の壁面を挟み込んだ状態となり、ボクセル１０同士が連結される。
（２）閉鎖コネクタ
　図１８Ａ～図１８Ｃは、閉鎖コネクタを示し、図１８Ａは斜視図、図１８Ｂは正面図、図１８Ｃは縦断面図である。閉鎖コネクタ５２０は、例えば、樹脂などにより形成されている。図１８Ａ～図１８Ｃに示すように、閉鎖コネクタ５２０は、円柱状の基部５２４と、基部５２４の両端に接続された一対の円形部５２２とを備え、回転対称に形成されている。円形部５２２は平板状であり、その中心が基部５２４の中心軸を通るように取り付けられている。基部５２４の長さ、すなわち、一対の円形部５２２の間の距離は、ケーシング１００の厚さの２倍と略等しくなっている。また、基部５２４の直径は、ケーシング１００の開口１２０の内径と略等しい。閉鎖コネクタ５２０には、流体連通コネクタのような通気孔は形成されていない。
　図１９は、閉鎖コネクタによりボクセルのケーシングの側面同士を接続した様子を示す拡大断面図である。図１９に示すように、閉鎖コネクタ５２０は、表面同士が対向するように配置された隣接するボクセル１０同士を、内部空間１１０が遮断された状態で連結する。閉鎖コネクタ５２０は、一対の円形部５０２がそれぞれ連結される一対のボクセル１０の内部空間１１０内に位置し、円形部５０２が一対のボクセル１０の対向する壁面に形成された開口１２０を挿通するように配置されることにより、一対のボクセル１０を連結することができる。この状態において、連結されたボクセル１０の開口１２０は閉鎖コネクタ５２０により閉鎖される。なお、閉鎖コネクタ５２０を取り付ける際には、一方の円形部５２２を一方のボクセル１０の開口１２０から内部空間１１０内に挿入し、他方の円形部５２２を他方のボクセル１０の開口１２０から内部空間１１０内に挿入すればよい。これにより、一対の円形部５２２により一対のボクセル１０のケーシング１００の壁面を挟み込んだ状態となり、ボクセル１０同士が連結される。
（３）第１の封止部材
　図２０Ａ～図２０Ｃは、第１の封止部材を示し、図２０Ａは斜視図、図２０Ｂは正面図、図２０Ｃは縦断面図である。第１の封止部材は、例えば、樹脂などにより形成されている。図２０Ａ～図２０Ｃに示すように、第１の封止部材５４０は、円柱状の基部５４４と、基部５４４の両端に接続された一対の円形部５４２とを備える。円形部５４２は平板状であり、その中心が基部５４４の中心軸を通るように取り付けられている。基部５４４の長さ、すなわち、一対の円形部５４２の間の距離は、ケーシング１００の厚さと略等しくなっている。また、基部５４４の直径は、ケーシング１００の開口１２０の内径と略等しい。第１の封止部材５４０には、流体連通コネクタのような通気孔は形成されていない。
　図２１は、第１の封止部材によりボクセルのケーシングの開口を封止した様子を示す拡大断面図である。図２１に示すように、第１の封止部材５４０は、他のボクセルと連結されないボクセル１０のケーシングに形成された開口１２０を閉鎖する。一方の円形部５４２をボクセル１０の開口１２０から内部空間１１０内に挿入することにより、第１の封止部材５４０をボクセル１０の開口１２０に取り付けることができる。これにより、一対の円形部５４２によりボクセル１０の壁面を挟み込んだ状態となり、ボクセル１０の開口１２０に第１の封止部材５４０が取り付けられ、開口１２０が封止される。
（４）第２の封止部材
　図２２Ａ～図２２Ｃは、第２の封止部材を示し、図２２Ａは下方斜視図、図２２Ｂは正面図、図２２Ｃは縦断面図である。第２の封止部材５８０は、例えば、樹脂などにより形成されている。図２２Ａ～図２２Ｃに示すように、第２の封止部材５８０は、円柱状の基部５８４と、基部５８４の一端に接続された外側円形部５８６と、基部５８４の他端に接続された内側円形部５８８を備える。各円形部５８６、５８８は平板状であり、その中心が基部５８４の中心軸を通るように取り付けられている。内側円形部５８８の直径は、第１の封止部材５４０の円形部５４２の直径と等しく、開口１２０を通してケーシング１００内に挿入する際に、ケーシング１００が破損しないような直径となっている。また、外側円形部５８６の直径は、内側円形部５８８の直径よりも大きく、ケーシング１００の一辺の長さよりもわずかに小さい。基部５８４の長さ、すなわち、内側円形部５８８と外側円形部５８６の間の距離は、ケーシング１００の厚さと略等しくなっている。また、基部５８４の直径は、ケーシング１００の開口１２０の内径と略等しい。第２の封止部材５８０には、流体連通コネクタのような通気孔は形成されていない。
　図２３は、第２の封止部材によりボクセルのケーシングの開口を封止した様子を示す拡大断面図である。図２３に示すように、第２の封止部材５８０は、他のボクセルと連結されない開口１２０を閉鎖する。内側円形部５８８をボクセル１０の開口１２０から内部空間１１０内に挿入することにより、第２の封止部材５８０をボクセル１０の開口１２０に取り付けることができる。これにより、内側円形部５８８及び外側円形部５８６によりボクセル１０の壁面を挟み込んだ状態となり、ボクセル１０の開口１２０に第２の封止部材５８０が取り付けられ、開口１２０が封止される。
　外側円形部５８６の外側の面には、ソフトロボットとして組み立てた際に表面に機能性や質感を持たせるために、表面処理が施されたり、表面にコーティングを施したり、表面材料が付着されたりしている。例えば、外側円形部５８６の外側の面を粗面や滑らかな面とすることにより、摩擦を調整することができる。また、外側円形部５８６の外側の面に紫外線硬化樹脂などによる樹脂コーティングを行うことにより、光沢のある低摩擦面とすることができる。
　また、外側円形部５８６の外側の面に形状記憶ゲルなどの材料を塗布することにより、ソフトロボットにより物体を把持する際に物体との粘着性を高めることができる。また、外側円形部５８６の外側の面に布地などを貼付することにより、ソフトロボットの表面に柔軟な質感を持たせることができる。なお、本実施形態における第２の封止部材５８０の外面に位置する外側円形部５８６は円形であるが、これに限らず、矩形等との形状としてもよい。
（５）チューブコネクタ
　図２４Ａ～図２４Ｃは、チューブコネクタを示し、図２４Ａは斜視図、図２４Ｂは正面図、図２４Ｃは縦断面図である。チューブコネクタ５６０は、例えば、樹脂などにより形成されている。図２４Ａ～図２４Ｃに示すように、チューブコネクタ５６０は、円形部５６２と、円形部５６２に立設された管状部５６４とを備ええ、回転対称に形成されている。円形部５６２は、円形の平板状である。管状部５６４は、円形部５６２に対して垂直に立設されており、管状に形成されている。管状部５６４は、管状部５４６の中心軸と円形部５６２の中心とが一直線に並ぶように形成されている。管状部５６４の直径は、ケーシング１００の開口１２０の内径と略等しく、先端部には外径が大きくなる拡径部５６４Ａが形成されている。チューブコネクタ５６０には、円形部５６２から管状部５６４の先端まで貫通するような円柱状の貫通孔５６６が形成されている。
　図２５は、チューブコネクタによりボクセルにシリコーンチューブを接続した様子を示す拡大断面図である。チューブコネクタ５６０は、ボクセル１０の内部空間１１０とシリコーンチューブ２０の内部空間２２とが流体連通した状態で、ボクセル１０とシリコーンチューブ２０とを連結する。チューブコネクタ５６０は、円形部５６２がケーシング１００の内部空間１１０に位置し、管状部５６４がボクセル１０の壁面に形成された開口１２０を挿通するように配置され、管状部５６４をシリコーンチューブ２０内に挿入することにより、ボクセル１０とシリコーンチューブ２０とを接続することができる。この状態において、ボクセル１０の内部空間１１０は、チューブコネクタ５６０の貫通孔５６６を通じて流体連通する。なお、チューブコネクタ５６０を取り付ける際には、円形部５６２をボクセル１０の開口１２０から内部空間１１０内に挿入し、チューブコネクタ５６０の管状部５６４をシリコーンチューブ２０の内部空間２２に挿入すればよい。
＜ロボットの挙動＞
　図１Ａ～図１Ｄに戻り、隣接するボクセル１０同士の対向する面の開口１２０には、流体連通コネクタ５００が取り付けられており、隣接するボクセル１０同士は流体連通コネクタ５００により、内部空間１１０が流体連通した状態で連結されている。
　また、一端（図１Ａの右端）のボクセル１０の側面（隣接するボクセルと反対側の面）の開口１２０には、チューブコネクタ５６０が取り付けられている。そして、チューブコネクタ５６０の管状部５６４にシリコーンチューブ２０の一端が接続されており、シリコーンチューブ２０の他端には吸引ポンプ３０が接続されている。
　なお、その他のボクセル１０の開口１２０には封止部材５４０が取り付けられている。このような構成により、全てのボクセル１０の内部空間１１０は流体連通しており、吸引ポンプ３０を駆動するとシリコーンチューブ２０を介して全てのボクセル１０の内部空間１１０が減圧される。
　以下、各タイプのボクセルを適用したソフトロボットの挙動について説明する。なお、以下の説明では、吸引ポンプ３０が接続されたボクセル１０のチューブコネクタが取り付けられた側の面を固定した状態で吸引ポンプ３０によりボクセル１０の内部空間１１０を減圧した場合について説明する。
（１）収縮タイプのボクセルを使用した場合
　図２６は、図１に示すロボットの全てのボクセルに、収縮タイプのボクセルを適用した実施形態のソフトロボットの変形前後の形状を示す平面図である。本実施形態のソフトロボット１Ａでは、第１の変形規定部材の弾性が小さい方向（Ｙ軸方向）が、ボクセルの連結方向Ａと等しくなるように連結した実施形態を示す。
　図２６に示すように、収縮タイプのボクセル１０Ａを連結した場合には、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ａ内の内部空間を減圧すると、全てのボクセル１０Ａが、弾性が小さい方向（Ｙ軸方向）に収縮する。これにより、ソフトロボット１Ａを構成するボクセル１０Ａが連結方向Ａに収縮する。
　また、吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ａ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ａが立方体状の元の形状に戻る。これにより、ソフトロボット１Ａは初期の形状に戻る。
（２）屈曲タイプのボクセルを使用した場合
　図２７は、図１に示すロボットの全てのボクセルに、屈曲タイプのボクセルを適用した実施形態のソフトロボットの変形前後の形状を示す。なお、本実施形態のソフトロボット１Ｂでは、屈曲タイプのボクセル１０Ｂの屈曲軸方向（Ｘ軸方向）が、ボクセルの連結方向Ａと等しくなり、先端側の４つのボクセル１０Ｂの屈曲方向（Ｙ軸方向）が連結方向に垂直な一方向Ｂ（図中上方）に向き、吸引ポンプ３０に接続される側の４つのボクセル１０Ｂの屈曲方向（Ｙ軸方向）が方向Ｂと反対（図中下方）を向くようにしている。
　図２７に示すように、屈曲タイプのボクセル１０Ｂを連結した場合には、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ｂ内の内部空間を減圧すると、先端側の４つのボクセル１０Ｂは図中上方に向かって凸になるように湾曲し、吸引ポンプ３０側の４つのボクセル１０Ｂは図中下方に向かって凸になるように湾曲する。この結果、ソフトロボット１ＢはＳ字状に湾曲する。
　また、吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ｂ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ｂが立方体状の元の形状に戻る。これにより、ソフトロボット１Ａは初期の形状に戻る。
（３）せん断タイプのボクセルを使用した場合
　図２８は、図１に示すロボットの全てのボクセルに、せん断タイプのボクセルを適用した実施形態のソフトロボットの変形前後の形状を示す。なお、本実施形態のソフトロボット１Ｃでは、全てのせん断タイプのボクセル１０Ｃのせん断方向（Ｘ軸方向）が、ボクセル１０Ｃの連結方向Ａと等しくなり、収縮方向（Ｙ軸方向）が連結方向に垂直な一方向Ｂ（図中上方）に向くようにしている。
　図２８に示すように、せん断タイプのボクセル１０Ｃを連結した場合には、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ｃ内の内部空間を減圧すると、ボクセル１０Ｃが平行四辺形状にせん断変形する。この結果、ソフトロボット１Ｃ全体も平行四辺形状に変形する。この際、吸引ポンプ３０が接続されたボクセル１０のチューブコネクタが取り付けられた側の面を固定されているため、ソフトロボット１Ｃは全体として先端側に向かって図２８の下方に傾斜する。
　また、吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ｃ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ｃが立方体状の元の形状に戻る。これにより、ソフトロボット１Ｃは初期の形状に戻る。
（４）無変形タイプのボクセルを使用した場合
　図２９は、図１に示すロボットの全てのボクセルに、せん断タイプのボクセルを適用した実施形態のソフトロボットの変形前後の形状を示す。なお、本実施形態のソフトロボット１Ｄでは、全ての無変形タイプのボクセル１０Ｄの積層方向（Ｚ軸方向）が、ボクセル１０Ｄの連結方向Ａに垂直に向くようにしている。
　図２９に示すように、無変形タイプのボクセル１０Ｄを連結した場合には、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ｄ内の内部空間を減圧しても、ボクセル１０Ｄの形状は実質的に変形しない。この結果、ソフトロボット１Ｄ全体も変形することがない。
＜他の組立例＞
　上記の図１及び図２６～２９に示すようなソフトロボットは、再構築可能である。すなわち、ボクセルを分離し、コネクタ、封止部材、及び、チューブコネクタをボクセルから取り外し、新たにコネクタ、封止部材、及び、チューブコネクタを取り付けてボクセルを連結することにより異なる形状、及び、動作のロボットを再構築可能である。以下、上記のボクセルと、コネクタ、封止部材、及び、チューブコネクタとを用いて構築したソフトロボットのアッセンブリの例を示す。なお、以下の説明では、図中、流体連通コネクタが取り付けられている開口に当たる部位には白色の矩形を表示し、閉鎖コネクタが取り付けられている開口に当たる部位には黒色の矩形を表示し、封止部材及びチューブコネクタが取り付けられている部位には矩形を表示しない。
（１）第１の組立例
　図３０Ａ及び図３０Ｂは、第１の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図であり、図３０Ａは変形前の状態を示し、図３０Ｂは変形後の状態を示す。図３０Ａ及び図３０Ｂに示すように、第１の組立例のソフトロボット１Ｅは２フィンガタイプのエンドエフェクタとして機能するように構成されている。ソフトロボット１Ｅは、水平方向に４つの無変形タイプのボクセル１０Ｄが流体連通コネクタ５００により接続され、両端に位置するそれぞれのボクセル１０Ｄから下方に向かって３つの湾曲タイプのボクセル１０Ｂが流体連通コネクタ５００により接続されている。これにより、全てのボクセル１０Ｂ、１０Ｄの内部空間が流体連通する。各湾曲タイプのボクセル１０Ｂは屈曲軸方向（Ｘ軸方向）が上下方向に向き、屈曲方向が水平方向外方に向くように配置されている。シリコーンチューブ２０は、水平方向に並ぶ４つの無変形タイプのボクセル１０Ｄのうちの２番目のボクセル１０Ｄの上面の開口に接続されている。
　図３０Ｂに示すように、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ｂ、１０Ｄ内の内部空間を減圧すると無変形タイプのボクセル１０Ｄは略変形しないものの、湾曲タイプのボクセル１０Ｂは水平方向外方が凸になるように湾曲する。そして、複数の湾曲タイプのボクセル１０Ｂの上端は無変形タイプのボクセル１０Ｄに接続されているため、下端部が内方に向かって進出する。これにより、湾曲タイプのボクセル１０Ｂによりワークを挟み込んで保持することができる。
　また、吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ｂ、１０Ｄ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ｂ、１０Ｄが立方体状の元の形状に戻る。これにより、ソフトロボット１Ｅは初期の形状に戻る。
（２）第２の組立例
　図３１Ａ～図３１Ｄは、第２の組立例のソフトロボットの構成を示し、図３１Ａは変形前の状態の正面図、図３１Ｂは図３１ＡにおけるＢ－Ｂ断面図、図３１Ｃは図３１ＡにおけるＣ－Ｃ断面図、図３１Ｄは変形後の状態の正面図である。
　図３１Ａ～図３１Ｄに示すように、第２の組立例のソフトロボット１Ｆは４フィンガタイプのエンドエフェクタとして機能するように構成されている。
　ソフトロボット１Ｆは、水平に前後左右に十字状に流体連通コネクタ５００によりボクセル１０Ａ、１０Ｄが接続されるともに、十字状の各先端のボクセル１０Ｄに下方に向かって複数のボクセル１０Ｂ、１０Ｃが接続されて構成されている。十字状に接続されたボクセル１０Ａ、１０Ｄは前後左右にそれぞれ５つのボクセル１０Ａ、１０Ｄが接続されており、中心及び先端には無変形タイプのボクセル１０Ｄが配置され、中心のボクセル１０Ｄと先端のボクセル１０Ｄとの間には収縮タイプのボクセル１０Ａが配置されている。収縮タイプのボクセル１０Ａは、収縮方法（Ｙ軸方向）が連結方向（図３１Ａ及び図３１Ｃの左右方向）になるように配置されている。
　十字状の各先端のボクセル１０Ｄには、下方に向かって３つの湾曲タイプのボクセル１０Ｂが流体連通コネクタ５００により接続され、さらに、最も下の湾曲タイプのボクセル１０Ｂの下方には、せん断タイプのボクセル１０Ｃが流体連通コネクタ５００により接続されている。各湾曲タイプのボクセル１０Ｂは屈曲軸方向（Ｘ軸方向）が上下方向に向き、屈曲方向が水平方向外方に向くように配置されている。また、せん断タイプのボクセル１０Ｃはせん断方向（Ｘ軸方向）が内外方向に向き、収縮方向（Ｙ軸方向）が上下方向になるように配置されている。これにより、全てのボクセル１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの内部空間が流体連通する。シリコーンチューブ２０は、十字状の中央に配置されたボクセル１０Ｄ上面の開口に接続されている。
　図３１Ｄに示すように、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ内の内部空間を減圧すると無変形タイプのボクセル１０Ｄは略変形しないものの、収縮タイプのボクセル１０Ａが水平方向に収縮し、先端の無変形タイプのボクセル１０Ｄが中心に向かって移動する。さらに、先端の無変形タイプのボクセル１０Ｄに接続された湾曲タイプのボクセル１０Ｂは水平方向外方が凸になるように湾曲する。これにより湾曲体タイプのボクセル１０Ｂの下方に接続されたせん断タイプのボクセル１０Ｃが内方に向かって進出する。さらに、せん断タイプのボクセル１０Ｃがせん断変形して、下端部が内方に向かって進出する。これにより、湾曲タイプのボクセル１０Ｂ及びせん断タイプのボクセル１０Ｃにより構成されるフィンガ部によりワークを挟み込んで保持することができる。
　また、制御装置３２により吸引ポンプ３０を制御し、吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄが立方体状の元の形状に戻る。これにより、ソフトロボット１Ｆは初期の形状に戻る。
（３）第３の組立例
　図３２Ａ及び図３２Ｂは、第３の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図であり、図３２Ａは変形前の状態を示し、図３２Ｂは変形後の状態を示す。図３２Ａ及び図３２Ｂに示すように、第３の組立例のソフトロボット１Ｇは、歩行タイプのソフトロボット１Ｇとして機能するように構成されている。ソフトロボット１Ｇは、水平方向に３つのボクセル１０Ｂ、１０Ｄが流体連通コネクタ５００により接続されて基部が構成され、基部の両端に位置するそれぞれのボクセル１０Ｂの下方に湾曲タイプのボクセル１０Ｂが流体連通コネクタ５００により接続されて脚部が構成されている。これにより、全てのボクセル１０Ｂ、１０Ｄの内部空間が流体連通する。
　基部を構成する先端及び後端のボクセル１０Ｂは、屈曲軸方向（Ｘ軸方向）が上下方向に向き、屈曲方向（Ｙ軸方向）が水平方向中心に向くように配置されている。また、前方の脚部を構成するボクセル１０Ｂは、屈曲軸方向（Ｘ軸方向）が上下方向に向き、屈曲方向（Ｙ軸方向）が水平方向中心に向くように配置されている。また、後方の脚部を構成するボクセル１０Ｂは屈曲軸方向（Ｘ軸方向）が上下方向に向き、屈曲方向（Ｙ軸方向）が水平方向後方に向くように配置されている。シリコーンチューブ２０は、無変形タイプのボクセル１０Ｄの上面の開口に接続されている。
　図３２Ｂに示すように、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ｂ、１０Ｄ内の内部空間を減圧すると無変形タイプのボクセル１０Ｄは略変形しないものの、前方の上下に接続された湾曲タイプのボクセル１０Ｂは水平方向後方が凸になるように湾曲する。また、基部の後方のボクセル１０Ｂは水平方向後方が凸になるように湾曲し、後方の脚部のボクセル１０Ｂは水平方向前方が凸になるように湾曲する。これにより、後方の脚部を構成するボクセル１０Ｂの下面が水平になるとともに、前方の脚部を構成するボクセル１０Ｂが前方に進出する。
　また、この状態から吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ｂ、１０Ｄ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ｂ、１０Ｄが立方体状の元の形状に戻り、これにより、ソフトロボット１Ｇは初期の形状に戻る。この際、前方の脚部を構成するボクセル１０Ｂによりソフトロボット１Ｇ全体が前方に向かって引き寄せられる。このように吸引ポンプ３０によりボクセル１０Ｂ、１０Ｄの内部空間を減圧した状態と、減圧を解除した状態とを繰り返すことにより、ソフトロボット１Ｇは前方（図３２Ａ、図３２Ｂの左側）に進行する。
（４）第４の組立例
　図３３Ａ～図３３Ｇは、第４の組立例のソフトロボットの構成を示す図である。図３３Ａは変形前の正面図、図３３Ｂは図３３ＡにおけるＢ－Ｂ断面図、図３３Ｃは図３３ＡにおけるＣ－Ｃ断面図、図３３Ｄは図３３ＡにおけるＤ－Ｄ断面図である。また、図３３Ｅは変形後の図３３ＡにおけるＢ－Ｂ断面図、図３３Ｆは変形後の図３３ＡにおけるＣ－Ｃ断面図、図３３Ｇは変形後の図３３ＡにおけるＤ－Ｄ断面図である。
　図３３Ａ～図３３Ｄに示すように、第４の組立例のソフトロボット１Ｈは、人の手を模したソフトロボット１Ｈとして機能するように構成されている。
　ソフトロボット１Ｈは無変形タイプのボクセル１０Ｄが接続されてなる掌部４０と、掌部４０から下方に向かって延びる５本の指部４２、４３、４４、４５、４６とを備える。
　掌部４０は、無変形タイプのボクセル１０Ｄが水平方向に５列にわたって接続されている。１列目は３つのボクセル１０Ｄが上下方向に接続されており、２～５列目は４つのボクセル１０Ｄが上下方向に接続されている。各列の上端のボクセル１０Ｄは水平方向に並んでいる。掌部４０を構成し、上下又は水平方向に隣接するボクセル１０Ｄは流体連通コネクタ５００により接続されている。
　各指部４２、４３、４４、４５、４６は、上下方向に複数の湾曲タイプのボクセル１０Ｂが接続されている。１列目及び５列目の指部４２、４６は３つのボクセル１０Ｂが接続されてなり、２～４列目の指部４３、４４、４５は４つのボクセル１０Ｂが接続されてなる。各指部４２、４３、４４、４５、４６を構成し、上端に位置するボクセル１０Ｂは、掌部４０を構成する下端のボクセル１０Ｄと流体連通コネクタ５００により接続されている。各指部４２、４３、４４、４５、４６の側面（図３３Ａの横方向及び紙面垂直方向の面）の開口は全て封止部材５４０により閉鎖されている。
　各指部４２、４３、４４、４５、４６を構成するボクセル１０Ｂは、屈曲軸方向（Ｘ軸方向）が上下方向に向き、屈曲方向（Ｙ軸方向）が前方（図３３Ｂ、図３３Ｃ、図３３Ｄの右方向）に向くように配置されている。このようにして、掌部４０を構成するボクセル１０Ｄ及び各指部４２、４３、４４、４５、４６を構成するボクセル１０Ｂは、内部空間が流体連通した状態となっている。
　シリコーンチューブ２０は、掌部４０を構成し、最上段中央のボクセル１０Ｄの上面の開口に接続されている。
　図３３Ｅ～図３３Ｇに示すように、吸引ポンプ３０を駆動してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ｂ、１０Ｄ内の内部空間を減圧すると、掌部４０を構成する無変形タイプのボクセル１０Ｄは略変形しないものの、各指部４２、４３、４４、４５、４６を構成する湾曲タイプのボクセル１０Ｂは後方が凸になるように湾曲する。これにより、各指部４２、４３、４４、４５、４６を、手を閉じるように湾曲させることができる。
　また、この状態から吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ｂ、１０Ｄ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ｂ、１０Ｄが立方体状の元の形状に戻り、これにより、ソフトロボット１Ｇは初期の形状に戻る。
（５）第５の組立例
　図３４は、第５の組立例のソフトロボットの構成を示す正面図である。第５組立例のソフトロボットは、掌部の構成及び吸引ポンプ３０の数が第４の組立例のソフトロボットと異なっている。
　図３４に示すように、第５組立例のソフトロボット１Ｉでは、掌部１４０を構成するボクセル１０Ｄは、流体連通コネクタ５００により上下方向に接続されており、各列を構成するボクセル１０Ｄ同士は、閉鎖コネクタ５２０により接続されている。これにより、掌部１４０の１列目を構成する無変形タイプのボクセル１０Ｄと、１列目の指部４２を構成する湾曲タイプのボクセル１０Ｂとが流体連通した状態となる。同様に、掌部１４０の２列目を構成する無変形タイプのボクセル１０Ｄと、２列目の指部４２を構成する湾曲タイプのボクセル１０Ｂとが流体連通した状態となり、掌部１４０の３列目を構成する無変形タイプのボクセル１０Ｄと、３列目の指部４２を構成する湾曲タイプのボクセル１０Ｂとが流体連通した状態となり、掌部１４０の４列目を構成する無変形タイプのボクセル１０Ｄと、４列目の指部４２を構成する湾曲タイプのボクセル１０Ｂとが流体連通した状態となり、掌部１４０の５列目を構成する無変形タイプのボクセル１０Ｄと、５列目の指部４２を構成する湾曲タイプのボクセル１０Ｂとが流体連通した状態となる。そして、各列を構成するボクセル１０Ｂ、１０Ｄは、他の列を構成するボクセル１０Ｂ、１０Ｄとは流体連通していない状態となっている。
　また、掌部１４０の各列の最上段のボクセル１０Ｄの上面には、それぞれ、シリコーンチューブ２０を通じて吸引ポンプ３０が接続されている。各吸引ポンプ３０は、制御装置３２にそれぞれ電気的に接続されており、制御装置３２は吸引ポンプ３０を独立して駆動させることができる。
　このような構成の第５の組立例のソフトロボット１Ｉでは、各指部４２、４３、４４、４５をそれぞれ独立して湾曲させることができる。すなわち、例えば、制御装置３２が１列目の掌部１４０を構成するボクセル１０Ｄに接続された吸引ポンプ３０を駆動することにより、１列目のボクセル１０Ｄ及び一列目の指部４２のボクセル１０Ｂ内が減圧され、一列目の指部４２のみを湾曲させることができる。これと同様に２～５列目の指部４３、４４、４５、４６も独立して湾曲させることができる。
（６）第６の組立例
　図３５Ａ～図３５Ｅは、第６の組立例のソフトロボットの構成を示し、図３５Ａ～図３５Ｃは変形前の状態であり、図３５Ｄ及び図３５Ｅは変形後の状態である。また、図３５Ａは上面図、図３５Ｂ及び図３５Ｄは図３５ＡにおけるＢ－Ｂ断面図、図３５Ｃ及び図３５Ｅは図３５ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。なお、各断面図には、流体連通コネクタを白色の矩形を重ねて示している。図３５Ａ～図３５Ｅに示すように、第６の組立例のソフトロボット１Ｊは、平面状のソフトロボットとして構成されている。ソフトロボット１Ｊは、横方向に５列、縦方向に４列のボクセル１０Ａ、１０Ｄが流体連通コネクタ５００により接続されている。これにより、全てのボクセル１０Ａ、１０Ｄの内部空間が流体連通する。
　また、外周に位置するボクセルとしては無変形タイプのボクセル１０Ｄが用いられており、内側の横方向３列、縦方向２列のボクセルには圧縮タイプのボクセル１０Ａが用いられている。内側の横方向３列、縦方向２列の中央部のボクセル１０Ａは、収縮方向（Ｙ軸方向）が上下方向（図３５Ｂ及び図３５Ｃの上下方向）に向くように配置されている。シリコーンチューブ２０は、角に位置する無変形タイプのボクセル１０Ｄの側面の開口に接続されている。
　図３５Ｄ及び図３５Ｅに示すように、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ａ、１０Ｄ内の内部空間を減圧すると無変形タイプのボクセル１０Ｄは略変形しないものの、収縮タイプのボクセル１０Ａが垂直方向に収縮する。これにより、ソフトロボット１Ｊの上面の中央部が凹む。
　また、この状態から吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ａ、１０Ｄ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ａ、１０Ｄが立方体状の元の形状に戻り、これにより、ソフトロボット１Ｊは初期の平面状に戻る。
　本組立例によるソフトロボット１Ｊを、例えば、車内の一部に組み込んでおくことにより、常時は平坦な状態としておき、必要に応じてソフトロボット１Ｊの中央部を凹ませて物を置くためのポケットとして利用することができる。
（７）第７の組立例
　図３６Ａ～図３６Ｃは、第７の組立例のソフトロボットの構成を示し、図３６Ａ及び図３６Ｂは変形前の状態であり、図３６Ｃは変形後の状態である。また、図３６Ａは上面図、図３６Ｂ及び図３６Ｃは図３６ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。なお、各断面図には、流体連通コネクタを白色の矩形を重ねて示している。図３６Ａ～図３６Ｃに示すように、第７の組立例のソフトロボット１Ｋは、平面状のソフトロボットとして構成されている。ソフトロボット１Ｋは、横方向に３列、縦方向に４列のボクセル１０Ｂが流体連通コネクタ５００により接続されている。これにより、全てのボクセル１０Ｂの内部空間が流体連通する。
　また、全てのボクセルとして屈曲タイプのボクセル１０Ｂが用いられている。各ボクセル１０Ｂは、屈曲方向（Ｙ軸方向）が下方（図３６Ｂの下方）に向き、屈曲軸方向（Ｘ軸方向）が横方向（図３６Ｂの左右方向）に向くように配置されている。シリコーンチューブ２０は、横方向２列目、縦方向２列目のボクセル１０Ｂの上面の開口に接続されている。
　図３６Ｃに示すように、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ｂ内の内部空間を減圧すると、屈曲タイプのボクセル１０Ｂは下方が凸になるように湾曲する。これにより、ソフトロボット１Ｋ全体として、縦方向（図３６Ａの上下方向）には略変更することなく、横方向両側が上方に向かい、横方向中央が下方に向かうような湾曲形状となる。
　また、この状態から吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ｂ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ｂが立方体状の元の形状に戻り、これにより、ソフトロボット１Ｋは初期の平面状に戻る。
　本組立例によるソフトロボット１Ｋを、例えば、エアコンの吹き出し口に組み込んでおくことにより、常時は平坦な状態としておくことで風が真直ぐに吹き出させ、必要に応じてソフトロボット１Ｋを湾曲させて、風の吹き出し方向を変更するルーバーなどとして利用することができる。
（８）第８の組立例
　図３７Ａ～図３７Ｃは、第８の組立例のソフトロボットの構成を示し、図３７Ａ及び図３７Ｂは変形前の状態であり、図３７Ｃは変形後の状態である。また、図３７Ａは上面図、図３７Ｂ及び図３７Ｃは図３７ＡにおけるＢ－Ｂ断面図である。なお、各断面図には、流体連通コネクタを白色の矩形を重ねて示している。図３７Ａ～図３７Ｃに示すように、第８の組立例のソフトロボット１Ｌは、平面状のソフトロボットとして構成されている。ソフトロボット１Ｌは、横方向に３列、縦方向に４列のボクセル１０Ｂが流体連通コネクタ５００により接続されている。これにより、全てのボクセル１０Ｂの内部空間が流体連通する。
　また、全てのボクセルとして屈曲タイプのボクセル１０Ｂが用いられている。各ボクセル１０Ｂは、屈曲方向（Ｙ軸方向）が上方（図３７Ｂの上方）に向き、屈曲軸方向（Ｘ軸方向）が横方向（図３７Ｂの左右方向）に向くように配置されている。シリコーンチューブ２０は、横方向２列目、縦方向２列目のボクセル１０Ｂの上面の開口に接続されている。
　図３７Ｃに示すように、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ｂ内の内部空間を減圧すると、屈曲タイプのボクセル１０Ｂは上方が凸になるように湾曲する。これにより、ソフトロボット１Ｋ全体として、縦方向（図３６Ａの上下方向）には略変更することなく、横方向両側が下方に向かい、横方向中央が上方に向かうような湾曲形状となる。
　また、この状態から吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ｂ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ｂが立方体状の元の形状に戻り、これにより、ソフトロボット１Ｌは初期の平面状に戻る。
（９）第９の組立例
　図３８Ａ～図３８Ｅは、第９の組立例のソフトロボットの構成を示し、図３８Ａ～図３８Ｃは変形前の状態であり、図３８Ｄ及び図３８Ｅは変形後の状態である。また、図３８Ａ及び図３８Ｄは上面図、図３８Ｂ及び図３８Ｅは正面図、図３８Ｃは図３８ＡにおけるＣ－Ｃ断面図である。なお、各断面図には、流体連通コネクタを白色の矩形を重ねて示している。図３８Ａ～図３８Ｅに示すように、第９の組立例のソフトロボット１Ｍは、直方体状のソフトロボットとして構成されている。ソフトロボット１Ｍは、横方向に４列、縦方向（奥行き方向）に２列、高さ方向に２列のボクセル１０Ｃ、１０Ｄが流体連通コネクタ５００により接続されている。これにより、全てのボクセル１０Ｃ、１０Ｄの内部空間が流体連通する。
　高さ方向に下の列には無変形タイプのボクセル１０Ｄが用いられ、高さ方向に上の列にはせん断タイプのボクセル１０Ｃが用いられている。高さ方向に上の列において、横方向左側２列のボクセル１０Ｃは、せん断方向（Ｘ軸方向）が左側を向き、収縮方向（Ｙ軸方向）が上方を向くように配置され、横方向右側２列のボクセル１０Ｃは、せん断方向（Ｘ軸方向）が右側を向き、収縮方向（Ｙ軸方向）が上方を向くように配置されている。シリコーンチューブ２０は、下方の列の横方向２列目、縦方向２列目のボクセル１０Ｄの側面の開口に接続されている。
　図３８Ｄ及び図３８Ｅに示すように、制御装置３２により吸引ポンプ３０を駆動制御してシリコーンチューブ２０を通じてボクセル１０Ｃ、１０Ｄ内の内部空間を減圧すると、下方の列の無変形タイプのボクセル１０Ｄは略変形しないものの、上方の列のせん断タイプのボクセル１０Ｃはせん断変形する。横方向左側２列のボクセル１０Ｃは、上下方向に収縮するとともに、上面が左側に移動するようにせん断変形する。また、横方向右側２列のボクセル１０Ｃは、上下方向に収縮するとともに、上面が右側に移動するようにせん断変形する。これにより、ソフトロボット１Ｍ全体として、上面に縦方向に延びる溝が生じることになる。
　また、この状態から吸引ポンプ３０による吸引を解除することにより、各ボクセル１０Ｃ、１０Ｄ内に空気が流入して、各ボクセル１０Ｃ、１０Ｄが立方体状の元の形状に戻り、これにより、ソフトロボット１Ｌは初期の直方体状に戻る。
　本組立例によるソフトロボット１Ｌを、例えば、床面や天面に組み込んでおくことにより、常時は平坦な状態であり、雨などで上面が濡れた場合などには、ソフトロボット１Ｌを上面に溝が形成された状態に変形し、この溝に沿って水の流れを誘導することができる。
（１０）第１０の組立例
　図３９～図４１は、第１０の組立例のソフトロボットの構成を示し、図３９は変形前の状態を示す斜視図であり、図４０は患者の手に取り付けられた変形前の状態を示す斜視図であり、図４１は患者の手に取り付けられた変形後の状態を示す斜視図である。図３９～図４１に示すように、第１０の組立例のソフトロボット１Ｌは、制御装置３２と、制御装置３２により駆動可能な吸引ポンプ３０と、吸引ポンプ３０から延びるチューブ２０と、このチューブ２０の先端に接続された分岐プラグ３４と、分岐プラグ３４から患者の各指に向かって延びる５本のチューブ２０と、各チューブ２０に接続されたボクセル１０Ａ、１０Ｂとを含む。
　分岐プラグ３４は、吸引ポンプ３０から延びるチューブ２０と、各指に延びるチューブ２０とを流体連通することができるプラグである。
　親指及び小指に対応するチューブ２０には２つの圧縮タイプのボクセル１０Ａが直列に接続されている。これら２つの圧縮タイプのボクセル１０Ａは収縮方向（Ｙ軸方向）が接続方向（指に沿った方向）に向くように配置されている。
　人差し指、中指、薬指に対応するチューブ２０には、基端側から２つの圧縮タイプのボクセル１０Ａと、１つのせん断タイプのボクセル１０Ｂとが直列に接続されている。これら２つの圧縮タイプのボクセル１０Ａは収縮方向（Ｙ軸方向）が接続方向（指に沿った方向）に向くように配置されている。また、せん断タイプのボクセル１０Ｂはせん断方向（Ｘ軸方向）が手のひらに向かう方向を向き、収縮方向（Ｙ軸方向）が指に沿った方向になるように配置されている。
　各ボクセル１０Ａ、１０Ｂの表面及び裏面の開口には、第２の封止部材５８０が取り付けられている。これらボクセル１０Ａ、１０Ｂの手のひらと当接する側及び手の内側の第２の封止部材５８０には、例えば手のひらや物体との密着性を高めるような材料（例えば、粘着性の高い形状記憶ゲルなど）を塗布しておくことが好ましい。なお、その他のボクセル１０Ａ、１０Ｂの開口には流体連通コネクタ５００、第１の封止部材５４０、及びチューブコネクタ５６０が取り付けられている。
　図４０及び図４１に示すように、ソフトロボット１Ｌは、ボクセル１０Ａ、１０Ｂの接続部が指の関節に対応する位置となるように患者の手に固定されている。患者の手へのソフトロボット１Ｌの固定は、例えば、各指とボクセルとは手のひらのと当接する側の第２の封止部材５８０に粘着性材料を塗布して固定してもよいし、バンドなどにより固定してもよい。
　このようにソフトロボット１Ｌを手に固定した状態で、制御装置３２により吸引ポンプ３０を吸引することにより、人差し指、中指、及び薬指の基端側に取り付けられたボクセル１０Ａが収縮し、先端に取り付けられたボクセル１０Ｂが、先端側が内側に移動するようにせん断変形する。また、親指及び小指に取り付けられたボクセル１０Ａが収縮する。このように各ボクセル１０Ａ、１０Ｂが変形することにより、ソフトロボット１Ｌにより患者の手に各指を閉じるような力が付与される。
　これにより、例えば、末梢神経に障害があるような患者に適用し、吸引ポンプの吸引と解除を繰り返すことにより、患者に指の曲がる間隔を経験させることができ、ソフトロボット１Ｌをリハビリテーションのための装置として使用することができる。
　さらに、制御装置３２により吸引ポンプ３０を吸引することにより、患者が手を閉じるのをアシストすることができる。これにより、指の筋肉が十分に動かなくなった患者であっても、手で物体を把持することが可能になり、ソフトロボット１Ｌをアシスト装置として使用することができる。
　このように、本実施形態のソフトロボットは、変形形状の異なるボクセルを連結することにより構成されているため、例えば、異なる寸法のボクセルを使用することにより、患者のリハビリ又はアシストが必要な個所の寸法に合わせたリハビリ又はアシスト装置を構築することができる。
　以上説明したように、上記の実施形態によれば、ボクセル１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ内にケーシング１００内の空気が排出された際のボクセル１０の変形を規定する変形規定部材２００、２２０、２４０、２６０が収容されているため、空気が排出された際にボクセル１０を所望の形状に変形させることができる。これにより、ソフトロボット１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ、１Ｍを、ボクセル１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを連結して構成することにより、様々な動きを実現することができる。
　なお、上記の各実施形態及び組立例では空気を作動流体として使用したが、作動流体としてはこれに限らず、各種ガスや、水などの液体であってもかまわない。
　また、上記の各実施形態及び組立例では、ケーシング（ボクセルの外形）が立方体状であり、変形規定部材が立方体状である場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、ケーシングの外形を直方体状とし、ケーシング内部空間の形状を外形と相似形な直方体状とし、変形規定部材を内部空間の形状と相似形な直方体状としてもよい。また、ケーシングの形状は、ロボットに必要な形状、機能に応じて、多角柱状や円柱状、正多面体状としもよい。ただし、ロボットの再構築を考慮すると、ボクセルは立方体状である方が汎用性が高い。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ、１Ｍ、１Ｌ　ソフトロボット
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ　ボクセル
２０　シリコーンチューブ
２２　内部空間
３０　吸引ポンプ
３２　制御装置
３４　分岐プラグ
４０　掌部
４２、４３、４４、４５、４６　指部
１００　ケーシング
１１０　内部空間
１２０　開口
１３０　壁面
１４０　掌部
２００　第１の変形規定部材
２０２　第１層
２０３　第１の板状部
２０４　第２層
２０５　第２の板状部
２０６　格子点
２２０　第２の変形規定部材
２２２　第１層
２２３　第１の板状部
２２４　第２層
２２５　第２の板状部
２２６Ａ、２２６Ｂ　格子点
２４０　第３の変形規定部材
２４２　第１層
２４３　第１の板状部
２４４　第２層
２４５　第２の板状部
２４６　格子点
２６０　第４の変形規定部材
２６２　第１層
２６３　第１の板状部
２６４　第２層
２６５　第２の板状部
３００　金型
３００　内側金型
３１０　基部
３２０　突出部
３３０　底部金型
３４０　底面部
３５０　枠部
３６０　突出部
３７０　仕切板
３８０　室
３９０　底板
４００　シリコーン
４１０　ケーシング中間体
４１０Ａ　切り欠き部
５００　流体連通コネクタ
５０２　円形部
５０４　基部
５０６　通気孔
５２０　閉鎖コネクタ
５２２　円形部
５２４　基部
５４０　第１の封止部材
５４２　円形部
５４４　基部
５４６　管状部
５６０　チューブコネクタ
５６２　円形部
５６４　管状部
５６４Ａ　拡径部
５６６　貫通孔
５８０　第２の封止部材
５８４　基部
５８６　外側円形部
５８８　内側円形部

Claims (15)

  1. 　ロボットの少なくとも一部を構成するロボット構成モジュールであって、
    　内部空間からの作動流体の排出に応じて収縮可能な多面体状のケーシングと、
    　前記ケーシング内に収容され、前記ケーシング内の作動流体が排出された際のロボット構成モジュール変形を規定する変形規定部材と、を備え、
    　複数のロボット構成モジュールを連結することにより、前記ロボットの少なくとも一部を構成することができる、
    　ロボット構成モジュール。
  2. 　前記ケーシングの外形は直方体状又は立方体状であり、
    　前記変形規定部材は、変形前の形状が前記ケーシングの外形に相似している、
    　請求項１に記載のロボット構成モジュール。
  3. 　前記変形規定部材は互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のうちの少なくとも一つの軸方向の弾性が、他の方向の弾性に対して異なる、
    　請求項２に記載のロボット構成モジュール。
  4. 　前記変形規定部材は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のうちの一つの軸方向に圧縮されると、他のいずれか一方の軸方向にせん断変形するように構成されている、
    　請求項２に記載のロボット構成モジュール。
  5. 　前記変形規定部材は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のうちの一つの軸方向に圧縮されると、他のいずれか一方の軸方向に屈曲するように構成されている、
    　請求項２に記載のロボット構成モジュール。
  6. 　前記変形規定部材は、
    　互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向により規定されるＸＹ平面に沿うように、前記ＸＹ平面に対して垂直に配置された複数の第１の板状部からなる第１層と、
    　前記ＸＹ平面に沿うように、前記ＸＹ平面に対して垂直に配置された複数の第２の板状部からなる第２層と、が交互にＺ軸方向に積層されている、
    　請求項２に記載のロボット構成モジュール。
  7. 　前記第１の板状部と前記第２の板状部とは、Ｚ軸方向から見て複数の矩形格子を形成するように配置されている、
    　請求項６に記載のロボット構成モジュール。
  8. 　前記第１の板状部と前記第２の板状部とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿うように対角線が位置し、Ｘ軸方向の対角線の長さとＹ軸方向の対角線の長さとが異なる、複数のひし形状の矩形枠を形成するように配置され、
    　前記複数のひし形状の矩形枠のＸ軸方向の対角線の長さが一定であり、
    　前記複数のひし形状の矩形枠のＹ軸方向の対角線の長さが一定である、
    　請求項７に記載のロボット構成モジュール。
  9. 　前記第１の板状部と前記第２の板状部とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿うように対角線が位置し、Ｘ軸方向の対角線の長さとＹ軸方向の対角線の長さとが異なる、複数のひし形状の矩形枠を形成するように配置され、
    　前記Ｙ軸の一方側に位置するひし形のＹ軸方向の対角線の長さが、前記Ｙ軸の他方側に位置するひし形のＹ軸方向の対角線の長さよりも長くなるように構成されている、
    　請求項７に記載のロボット構成モジュール。
  10. 　前記第１の板状部は、全てＸ軸方向に延び、
    　前記第２の板状部は、全てＸ軸に対して傾斜するように延びている、
    　請求項７に記載のロボット構成モジュール。
  11. 　前記第１の板状部と前記第２の板状部とは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対角線が位置し、Ｘ軸方向の対角線の長さとＹ軸方向の対角線の長さとが等しい、正方形状の矩形枠を形成するように配置されている、
    　請求項７に記載のロボット構成モジュール。
  12. 　連結された複数の請求項１～１１の何れか１項に記載のロボット構成モジュールと、
    　吸引ポンプと、を含み、
    　前記複数のロボット構成モジュールは、前記ケーシングの内部空間が流体連通した状態で連結されており、
    　前記吸引ポンプは前記流体連通した内部空間内の作動流体を外部に吸引可能である、
    　ロボット。
  13. 　さらに、貫通孔を有し、前記ロボット構成モジュールを連結するための流体連通コネクタを備え、
    　前記ケーシングには各面に開口が形成されており、
    　隣接するモジュールは、前記流体連通コネクタが前記隣接するモジュールの対向する面の開口に取り付けられることにより、前記隣接するモジュールの内部空間が前記貫通孔を通じて流体連通した状態で連結されている、
    　請求項１２に記載のロボット。
  14. 　前記複数のロボット構成モジュールはエンドエフェクタの少なくとも一部を構成する、
    　請求項１２又は１３に記載のロボット。
  15. 　前記複数のロボット構成モジュールは患者の各指に沿うように接続されて設けられている、請求項１２又は１３に記載のロボット。
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