(57)【要約】【課題】動力発生機の出力を制御しなくても、作業対象へ力を加える動作部の動作を制御できる作業装置を提供する。【解決手段】作業装置１０は、動力発生機１と、動力発生機１から伝達された動力によって動作することで作業対象２０へ力を加える動作部２と、動力発生機１から動作部２へ動力を伝達する伝達部３とを備える。伝達部３は、磁性粘性流体デバイス４を含む。磁性粘性流体デバイス４は、動力発生機１から動力が伝達される駆動部４２と、動作部２へ動力を伝達する被動部４３と、駆動部４２と被動部４３との間に介在して駆動部４２と被動部４３とに接する磁性粘性流体と、調整部４１とを備える。駆動部４２は、動力発生機１から動力が伝達されると、磁性粘性流体に接した状態で動くことで、磁性粘性流体を通じて被動部４３に動力を伝達する。調整部４１は、磁性粘性流体に磁場をかけることにより磁性粘性流体の粘度を調整する。【選択図】図３
2020063764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力発生機と、
前記動力発生機から伝達された動力によって動作することで作業対象へ力を加える動作部と、
前記動力発生機から前記動作部へ前記動力を伝達する伝達部とを備え、
前記伝達部は、磁性粘性流体デバイスを含み、
前記磁性粘性流体デバイスは、前記動力発生機から前記動力が伝達される駆動部と、前記動作部へ前記動力を伝達する被動部と、前記駆動部と前記被動部との間に介在して前記駆動部と前記被動部とに接する磁性粘性流体と、調整部とを備え、
前記駆動部は、前記動力発生機から前記動力が伝達されると、前記磁性粘性流体に接した状態で動くことで、前記磁性粘性流体を通じて前記被動部に前記動力を伝達し、
前記調整部は、前記磁性粘性流体に磁場をかけることにより前記磁性粘性流体の粘度を調整する、
作業装置。
【請求項２】
前記動力発生機は、一定の動力を連続的に発生する、
請求項１に記載の作業装置。
【請求項３】
前記作業対象から前記動作部へ加えられる力の大きさと、前記動作部の位置と、前記動作部の速度と、前記動作部の加速度と、前記動作部の角速度と、前記動作部の角加速度とのうち、少なくとも一つを検出する検出部と、
前記検出部による検出結果に基づいて前記調整部を制御する制御部とを、更に備える、
請求項１又は２に記載の作業装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記作業対象から前記動作部へ加えられる力の大きさを少なくとも検出し、
前記制御部は、前記検出部で検出された前記力の大きさが上限値を超えないように前記調整部を制御する、
請求項３に記載の作業装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記作業対象から前記動作部へ加えられる力の大きさを少なくとも検出し、
前記制御部は、前記検出部で検出された前記力の大きさが下限値を下回らないように前記調整部を制御する、
請求項３又は４に記載の作業装置。
【請求項６】
挟み部を更に備え、
前記動作部と前記挟み部との間で前記作業対象が挟まれた状態で、前記動作部は前記作業対象に力を加え、かつ前記挟み部が前記作業対象へ力を加える、
請求項１から５のいずれか一項に記載の作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に作業装置に関し、詳細には作業対象へ力を加える作業装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロボットアームの関節をサーボモータ、および減速機の駆動系によって駆動することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１９０８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたロボットアームのような、作業対象に力を加える作業装置において、サーボモータの出力を制御することで作業装置の動作を制御することは煩雑な場合があり、またロボットアームの状態に応じてサーボモータの出力の制御を行う場合の応答性にも劣ることがある。
【０００５】
本開示の課題は、動力発生機が発生する動力を制御しなくても、作業対象へ力を加える動作部の動作を制御できる作業装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る作業装置は、動力発生機と、前記動力発生機から伝達された動力によって動作することで作業対象へ力を加える動作部と、前記動力発生機から前記動作部へ前記動力を伝達する伝達部とを備える。前記伝達部は、磁性粘性流体デバイスを含む。前記磁性粘性流体デバイスは、前記動力発生機から前記動力が伝達される駆動部と、前記動作部へ前記動力を伝達する被動部と、前記駆動部と前記被動部との間に介在して前記駆動部と前記被動部とに接する磁性粘性流体と、調整部とを備える。前記駆動部は、前記動力発生機から前記動力が伝達されると、前記磁性粘性流体に接した状態で動くことで、前記磁性粘性流体を通じて前記被動部に前記動力を伝達する。前記調整部は、前記磁性粘性流体に磁場をかけることにより前記磁性粘性流体の粘度を調整する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によると、調整部が磁性粘性流体の粘度を調整することで、動力発生機から動作部への動力の伝達のされやすさの程度を制御することができる。これにより、動力発生機が発生する動力を制御しなくても、作業対象へ力を加える動作部の動作を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の一実施形態に係る作業装置の斜視図である。
【図２】同上の作業装置の平面図である。
【図３】同上の作業装置の一部の破断した平面図である。
【図４】図３を拡大した平面図である。
【図５】同上の作業装置におけるディスク体を示す正面図である。
【図６】同上の作業装置の、ベースを省略した斜視図である。
【図７】同上の作業装置のブロック図である。
【図８】同上の作業装置における制御部の動作を示すフローチャートである。
【図９】図９Ａから図９Ｆは、同上の作業装置の動作を示す概略図である。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂの各々は、同上の作業装置の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の一実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
【００１０】
本実施形態に係る作業装置１０は、動力発生機１と、動力発生機１から伝達された動力によって動作することで作業対象２０へ力を加える動作部２と、動力発生機１から動作部２へ動力を伝達する伝達部３とを備える。伝達部３は、磁性粘性流体デバイス４を含む。磁性粘性流体デバイス４は、動力発生機１から動力が伝達される駆動部４２と、動作部２へ動力を伝達する被動部４３と、駆動部４２と被動部４３との間に介在して駆動部４２と被動部４３とに接する磁性粘性流体と、調整部４１とを備える。駆動部４２は、動力発生機１から動力が伝達されると、磁性粘性流体に接した状態で動くことで、磁性粘性流体を通じて被動部４３に動力を伝達する。調整部４１は、磁性粘性流体に磁場をかけることにより磁性粘性流体の粘度を調整する。
【００１１】
本実施形態によれば、調整部４１で磁性粘性流体の粘度を調整することで、動力発生機１から動作部２への動力の伝達のされやすさの程度を制御できる。これにより、例えば、動作部２から作業対象２０に加えられる力を調整したり、動作部２により力を加えられることで作業対象２０が移動する場合の移動速度を調整したりすることができる。これにより、動力発生機１が発生する動力を制御しなくても、作業対象２０へ力を加える動作部２の動作を制御できる。
【００１２】
本実施形態では、上記のとおり、動力発生機１が発生する動力を制御しなくても、作業対象２０へ力を加える動作部２の動作を制御できるため、作業装置１０は、動力発生機１の発生する動力を制御する機構（例えばサーボ機構）を備えなくてもよい。ただし、このことは、本開示に係る作業装置１０が、動力発生機１の発生する動力を制御する機構を備えることを、妨げない。すなわち、作業装置１０が、動力発生機１の発生する動力を制御する機構（例えばサーボ機構）を備えてもよい。この場合、動作部２の動作を複数の方式を組み合わせて制御することによる利点を得ることができる。
【００１３】
作業対象２０は、動作部２が力を加える対象であり、作業装置１０とは別個の要素である。作業対象２０は、作業装置１０の使用目的等に応じて規定される。例えば作業装置１０が製品の製造装置を構成する場合、作業対象２０は製品の部品であってよい。
【００１４】
以下、本実施形態の、より具体的な構造について説明する。なお、以下に説明する作業装置１０は、本開示の技術思想を具体化した試作機であり、本開示は、本開示の技術思想を利用した種々の応用を含みうる。
【００１５】
上記のとおり、作業装置１０は、動力発生機１と、動作部２と、伝達部３とを備える（図１等参照）。
【００１６】
本実施形態では、作業装置１０は、板状のベース８も備える。ベース８は、支持面８１を有し、動力発生機１と動作部２とは支持面８１で支持されている。伝達部３は、動力発生機１と動作部２とを接続している。
【００１７】
以下、ベース８の支持面８１が向く向きを上方、上方とは反対側の向きを下方、上方と下方とを含む方向を上下方向という。また、上下方向と直交し、かつ動力発生機１から動作部２側を向く向きを前方、前方とは反対側の向きを後方、前方と後方とを含む方向を前後方向という。また、観測者にとっての上が上方を、観測者にとっての前が前方を向く場合の、観測者にとっての左を向く向きを左方といい、観測者にとっての右を向く向きを右方といい、左方と右方とを含む方向を左右方向という。なお、これらの向き及び方向は、本実施形態に係る作業装置１０の構造を説明するための便宜的なものであり、作業装置１０を使用する場合の作業装置１０の向き等を規定するものではない。
【００１８】
動力発生機１は、動作部２を動作させるための動力を発生するのであれば、いかなる装置であってもよい。本実施形態では、動力発生機１は例えばモータと、モータに電力を供給する電源回路とを含む。なお、電源回路は動力発生機１とは別の要素であってもよく、この場合、電源回路が作業装置１０とも別の要素であってもよい。本実施形態では、動力発生機１は、一定の動力を連続的に発生する。具体的には、例えば本実施形態では、動力発生機１におけるモータの出力は一定である。このため本実施形態では動力発生機１におけるモータはサーボ機構を備えない。ただし、上記のとおり、本開示では、動力発生機１はサーボ機構を備えてもよく、すなわち、動力発生機１は例えばサーボモータを含んでもよい。
【００１９】
動力発生機１は、モータのロータ、ステータなどの部品を収容する本体部１１と、本体部１１の前方側の端部から前方に延びるシャフト１２とを備える。動力発生機１が作動すると、シャフト１２は、シャフト１２自身を通る前後方向の仮想的な回転軸を中心に、回転する。
【００２０】
作業装置１０は第一固定部８２を備え、動力発生機１は、第一固定部８２を介してベース８に固定されている。詳しくは、第一固定部８２は、ベース８の支持面８１上に固定される台部８３と、台部８３の上面から上方に伸びる保持部８４とを備える。台部８３は上下方向の厚みを有する板状であり、保持部８４は前後方向の厚みを有する板状である。保持部８４は本体部１１の前方を向く面と重なっている。本体部１１は保持部８４に、ボルト８５とナット８６で固定されている。これにより、動力発生機１は、第一固定部８２を介してベース８に固定されている。保持部８４は、保持部８４を前後方向に貫通する開口部８７を有し、シャフト１２は開口部８７を通って保持部８４よりも前方へ突出している。
【００２１】
伝達部３は、本実施形態では、動力発生機１のシャフト１２に接続されたカップリング３１と、カップリング３１に接続された磁性粘性流体デバイス４とを、有する（図１から図３参照）。
【００２２】
カップリング３１は第一の端部３３と、第一の端部３３とは反対側の第二の端部３４とを有する。第一の端部３３は後方に向き、第二の端部３４は前方に向く。第一の端部３３は、後方に開口する第一取付孔３５を有する。第二の端部３４は前方に開口する第二取付孔３６を有する。シャフト１２は、第一取付孔３５に挿入された状態で、カップリング３１に固定されている。
【００２３】
磁性粘性流体デバイス４は、上記のとおり、動力発生機１から動力が伝達される駆動部４２と、動作部２へ動力を伝達する被動部４３と、駆動部４２と被動部４３との間に介在して駆動部４２と被動部４３とに接する磁性粘性流体と、調整部４１とを備える。磁性粘性流体デバイス４では、動力は駆動部４２、磁性粘性流体及び被動部４３の順に伝達される。
【００２４】
磁性粘性流体デバイス４では、上記のとおり、駆動部４２は、動力発生機１から動力が伝達されると、磁性粘性流体に接した状態で動くことで、磁性粘性流体を通じて被動部４３に動力を伝達する。
【００２５】
より具体的には、駆動部４２は、被動部４３に対して動くことが可能であるように構成されている。磁性粘性流体は、駆動部４２と被動部４３との両方に接するように、駆動部４２と被動部４３との間に介在している。このため、駆動部４２に動力が伝達されることによって駆動部４２が動くと、駆動部４２に接する磁性粘性流体も動く。磁性粘性流体が被動部４３に接した状態で動くことで、磁性粘性流体が被動部４３に力を加える。このため、磁性粘性流体を通じて駆動部４２から被動部４３に動力が伝達される。磁性粘性流体が被動部４３に加える力の大きさは、磁性粘性流体の粘度に依存する。磁性粘性流体の粘度が高いほど、磁性粘性流体は被動部４３に力を加えやすくなり、磁性粘性流体の粘度が低いほど、磁性粘性流体は被動部４３に力を加えにくくなる。このため、磁性粘性流体の粘度が高いほど磁性粘性流体デバイス４は動力を伝達しやすくなり、磁性粘性流体の粘度が低いほど磁性粘性流体デバイス４は動力を伝達しにくくなる。
【００２６】
本実施形態では、駆動部４２は被動部４３に、被動部４３に対して回転可能に保持されている。駆動部４２と被動部４３との間には隙間３０があり、この隙間３０に磁性粘性流体がある。これにより、磁性粘性流体は、駆動部４２と被動部４３との両方に接するように、駆動部４２と被動部４３との間に介在している。動力発生機１から駆動部４２に動力が伝達されると、駆動部４２は磁性粘性流体に接した状態で回転することで、駆動部４２に接する磁性粘性流体も駆動部４２の回転軸を中心に回転する。そのためには、隙間３０は、駆動部４２の回転軸を連続的に囲んでいることが好ましい。磁性粘性流体が回転すると、磁性粘性流体は、磁性粘性流体に接している被動部４３に、磁性粘性流体の回転の向きと同じ向きの力を加える。このため、被動部４３に動力が伝達され、被動部４３が回転する。
【００２７】
調整部４１は磁性粘性流体に磁場をかけることで、磁性粘性流体の粘度を調整する。具体的には、磁性粘性流体は、磁性粘性流体にかけられる磁場の大きさに応じた粘度を有するため、調整部４１は磁性粘性流体に一定の大きさの磁場をかけることで、磁性粘性流体の粘度を規定できる。また、調整部４１は磁性粘性流体にかける磁場の大きさを変動させることで、磁性粘性流体の粘度を変動させることができる。これにより、調整部４１は磁性粘性流体の粘度を調整できる。調整部４１は、磁性粘性流体にかけられる磁場の大きさを調整することによって磁性粘性流体の粘度を調整する、ともいえる。
【００２８】
調整部４１は、このように磁性粘性流体の粘度を調整することで、磁性粘性流体デバイス４による動力の伝達されやすさを、調整できる。
【００２９】
本実施形態における磁性粘性流体デバイス４の構成について、更に説明する。本実施形態では、駆動部４２はカップリング３１に接続されていることで、動力発生機１からカップリング３１を介して駆動部４２へ動力が伝達される。また、被動部４３が動作部２に接続されていることで、被動部４３から動作部２へ動力が伝達される。調整部４１は被動部４３に含まれている。
【００３０】
本実施形態では、駆動部４２は、軸体４４と、軸体４４に固定されているディスク体４５とを備える（図３及び図４参照）。
【００３１】
軸体４４は、前後方向に長い柱状である。軸体４４は、基部４４１と、基部４４１の前端につながり基部４４１より径の大きな中間部４４２と、中間部４４２の前端につながり中間部４４２よりも径の大きい受部４４３とを有する。軸体４４は、更に受部４４３の前端につながり基部４４１、中間部４４２及び受部４４３のいずれよりも径の小さな先端部４４４と、先端部４４４の前端につながり先端部４４４よりも径の小さな先部４４５とを有する。基部４４１の後端側の部分はカップリング３１の第二取付孔３６に挿入された状態で、カップリング３１に固定されている。これにより、カップリング３１に駆動部４２が接続されている。ディスク体４５は、受部４４３よりも大きな径を有する円盤状である。ディスク体４５は、中央に、ディスク体４５を前後方向に貫通する取付孔４５１を有する（図５参照）。取付孔４５１に先端部４４４が挿入され、かつディスク体４５の後方を向く面は受部４４３の前方を向く面と接触している。この状態で、ディスク体４５は軸体４４に固定されている。取付孔４５１の形状は、先端部４４４が挿入されることができ、かつ軸体４４が前後方向の回転軸を中心に回転すると軸体４４と一緒にディスク体４５も回転するように、適宜設計される。例えば図５に示す取付孔４５１の形状は四角形である。この場合、先端部４４４の、前後方向と直交する面での断面形状が、取付孔４５１と同じか僅かに小さい寸法の四角形であれば、前記のように取付孔４５１に先端部４４４が挿入されることができ、かつ軸体４４が回転する場合に軸体４４と一緒にディスク体４５も回転できる。取付孔４５１の断面の形状は、先端部４４４の形状に応じ、例えば楕円形でもよく、角丸長方形でもよい。
【００３２】
被動部４３は、ヨーク４６と、コイル４７と、ボビン４８と、軸受４９とを備える（図３及び図４参照）。調整部４１は、被動部４３におけるヨーク４６とコイル４７とを含む。調整部４１は、コイル４７に電流を供給する電源回路も含む。ヨーク４６は例えば鉄製である。ヨーク４６は、ケース４６１と、コア４６２と、カバー４６３とを備える。なお、ケース４６１と、コア４６２と、カバー４６３とが、ヨーク４６として作用するともいえる。ケース４６１は、前後方向の中心軸を有する円筒状であり、かつ前端が閉塞され、後端が開口している。ボビン４８は前後方向の中心軸を有する筒状であり、ボビン４８の外周にコイル４７が巻かれている。ボビン４８はケース４６１の内部に収容されている。コア４６２は、ケース４６１の内部において、ボビン４８の内側に配置されている。コア４６２は、後方に開口する受穴９１を有する。受穴９１は、受穴９１の前端にあり先部４４５の外径とほぼ同じ寸法の内径を有する先受部９２と、先受部９２の後端につながり先端部４４４の外径よりも大きな寸法の内径を有する主部９３とを有する。
【００３３】
カバー４６３は、コア４６２よりも後方側に配置されている。コア４６２の後端面とカバー４６３の前端面との間には、隙間があいている。カバー４６３は、カバー４６３がケース４６１の後端の開口を閉塞するように、ケース４６１に保持されている。カバー４６３は、前方に開口する凹所９４を有する。凹所９４は、受部４４３の外径よりも大きな寸法の内径を有する第一配置部９５と、第一配置部９５の後端につながり中間部４４２の外径をほぼ同じ寸法の内径を有する第二配置部９６とを有する。第二配置部９６の後端側部分に、軸受４９が配置されている。凹所９４の底部には、カバー４６３を前後方向に貫通し、基部４４１の外径とほぼ同じ寸法の内径を有する通孔９７がある。
【００３４】
軸体４４の基部４４１における、カップリング３１よりも前方に突出している部分は、通孔９７に挿入され、軸受４９に保持されている。軸体４４の中間部４４２は第二配置部９６の前方側部分に配置されている。軸体４４の受部４４３は第一配置部９５に配置されており、受部４４３の外周面と第一配置部９５の内周面との間には隙間３０があいている。軸体４４の先端部４４４はコア４６２の主部９３に配置され、先端部４４４の外周面と主部９３の内周面との間には隙間３０があいている。軸体４４の先部４４５は先受部９２に配置されることでコア４６２に保持されている。ディスク体４５はコア４６２とカバー４６３との間の隙間に配置されている。ディスク体４５とコア４６２との間には隙間３０があいており、ディスク体４５とカバー４６３との間にも隙間３０があいている。
【００３５】
これにより、駆動部４２と被動部４３とは連結され、かつ駆動部４２に対して被動部４３が、前後方向の回転軸を中心に回転可能である。
【００３６】
駆動部４２と被動部４３との間には隙間３０が存在する。具体的には、上記のとおり、受部４４３の外周面と第一配置部９５の内周面との間、先端部４４４の外周面と主部９３の内周面との間、ディスク体４５とコア４６２との間、及びディスク体４５とカバー４６３との間に、隙間３０があいている。この駆動部４２と被動部４３との隙間３０に、磁性粘性流体が充填されている。これにより、駆動部４２と被動部４３との間に磁性粘性流体が介在している。磁性粘性流体は、例えば鉄粉などの強磁性体粉、界面活性剤、及び水、有機溶剤などの分散媒を含む、コロイド液である。
【００３７】
磁性粘性流体デバイス４は、上記構成を備えるため、駆動部４２が回転すると、駆動部４２に接する磁性粘性流体が回転することで、駆動部４２から磁性粘性流体に動力が伝達される。本実施形態では、駆動部４２が回転すると、特にディスク体４５が磁性粘性流体に接触した状態で回転することで、ディスク体４５はその前面及び後面を通じて、ディスク体４５に接触する磁性粘性流体に力を加えやすい。磁性粘性流体が回転すると、磁性粘性流体に接する被動部４３が回転することで、磁性粘性流体から被動部４３へ動力が伝達される。これにより、磁性粘性流体が駆動部４２から被動部４３へ動力を伝達できる。
【００３８】
また、調整部４１のコイル４７に電流が流れると、調整部４１は磁場を発生させる。本実施形態では、磁性粘性流体はコイル４７に囲まれた位置にあり、そのため、コイル４７は磁性粘性流体の周りに、前方又は後方を向く磁場を発生させる。このため、調整部４１は、磁性粘性流体の粘度を磁場に応じた値に調整できる。コイル４７に流れる電流の電流値が変動すると、調整部４１は磁性粘性流体の周りの磁場の大きさを変動させることで、磁性粘性流体の粘度の値を変動させることができる。これにより、調整部４１は、磁性粘性流体の粘度を調整できる。磁性粘性流体の粘度が高くなるほど、磁性粘性流体は動力を伝達させやすくなり、磁性粘性流体の粘度が低くなるほど、磁性粘性流体は動力を伝達させにくくなる。このため、調整部４１は、磁性粘性流体の粘度を調整することで、磁性粘性流体デバイス４による動力の伝達されやすさを、調整できる。
【００３９】
本実施形態では、動作部２は、基部２１と、基部２１から延びるアーム部２２とを備える（図１から図３参照）。基部２１は、後方に開口する配置凹所２３を有する。配置凹所２３内に上記の磁性粘性流体デバイス４における被動部４３が固定されている。このため、被動部４３が回転すると、それに応じて基部２１も回転する。基部２１は、前方に延びる円柱状又は円筒状の軸部２４も有する。軸部２４は、第二固定部８８を介してベース８に、前後方向の回転軸を中心に回転可能に保持されている。これにより、基部２１は、被動部４３の回転に応じて回転可能である。詳しくは、作業装置１０は第二固定部８８を備え、第二固定部８８は、ベース８の支持面８１上に固定される台部８９と、台部８９の上面から上方に伸びる保持部８１０とを備える。台部８９は上下方向の厚みを有する板状であり、保持部８１０は前後方向の厚みを有する板状である。保持部８１０は前後方向に貫通する保持孔８１１を有する。軸部２４は、保持孔８１１内に配置されることで、第二固定部８８に回転可能に保持されている。
【００４０】
アーム部２２は、棒状の部材である。アーム部２２は、基部２１から基部２１の回転軸に対して直交する向きに延び、基部２１の回転に応じて移動する。本実施形態では、アーム部２２は、基部２１から基部２１の左方側に向けて延びており、基部２１の回転に応じて揺動する。
【００４１】
本実施形態では、動作部２は、カウンターウェイト２５も備える。カウンターウェイト２５は、基部２１に対してアーム部２２とは反対側、すなわち基部２１の右方側において、基部２１に取り付けられている。
【００４２】
本実施形態では、作業装置１０は、検出部５も備える（図６参照）。検出部５は、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさと、動作部２の位置と、動作部２の速度と、動作部２の加速度と、動作部２の角速度と、動作部２の角加速度とのうち、少なくとも一つを検出する。本実施形態では、検出部５は、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさを検出する圧力センサ５１を含む。圧力センサ５１は、アームの先端部（基部２１とは反対側の端部）に、下方側を向くように設けられている。
【００４３】
作業装置１０は、動力発生機１及び調整部４１の動作を制御する制御部６を備える（図７参照）。制御部６は、例えば１以上のプロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータにて構成されている。言い換えれば、制御部６は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、１以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部６として機能する。プログラムは、ここでは制御部６のメモリにあらかじめ記録されているが、インターネット等の通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムを介して、プログラムをロードし、コンピュータシステムに制御部６としての機能を実現させるプログラム命令を実行するコンピュータプログラムプロダクトが用いられてもよい。制御部６は、マイクロコンピュータに限られず、例えばＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）といった、論理回路を含む集積回路でもよい。
【００４４】
なお、作業装置１０が制御部６を備えるのではなく、作業装置１０とは別に制御部６が存在してもよい。すなわち、作業装置１０と制御部６とが作業システムを構成してもよい。この場合、作業装置１０と制御部６とは、例えば有線接続、無線接続、電気通信回線による接続などの態様で接続される。
【００４５】
制御部６は、検出部５による検出結果に基づいて調整部４１を制御することが好ましい。この場合、例えば検出部５は作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさを少なくとも検出し、制御部６は、検出部５で検出された力の大きさが上限値を超えないように調整部４１を制御することが好ましい。また、検出部５は、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさを少なくとも検出し、制御部６は、検出部５で検出された力の大きさが下限値を下回らないように調整部４１を制御することも好ましい。制御部６は、前記の二種の制御を両方とも行ってもよい。
【００４６】
制御部６が行う具体的な制御の例について説明する。図７に、本実施形態における制御部６、動力発生機１、調整部４１及び検出部５の関係の一例を示すブロック図を、図８に制御部６の動作の一例を示すフローチャートを、図９Ａから図９Ｆに制御部６による制御に基づく作業装置１０の動作の一例を、それぞれ示す。図９Ａから図９Ｆでは、作業装置１０の構成は、簡略化されて示されている。
【００４７】
作業装置１０の動作の開始前は、例えば図９Ａに示すように、動作部２は、アーム部２２が基部２１から左方側斜め下方に延びてアーム部２２の先端部がベース８の支持面８１に接触した状態で、停止している。
【００４８】
この状態で、作業装置１０の動作が開始すると（Ｓ１）、まず制御部６は、調整部４１を、磁性粘性流体の粘度が規定の値（以下、初期値という）になるように制御する（Ｓ２）。続いて、制御部６は、動力発生機１を制御して、シャフト１２を規定の向きに規定の回転量だけ回転させることで、駆動部４２を規定の向きに規定量回転させる。そうすると、駆動部４２から磁性粘性流体を介して被動部４３へ動力が伝達され、それに応じて動作部２の基部２１が回転して、アーム部２２が規定の姿勢になるまで揺動する。この場合の規定の姿勢とは、本実施形態では、図９Ｂに示すように基部２１からアーム部２２が左向き側斜め上方に延びる姿勢である。この場合の初期値は、動作部２が動作できる程度（アーム部２２が動作できる程度）まで伝達部３内で磁性粘性流体が動力を伝達できるように、規定される。この場合の規定の向きは、アーム部２２の先端部を上方に移動させる向きであり、すなわち作業装置１０を作業装置１０の前方側から後方に向けて見て反時計回り（左回り）の向きである。この場合の規定の回転量は、アーム部２２が規定の姿勢になるまで揺動するための量である。
【００４９】
次に、制御部６は、動力発生機１を制御して、シャフト１２を、上記のＳ３の場合とは反対の向き（すなわち時計回り（右回り）の向き）に回転させ、かつ、制御部６は、検出部５による検出結果に基づく、調整部４１の制御を開始する（Ｓ４）。調整部４１の制御が開始されると、制御部６は、検出部５による検出結果が規定の下限値を下回るか否かを判定する（Ｓ５）。検出結果が規定の下限値を下回わると制御部６が判定した場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）、制御部６は調整部４１を制御して、磁性粘性流体の粘度を規定量だけ増大させることで、磁性粘性流体による動力の伝達のされやすさの程度を高くする（Ｓ６）。続いて、制御部６は前記のＳ５の処理を行う。Ｓ５の処理において、検出結果が規定の下限値を下回らないと制御部６が判定した場合は（Ｓ５：Ｎｏ）、制御部６は、この検出結果が規定の上限値を超えるか否かを判定する（Ｓ７）。検出結果が規定の上限値を超えると制御部６が判定した場合（Ｓ7：Ｙｅｓ）、制御部６は、調整部４１を制御して、磁性粘性流体の粘度を規定量だけ減少させて、磁性粘性流体による動力の伝達のされやすさの程度を低くし（Ｓ８）、続いて、制御部６はＳ７の処理を行う。Ｓ７の処理において検出結果が規定の上限値を超えないと制御部６が判定した場合（Ｓ7：Ｎｏ）、制御部６は、調整部４１の制御を開始した時点からの経過時間が、規定の時間を超えるか否かを判定する（Ｓ９）。経過時間が規定の時間を超えないと制御部６が判定した場合（Ｓ９：Ｎｏ）、制御部６は、前記のＳ５の処理を行う。
【００５０】
このため、調整部４１の制御を開始した時点から規定の時間が経過するまでは、検出結果が規定の下限値を下回る場合、制御部６は調整部４１を制御して、磁性粘性流体の粘度を規定量だけ順次増大させる。これにより、制御部６は、磁性粘性流体デバイスによる動力の伝達のされやすさの程度を順次高くする。検出結果が規定の上限値を上回る場合、制御部６は調整部４１を制御して、磁性粘性流体の粘度を規定量だけ順次減少させる。これにより、制御部６は、磁性粘性流体デバイス４による動力の伝達のされやすさの程度を順次低くする。これにより、制御部６は、検出部５による検出結果が下限値から上限値までの範囲内にあるように、伝達部３における磁性粘性流体デバイス４での動力の伝達のされやすさの程度を調整できる。
【００５１】
本実施形態では、検出部５は圧力センサ５１を含むため、制御部６は、圧力センサ５１で検出される圧力の大きさが下限値から上限値までの範囲内にあるように、伝達部３における磁性粘性流体を介した動力の伝達のされやすさの程度を調整できる。そのため、図９Ｃに示すように作業対象２０がベース８とアーム部２２との間に配置された状態で、制御部６がＳ４の処理を開始し、アーム部２２が揺動すると、アーム部２２が作業対象２０をベース８に押しつけることができる。このとき、図９Ｄに示すように、アーム部２２は作業対象２０を、圧力センサ５１が作業対象２０に接触した状態で、ベース８との間に挟むことができる。すなわち、本実施形態では、動作部２は、作業対象２０を挟み部であるベース８との間で挟むように、作業対象２０に力を加える。さらに、制御部６は、圧力センサ５１で検出される圧力の大きさが規定の下限値から規定の上限値までの範囲内にあるように動力の伝達を調整することで、アーム部２２が作業対象２０に加える力の大きさを規定の範囲内にあるようにできる。本実施形態では、アーム部２２が作業対象２０をベース８に押しつけている間、駆動部４２が被動部４３に対して回転する。
【００５２】
このように、本実施形態では、動作部２が作業対象２０を挟み部との間で挟む場合に、動作部２は、作業対象２０に規定の範囲内の大きさの力を加えて挟み部との間で挟むことができる。
【００５３】
Ｓ５の処理における下限値及びＳ７の処理における上限値は、作業装置１０の使用目的などに応じて適宜規定される。本実施形態のように、動作部２が作業対象２０を挟み部との間で挟む場合、例えば作業対象２０が移動しにくく、かつ作業対象２０が破損しない程度に、下限値及び上限値が規定される。
【００５４】
Ｓ９の処理において、経過時間が規定の時間を超えると制御部６が判定した場合（Ｓ９：Ｙｅｓ）、制御部６は、調整部４１を、磁性粘性流体の粘度が上記の初期値になるように制御する（Ｓ１０）。続いて、制御部６は、動力発生機１を制御して、シャフト１２の回転の向きを反転させる。すなわちシャフト１２の回転の向きを反時計回りの向きにする。このとき、制御部６は、シャフト１２を規定の回転量だけ回転させる（Ｓ１１）。これにより、駆動部４２を規定の向きに規定量回転させる。このとき、磁性粘性流体の粘度は初期値であり、上記のとおり初期値は動作部２が動作できる程度（アーム部２２が動作できる程度）まで伝達部３内で磁性粘性流体が動力を伝達できるように規定される。このため、図９Ｅに示すように、アーム部２２はその先端部が上方に移動するように揺動して作業対象２０から離れる。そのため、図９Ｆに示すように、作業対象２０を移動させることが可能になる。続いて、制御部６は、制御を終了する（Ｓ１２）。
【００５５】
なお、上記の作業装置１０の動作は、試作機としての動作であり、本開示では、目的に応じた種々の動作を行う作業装置１０を実現できる。本開示に係る作業装置１０は、例えば種々の作業対象２０を保持したり、移動させたりするために好適である。作業装置１０は、例えばロボットアームに適用可能であるが、それ以外にも、作業対象２０に力を加える必要がある種々の用途に適用可能である。
【００５６】
本開示は、上記の実施形態には限られない。例えば本開示は、上記の実施形態における具体的な構成を変更した変形例を含みうる。
【００５７】
例えば、上記説明では動力発生機１はモータを含むが、動力発生機１はモータ以外の適宜の原動機を含んでもよい。
【００５８】
上記の説明のとおり、本実施形態では、動作部２は、作業対象２０を挟み部との間で挟むように、作業対象２０に力を加える。挟み部とは、動作部２と挟み部との間で作業対象２０を挟めるのであれば、いかなる物でもよい。上記の説明における挟み部はベース８であるが、挟み部は、これに限られない。
【００５９】
例えば作業対象２０は、複数の動作部２を有し、一つの動作部２にとって残りの動作部２が挟み部として機能してもよい。この場合、例えば複数の動作部２で作業対象２０を掴んで保持することができる。具体的には、図１０Ａ及び図１０Ｂにそれぞれ示す変形例では、作業装置１０は、複数の動作部２を備え、複数の動作部２が、作業対象２０を掴んで保持するように動作する。図１０Ａ及び図１０Ｂには、複数の動作部２の位置関係のみが、概略的に示されている。
【００６０】
図１０Ａに示す変形例では、作業装置１０は二つの動作部２を備える。以下、二つの動作部２を、それぞれ第一の動作部２０１及び第二の動作部２０２という。各動作部２は、上記の説明と同様に、基部２１とアーム部２２とを有する。第一の動作部２０１と第二の動作部２０２とは、基部２１からアーム部２２が延びる向きが一致し、かつ互いに対向するように配置されている。第一の動作部２０１のアーム部２２は、第一の動作部２０１に動力が伝達されることにより、第二の動作部２０２のアーム部２２に近づく向き及び第二の動作部２０２のアーム部２２から離れる向きに、揺動する。第二の動作部２０２のアーム部２２は、第二の動作部２０２に動力が伝達されることにより、第一の動作部２０１のアーム部２２に近づく向き及び第一の動作部２０１のアーム部２２から離れる向きに、揺動する。この変形例では、例えば第一の動作部２０１のアーム部２２と第二の動作部２０２のアーム部２２とを互いに近づく向きに揺動させると、二つのアーム部２２の間で作業対象２０を掴んで保持できる。この場合、第一の動作部２０１にとっては、第二の動作部２０２が挟み部として機能し、第二の動作部２０２にとっては第一の動作部２０１が挟み部として機能する。
【００６１】
図１０Ｂに示す変形例では、作業装置１０は三つの動作部２を備える。以下、三つの動作部２を、それぞれ第一の動作部２０１、第二の動作部２０２及び第三の動作部２０３という。各動作部２は、上記の説明と同様に、基部２１とアーム部２２とを有する。第一の動作部２０１と第二の動作部２０２と第三の動作部２０３とは、基部２１からアーム部２２が延びる向きが一致し、かつこの向きと平行な仮想軸Ｙを中心に三回回転対称の位置に配置されている。各動作部２のアーム部２２は、仮想軸Ｙに近づく向き及び仮想軸Ｙから離れる向きに、揺動する。この変形例では、三つのアーム部２２を仮想軸Ｙに近づく向きに揺動させると、三つのアーム部２２の間で作業対象２０を掴んで保持できる。この場合、第一の動作部２０１にとっては、第二の動作部２０２及び第三の動作部２０３は挟み部として機能する。第二の動作部２０２にとっては第一の動作部２０１及び第三の動作部２０３は挟み部として機能する。第三の動作部２０３にとっては、第一の動作部２０１及び第二の動作部２０２は挟み部として機能する。
【００６２】
図１０Ａに示す変形例及び図１０Ｂに示す変形例では、上記の説明と同様に磁性粘性流体デバイス４における動力の伝達されやすさを調整することで、例えば動作部２から作業対象２０に規定の範囲内の大きさの力が加わるようにできる。このため、例えば作業対象２０が安定して保持され、かつ作業対象２０が破損しないように、動作部２から作業対象２０に力を加えることができる。
【００６３】
上記の説明では、シャフト１２の回転軸と、カップリング３１の回転軸と、駆動部４２の回転軸と、被動部４３の回転軸と、基部２１の回転軸とは、共通する。すなわち、これらの要素は、いずれも前後方向の一つの仮想的な回転軸を中心に回転可能である。しかし、作業装置１０は、各要素間の回転軸を一致させない（すなわち偏心させる）ための機構を有していてもよい。
【００６４】
上記の説明では、動力発生機１は回転運動による動力を発生するが、動力は回転運動による動力でなくてもよい。例えば動力発生機１はピストンを備えることで直線的な往復運動による動力を発生し、この動力が伝達部３を介して動作部２に伝達されてもよい。この場合、動作部２に、動力の態様に応じた動作をさせることができる。また、動力が往復運動による動力であっても、例えば磁性粘性流体を往復移動可能な駆動部４２と往復移動可能な被動部４３との間に介在させることで、磁性粘性流体は駆動部４２から被動部４３へ動力を伝達することができる。
【００６５】
また、伝達部３は、上記説明以外の適宜の機械要素を含んでもよい。すなわち、伝達部３は、例えばカップリング３１、ギア、クランク、カム及びスライダ等から選択される適宜の機械要素を含むことができる。
【００６６】
伝達部３は、減速機と変速機とのうち少なくとも一方を含んでもよい。減速機は、伝達部３内の動力の伝達経路における、動力発生機１と磁性粘性流体デバイス４との間にあってもよく、磁性粘性流体デバイス４と動作部２との間にあってもよい。変速機も、伝達部３内の動力の伝達経路における、動力発生機１と磁性粘性流体デバイス４との間にあってもよく、磁性粘性流体デバイス４と動作部２との間にあってもよい。
【００６７】
磁性粘性流体デバイス４の構造は、磁性粘性流体を通じた駆動部４２から被動部４３への動力の伝達が実現でき、かつ磁性粘性流体の粘度が調整されることで動力の伝達のされやすさが調整されるのであれば、上記の説明に限られない。例えば、駆動部４２は、駆動部４２が磁性粘性流体に接した状態で動く際に磁性粘性流体に力を加えやすくするための適宜の構造を有してもよい。例えば駆動部４２が駆動部４２の動く向きに対して傾斜する面を有し、この面で磁性粘性流体に接していると、駆動部４２が磁性粘性流体に力を加えやすくできる。そのためには、例えば上記の説明において、ディスク体４５が、プロペラ状の形状を有してもよい。
【００６８】
上記の説明では、検出部５は、圧力センサ５１を含むことで、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさを検出するが、圧力センサ５１ではなく別の構成によって力の大きさを検出してもよい。検出部５は、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさを直接検出するのではなく、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさの変化に応じて変化する検出対象を検出することで、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさを間接的に検出してもよい。例えば、検出部５は、動力発生機１の出力電流を検出する電流計などを含んでもよい。この場合、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさに応じて動力発生機１に負荷がかかると、負荷に応じた出力電流を検出部５で検出できる。このため、検出部５は、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさを間接的に検出できる。
【００６９】
また、検出部５は、動作部２の位置を検出してもよく、動作部２の速度を検出してもよく、動作部２の加速度を検出してもよく、動作部２の角速度を検出してもよく、動作部２の角加速度を検出してもよい。すなわち、上記のとおり、作業装置１０は、作業対象２０から動作部２へ加えられる力の大きさと、動作部２の位置と、動作部２の速度と、動作部２の加速度と、動作部２の角速度と、動作部２の角加速度とのうち、少なくとも一つを検出してもよい。
【００７０】
検出部５が動作部２の位置を検出する場合、検出部５は例えば位置センサを備える。この場合、制御部６は、検出部５による検出結果に基づいて調整部４１を制御することで、例えば動作部２に動作部２の位置に応じた動作をさせることができる。
【００７１】
検出部５が動作部２の速度を検出する場合、検出部５は例えば速度センサを備える。この場合、制御部６は、検出部５による検出結果に基づいて調整部４１を制御することで、例えば動作部２を、一定の速度で移動するように動作させることができる。この場合、例えば動作部２から力を加えられることで移動する作業対象２０の移動速度を制御できる。
【００７２】
検出部５が動作部２の加速度を検出する場合、検出部５は例えば加速度センサを備える。この場合、制御部６は、検出部５による検出結果に基づいて調整部４１を制御することで、例えば動作部２を、一定の加速度で移動するように動作させることができる。この場合、例えば動作部２に力を加えられることで移動する作業対象２０の加速度を制御できる。
【００７３】
検出部５が動作部２の角速度を検出する場合、検出部５は例えば角速度センサを備える。この場合、制御部６は、検出部５による検出結果に基づいて調整部４１を制御することで、例えば動作部２を、一定の角速度で移動するように動作させることができる。
【００７４】
検出部５が動作部２の角加速度を検出する場合、検出部５は例えば角加速度センサを備える。この場合、制御部６は、検出部５による検出結果に基づいて調整部４１を制御することで、例えば動作部２を、一定の角加速度で移動するように動作させることができる。
【００７５】
また、上記説明における動作部２は、多関節のロボットアームのように複数の可動部分を有してもよい。この場合、作業装置１０は、各可動部分に動力を伝達する伝達部３を備えることで、複数の可動部分の動作を制御してもよい。
【００７６】
本開示は、上記の実施形態及び変形例だけでなく、上記の実施形態及び変形例の組合せも含む。
【００７７】
以上、説明した実施形態及び変形例から明らかなように、本開示の第一の態様に係る作業装置（１０）は、動力発生機（１）と、動力発生機（１）から伝達された動力によって動作することで作業対象（２０）へ力を加える動作部（２）と、動力発生機（１）から動作部（２）へ動力を伝達する伝達部（３）とを備える。伝達部（３）は、磁性粘性流体デバイス（４）を含む。磁性粘性流体デバイス（４）は、動力発生機（１）から動力が伝達される駆動部（４２）と、動作部（２）へ動力を伝達する被動部（４３）と、駆動部（４２）と被動部（４３）との間に介在して駆動部（４２）と被動部（４３）とに接する磁性粘性流体と、調整部（４１）とを備える。駆動部（４２）は、動力発生機（１）から動力が伝達されると、磁性粘性流体に接した状態で動くことで、磁性粘性流体を通じて被動部（４３）に動力を伝達する。調整部（４１）は、磁性粘性流体に磁場をかけることにより磁性粘性流体の粘度を調整する。
【００７８】
第一の態様によれば、調整部（４１）で磁性粘性流体の粘度を調整することで、動力発生機（１）から動作部（２）への動力の伝達のされやすさの程度を制御することができる。これにより、動力発生機（１）の発生する動力の大きさを制御しなくても、作業対象（２０）へ力を加える動作部（２）の動作を制御できる。
【００７９】
第二の態様に係る作業装置（１０）では、第一の態様において、動力発生機（１）は、一定の動力を連続的に発生する。
【００８０】
第二の態様によれば、動力発生機（１）が一定の動力を連続的に発生する場合、すなわち動力発生機（１）が発生する動力が変化しない場合であっても、調整部（４１）で磁性粘性流体の粘度を調整することで、動作部（２）の動作を制御できる。
【００８１】
第三の態様に係る作業装置（１０）は、第一又は第二の態様において、作業対象（２０）から動作部（２）へ加えられる力の大きさと、動作部（２）の位置と、動作部（２）の速度と、動作部（２）の加速度と、動作部（２）の角速度と、動作部（２）の角加速度とのうち、少なくとも一つを検出する検出部（５）と、検出部（５）による検出結果に基づいて調整部（４１）を制御する制御部（６）とを、更に備える。
【００８２】
第三の態様によると、動作部（２）の状態に応じた動作部（２）の動作の制御を行うことができる。
【００８３】
第四の態様に係る作業装置（１０）では、第三の態様において、検出部（５）は、作業対象（２０）から動作部（２）へ加えられる力の大きさを少なくとも検出し、制御部（６）は、検出部（５）で検出される力の大きさが上限値を超えないように調整部（４１）を制御する。
【００８４】
第四の態様によると、制御部（６）は、検出部（５）による検出結果に基づいて、作業対象（２０）から動作部（２）に加えられる力の大きさが上限値を超えないように、動作部（２）を動作させることができる。
【００８５】
第五の態様に係る作業装置（１０）では、第三又は第四の態様において、検出部（５）は、作業対象（２０）から動作部（２）へ加えられる力の大きさを少なくとも検出し、制御部（６）は、検出部（５）で検出される力の大きさが下限値を下回らないように調整部（４１）を制御する。
【００８６】
第五の態様によると、制御部（６）は、検出部（５）による検出結果に基づいて、作業対象（２０）から動作部（２）に加えられる力の大きさが下限値を下回らないように、動作部（２）を動作させることができる。
【００８７】
第六の態様に係る作業装置（１０）は、第一から第五のいずれか一の態様において、挟み部を更に備え、動作部（２）と挟み部との間で作業対象（２０）が挟まれた状態で、動作部（２）は作業対象（２０）に力を加え、かつ挟み部が作業対象へ力を加える。
【００８８】
第六の態様によると、作業対象（２０）を挟み部との間で挟むという動作部（２）の動作を、調整部（４１）によって制御することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０  作業装置
２０  作業対象
１    動力発生機
２    動作部
３    伝達部
４    磁性粘性流体デバイス
４１  調整部
４２  駆動部
４３  被動部
５    検出部
６    制御部
【図１】
2020063764.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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