(57)【要約】【課題】人に接触しても違和感を与えない、人との親和性の高いアクチュエータを提供する。【解決手段】気泡が連続する連続発泡体を有する弾性体と、可撓性を有し、前記弾性体の表面を被覆する被覆体と、弾性体に対して所定の位置に設けられ、被覆体の内外に連通する連通部とを備え、連通部を介して被覆体の内部の圧力を変化させて弾性体を変形させるようにした。【選択図】図１
2020037968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気泡が連続する連続発泡体を有する弾性体と、
可撓性を有し、前記弾性体の表面を被覆する被覆体と、
前記弾性体に対して所定の位置に設けられ、前記被覆体の内外に連通する連通部と、
を備え、
前記連通部を介して前記被覆体の内部の圧力を変化させて前記弾性体を変形させるアクチュエータ。
【請求項２】
前記弾性体は、気泡が不連続の独立発泡体を有し、
前記独立発泡体が、前記連続発泡体の表面に接して設けられた請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記弾性体は、連続発泡体を複数有し、
前記連続発泡体の間が前記独立発泡体により区画され、
前記連通部が連続発泡体毎に対応して設けられた請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記連続発泡体は、外周に螺旋状の溝を備えた柱状に形成され、
前記独立発泡体が前記溝に設けられた請求項２に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに関し、特に、柔軟性を素材により形成されたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１のように柔軟な素材により構成されたソフトアクチュエータが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−３８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示すような、所謂ソフトアクチュエータは、主として柔軟な素材で構成されるものの、端部に硬質な部材が設けられている場合が多い。このようなソフトアクチュエータは、人の動作をアシストするための駆動源として利用されるが、アシスト動作の有無にかかわらず人体に装着した状態において硬質な部分が接触し、人に違和感を生じさせてしまう。
本発明は、上記問題点を解決すべく、人に接触しても違和感を与えない、人との親和性の高いアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためのアクチュエータの構成として、気泡が連続する連続発泡体を有する弾性体と、可撓性を有し、弾性体の表面を被覆する被覆体と、弾性体に対して所定の位置に設けられ、前記被覆体の内外に連通する連通部とを備え、連通部を介して被覆体の内部の圧力を変化させる構成とした。
本構成よれば、弾性を有する素材と可撓性を有する素材からなるため、人に接触しても違和感を与えない、人との親和性の高いアクチュエータを構成できる。
また、弾性体は、気泡が不連続の独立発泡体を有し、独立発泡体が、連続発泡体の表面に接して設けられたことにより、被覆体の内部の圧力の変化に応じてアクチュエータを曲げ変形させることができる。
また、弾性体は、連続発泡体を複数有し、連続発泡体の間が独立発泡体により区画され、連通部が連続発泡体毎に対応して設けられたことにより、被覆体の内部の圧力を変化させる連通部の選択に応じてアクチュエータの曲げ変形の方向を切り替えることができる。
また、連続発泡体は、外周に螺旋状の溝を備えた柱状に形成され、独立発泡体が溝に設けられたことにより、アクチュエータを軸方向に伸縮変形とともに軸周りの回転変形をさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】アクチュエータの外観斜視図及び分解斜視図である。
【図２】アクチュエータの断面図である。
【図３】アクチュエータを膨張させたときの断面図である。
【図４】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図５】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図６】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図７】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図８】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図９】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１０】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１１】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１２】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１３】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１４】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１５】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１６】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１７】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１８】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図１９】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図２０】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【図２１】アクチュエータの他の形態を示す図である。
【０００７】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施形態１
図１は、アクチュエータの外観斜視図及び分解斜視図である。図２は、アクチュエータの断面図である。実施形態１に係るアクチュエータ１は、弾性体１０と、被覆体２０と、流通管３０とを備える。アクチュエータ１は、例えば、図１に示す駆動制御装置５０等と接続され、その動作が駆動制御装置５０により制御される。以下の説明における方向の特定には、図中に示すｘ，ｙ，ｚの方向等による。なお、ｚ方向は長手方向ともいう場合がある。また、長手方向において、流通管３０が設けられた側を吸引側、その逆側を非吸引側という。
【０００９】
図２に示すように、弾性体１０は、弾性を有する発泡材により構成される。実施形態１の弾性体１０は、発泡材における多孔質を形成する気泡が連結する連続発泡体からなり、図１に示すように一方長尺の直方体状（立体形状）に形成される。連続発砲体とは、例えば、スポンジ等のように吸水性及び通気性の高いものをいう。また、吸水性及び通気性が高いとは、気泡が連結しない、或いは気泡の連結が弱い独立発泡体の構造に対しての意味である。また、気泡が連結するとは、弾性体１０を形成する連続発砲体内において全ての気泡が互いに連通していることを必ずしも意味するのではない。
つまり、弾性体１０は、表面である各面Ａ１〜Ａ６には、気泡が開口するとともに、内部において気泡が連続し、すべての面Ａ１〜Ａ６に対して互いに連通する複数の通路が形成されている。
【００１０】
また、弾性体１０の性質として、外力の付加により形状が変化し、外力の除荷により元の形状に復元する復元性を有するものが好ましい。
なお、以下の説明では、弾性体１０の形状を図１に示すような一方長尺の直方体状のものとして説明するが、説明の便宜上に設定した形状であってこれに限定されるものではない。
【００１１】
被覆体２０は、可撓性及び非通気性を有する素材からなり、弾性体１０のすべての面Ａ１〜Ａ６を被覆可能に設けられる。ここでいう被覆とは、弾性体１０を外界と遮断可能に設けられた状態をいい、図１に示す弾性体１０の面Ａ１〜Ａ６に密着した状態や弾性体１０との間に空間を有する状態であっても良い。好ましくは、内部に収容した弾性体１０が、被覆体２０内でずれないようにすると良い。例えば、被覆体２０は、開口部を有する袋状に形成し、開口部を介して弾性体１０を内部に入れた後に、開口部を封止するものであっても良い。被覆体２０の素材には、例えば、ビニールやゴム等が挙げられ、弾性体１０の復元力よりも剛性の小さい素材を用いると良い。被覆体２０に剛性の小さい素材を用いることで、弾性体１０の変形に追従しやすくなるとともに弾性体１０の変形の妨げとなることを防ぐことができる。
【００１２】
また、被覆体２０は、弾性体１０の面Ａ１〜Ａ６をゴムなどの空気を通過させない弾性素材によりコーティングされた被覆層として形成しても良い。被覆体２０の形成に用いるゴムとしては、例えば、シリコーンゴムやその他の合成ゴム、天然ラテックスゴム等の弾性及び気密性を有し、伸縮自在な素材が好適である。
【００１３】
流通管３０は、可撓性を有する筒体からなり、被覆体２０との気密を維持した状態で被覆体２０を貫通し、一端側が被覆体２０の内部に収容された弾性体１０に対して所定の位置に設けられる。他端側は、被覆体２０の外部に露出される。つまり、流通管３０は、被覆体２０の内外に連通する連通部として機能する。流通管３０と被覆体２０との気密は、例えば、被覆体２０の一部に穴を設け、外周を接着剤などで接着したり、或いは、被覆体２０にゴム等の弾性素材により形成した挿通部に挿通させて外周を接着したりすることで維持される。本実施形態では、流通管３０は、被覆体２０を貫通する一端側が、被覆体２０の内部に収容された弾性体１０に所定長さ進入するように面Ａ１の中央に対応する位置に配置される。流通管３０には、駆動制御装置５０から延長するチューブ５２が接続され、被覆体２０の内部から空気を排出、或いは内部に空気を供給を可能に構成される。
【００１４】
上述のように本実施形態に係るアクチュエータ１を形成することにより、アクチュエータ１における硬質部分をなくすことができる。
【００１５】
駆動制御装置５０は、例えば、切替弁５４と、真空ポンプ５６と、制御装置５８とを備え、切替弁５４から延長するチューブ５２を介してアクチュエータ１と接続される。
切替弁５４は、例えば、電気的な信号により流路を切り替える電磁弁であって、真空ポンプ５６とアクチュエータ１とを連通する流路と、真空ポンプ５６とアクチュエータ１との連通を遮断し、アクチュエータ１と外気とを連通する流路とを切り替え可能に構成される。駆動制御装置５０は、切替弁５４と真空ポンプ５６との動作を制御可能の構成される。なお、駆動制御装置５０の構成は、これに限定されず適宜変更すれば良い。
【００１６】
図３は、図１に示すアクチュエータの動作を示す図である。なお、同図では、被覆体２０を省略してある。図３（ａ）に示す初期状態から、アクチュエータ１の内部から空気を排出するように駆動制御装置５０を駆動し、被覆体２０内を減圧するように、被覆体２０の内部から空気を吸引すると、被覆体２０内の空気は、図中矢印Ｓで示すように、弾性体１０の多孔質による抵抗を受けて流通管３０を介して排出される。即ち、被覆体２０内の空気が長手方向に沿って吸引側から徐々に排出される。具体的には、流通管３０の開口部近傍の弾性体１０に含まれる空気から排出され、被覆体２０の内外の圧力差によって開口部近傍の弾性体１０が圧縮されて、アクチュエータ１としては、図３（ｂ）に示すように長手方向に吸引側に向けて収縮する。そして、さらに吸引を継続することにより、弾性体１０の空気の排出される部分が、徐々に非吸引側に向けて広がるとともに弾性体１０が圧縮され、図３（ｃ）に示すように吸引側に向けて非吸引側が移動するように全体が収縮する。
【００１７】
そして、吸引を停止することで、アクチュエータ１の収縮状態が維持される。また、アクチュエータ１の内部に空気を供給するように駆動し、チューブ５２を大気と連通させることにより、流通管３０を介して被覆体２０内に空気が流入し、弾性体１０の弾性力によって復元を始め、図３（ｂ）の状態を経て初期状態である図３（ａ）に示す状態へと伸張する。なお、上述の動作では、主としてＺ方向への収縮について説明したが、Ｘ方向、Ｙ方向にも収縮する。
【００１８】
以上説明したように、アクチュエータ１を構成することにより、硬質な部分のない主としてＺ方向への収縮力を利用できる駆動源として動作する。
【００１９】
実施形態２
図４は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態１では、一つの連続発泡体により弾性体１０を構成するものとして説明したが、これに限定されず、図４に示すように、連続発泡体からなる弾性体１２と独立発泡体からなる弾性体１４とを組み合わせて弾性体１０を形成しても良い。以下の説明では、弾性体１２を連続発泡体１２、弾性体１４を独立発泡体１４という。また、連続発泡体１２のみ通気性を有し、独立発泡体１４は、通気性がないものとして説明する。独立発泡体１４は、通気性のないものに限定されず、気泡が不連続であり連続発泡体１２よりも通気性の低いものを意味し、完全に通気性のないもののみを意味するものではない。即ち、実施形態２に係るアクチュエータ１は、通気性の異なる複数の弾性体を備えているといえる。
【００２０】
連続発泡体１２は、実施形態１の弾性体１０と同一である。図４（ｂ）に示すように、独立発泡体１４は、例えば、連続発泡体１２の面Ａ３の全面を覆うように面Ａ３と同一形状に形成され、ｙ方向の厚さが連続発泡体１２よりも薄く設定される。独立発泡体１４は、面Ａ３に接触した状態で積層して設けられ、連続発泡体１２とともに表面が被覆体２０により被覆される。そして、実施形態１と同様に流通管３０を連続発泡体１２を配置することでアクチュエータ１が構成される。
【００２１】
実施形態２に係るアクチュエータ１は、図４（ｃ）乃至図４（ｅ）に示すように動作する。なお、同図では、被覆体２０を省略してある。実施形態２における弾性体１０は、流通管３０から被覆体２０内の空気の排出（減圧）を開始すると、図４（ａ）に示す状態から図４（ｃ）に示すように、連続発泡体１２の吸引側から空気が排出されて実施形態１と同様に長手方向に収縮する力が生じる。この長手方向に収縮する力は、連続発泡体１２の面Ａ３に独立発泡体１４が密着するように設けられているため、独立発泡体１４の弾性の抵抗により、独立発泡体１４から離れた面Ａ４側の収縮力が大きくなる。つまり、面Ａ３側と面Ａ４側との間にｚ方向の収縮量に差が生じる。その結果、アクチュエータ１は、面Ａ４側に湾曲する。さらに吸引を継続することにより、図４（ｄ）に示すように、吸引側の湾曲が大きくなるととともに湾曲する部分が非吸引側に伝播する。そして、連続発泡体１２内に含まれる空気の吸引が飽和状態となると、図４（ｅ）に示すように全体として弓なりに湾曲する。
【００２２】
そして、吸引を停止することで、アクチュエータ１の湾曲状態が維持される。また、アクチュエータ１の内部に空気を供給するように駆動制御装置５０を動作させ、チューブ５２を大気と連通させることにより、流通管３０を介して被覆体２０内に空気が流入し、連続発泡体１２の弾性力によって復元を始め、図４（ｄ）から図４（ｃ）の状態を経て初期状態である図４（ａ）に示す元の形状に復帰する。なお、上述の動作では、主としてＺ方向への収縮について説明したが、連続発泡体１２は、Ｘ方向やＹ方向にも収縮する。
【００２３】
実施形態３
図５は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態３に係るアクチュエータ１は、実施形態２で示したアクチュエータ１と、複数の独立発泡体１５，１６，１７で構成される点、流通管３０が複数の独立発泡体１５，１６，１７に対応して設けられる点で相違する。
実施形態１，２では、流通管３０により直接的に連続発泡体１２から空気を排出して、アクチュエータ１を動作させるものとして説明したが、これに限定されず、実施形態２で示した独立発泡体１４を利用して空気を排出することで、アクチュエータ１の動作を制御することができる。
【００２４】
即ち、実施形態３に係るアクチュエータ１の弾性体１０は、連続発泡体１２と、複数の独立発泡体１５〜１７とを備える構成である。複数の独立発泡体１５〜１７は、平面視における形状が、面Ａ３と同一形状に形成され、連続発泡体１２の面Ａ３に独立発泡体１５，１６，１７の順で積層される。
【００２５】
独立発泡体１５は、例えば、Ｙ方向の厚さが連続発泡体１２よりも薄く設定される。独立発泡体１５は、長手方向一端側に厚み方向に貫通する孔１５Ａを備える。独立発泡体１６は、厚み方向に貫通する長孔１６Ａと、流通管３０の挿入される接続部１６Ｂとを備える。長孔１６Ａは、ｚ方向及びｘ方向の中央に設けられ、長手方向に延長する。長孔１６Ａは、独立発泡体１６を独立発泡体１５に重ねたときに、一端側が孔１５Ａに重なり、他端側が接続部１６Ｂと連続するように形成される。接続部１６Ｂは、一端側が独立発泡体１６における長手方向一端側の端面に開口し、他端側が長孔１６Ａに連続するように形成される。独立発泡体１７は、独立発泡体１６に重なり、長孔１６Ａ、接続部１６Ｂとを覆う板体として形成される。
このように複数の独立発泡体１５，１６，１７を構成することにより、流通管３０に連通する流路が、接続部１６Ｂ、長孔１６Ａ、孔１５Ａにより形成される。
【００２６】
そして、連続発泡体１２の面Ａ３に独立発泡体１５の孔１５Ａを長手方向非吸引側にして重ね、独立発泡体１５に独立発泡体１６の接続部１６Ｂを長手方向吸引側にして重ね、独立発泡体１６に独立発泡体１７を重ね、独立発泡体１５と独立発泡体１７との間において、穴として露出する独立発泡体１６の接続部１６Ｂに流通管３０を挿入し、流通管３０を露出させて連続発泡体１２及び独立発泡体１５乃至１７の表面を被覆体２０により被覆することでアクチュエータ１が構成される。
【００２７】
実施形態３に係るアクチュエータ１は、図５（ｃ）乃至図５（ｅ）に示すように動作する。なお、実施形態３では、独立発泡体１５，１６，１７により流路が形成されたことにより、吸引側と非吸引側との関係が実施形態１，２と異なる。また、同図では、被覆体２０を省略してある。
流通管３０から被覆体２０内の空気の排出を開始すると、独立発泡体１６の長孔１６Ａ、及び長孔１６Ａに重なる独立発泡体１５の孔１５Ａを介して、長手方向非吸引側から空気が排出される。これにより、連続発泡体１２は、孔１５Ａが開口する長手方向非吸引側では面Ａ４が面Ａ３に向け、面Ａ２が面Ａ１に向けて移動するように収縮する。
連続発泡体１２は、面Ａ３に独立発泡体１４が密着するように設けられているため、独立発泡体１４の弾性の抵抗により、独立発泡体１４から離れた面Ａ４側の収縮量が大きくなる。つまり、面Ａ３側と面Ａ４側との間に収縮量に差が生じる。その結果、アクチュエータ１は、長手方向非吸引側から面Ａ４側に湾曲する。
さらに吸引を継続することにより、図５（ｄ）に示すように、非吸引側の湾曲が大きくなるととともに湾曲する部分が吸引側に伝播する。そして、連続発泡体１２内に含まれる空気の吸引が飽和状態となると、図５（ｅ）に示すように全体として弓なりに湾曲する。
【００２８】
そして、吸引を停止することにより、アクチュエータ１の湾曲状態が維持される。また、アクチュエータ１の内部に空気を供給するように駆動制御装置５０を動作させ、チューブ５２を大気と連通させることにより、流通管３０を介して被覆体２０内に空気が流入し、連続発泡体１２及び独立発泡体１４の弾性力によって復元を始め、図５（ｄ）から図５（ｃ）の状態を経て初期状態である図５（ａ）に示す元の形状に復帰する。なお、上述の動作では、主としてＺ方向への収縮について説明したが、連続発泡体１２は、Ｘ方向やＹ方向にも収縮する。
【００２９】
実施形態４
図６は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態４に係るアクチュエータ１は、実施形態３で示したアクチュエータ１と、独立発泡体１５の孔１５Ａを長手方向吸引側に配置した点、孔１５Ａの位置の変更に伴ない独立発泡体１６の長孔１６Ａの長さを短くした点で相違し、その他の構成は、実施形態３と同様である。
【００３０】
実施形態３のアクチュエータ１では、孔１５Ａを長手方向非吸引側に配置したことで、長手方向非吸引側から弾性体１０の変形が開始されたが、本実施形態４のアクチュエータ１によれば、孔１５Ａを長手方向吸引側に配置したことで、長手方向吸引側から弾性体１０の変形を開始させることができる。即ち、実施形態２に対応する図４（ｃ）〜（ｅ）に示すように、変形させることができる。
【００３１】
実施形態５
図７は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態５に係るアクチュエータ１は、実施形態３で示したアクチュエータ１と、独立発泡体１５の孔１５Ａを長手方向に均等な間隔で複数配置した点で相違し、その他の構成は実施形態３と同様である。
【００３２】
実施形態３，４では、独立発泡体１５の長手方向の一端側に偏るように一つの孔１５Ａを設け、連続発泡体１２に対して配置させることで、アクチュエータ１の動作に偏りを生じさせるように構成したが、図７に示すように、独立発泡体１５の長手方向に均等に孔１５Ａを設け、すべての孔１５Ａが独立発泡体１６の長孔１６Ａに重なり、連通するように構成することにより、長手方向に、アクチュエータ１を均等に湾曲させることができる。
なお、実施形態５では、図７に示すように、孔１５Ａの大きさを同じに設定して示したが、これはアクチュエータ１に均等な湾曲（曲げ）動作を生じさせるための一例であり、複数の孔１５Ａの大きさに変化を設定することにより、曲げ動作の過程に変化を生じさせることができる。
【００３３】
実施形態６
図８は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態１乃至実施形態５では、連続発泡体１を一つとし、それに対して独立発泡体１４（１５〜１７）を設けるものとして説明したが、図８に示すようにアクチュエータ１を構成しても良い。
実施形態６に係るアクチュエータ１は、複数の連続発泡体１２Ａ〜１２Ｆ、及び複数の独立発泡体１４Ａ〜１４Ｆとを備える。
【００３４】
弾性体１０は、複数の連続発泡体１２Ａ〜１２Ｆ、及び複数の独立発泡体１４Ａ〜１４Ｆとを備える。連続発泡体１２Ａ〜１２Ｆは、実施形態１における弾性体１０よりもｚ方向に短くされた直方体状に形成される。連続発泡体１２Ａ〜１２Ｆは、すべて同一形状である。独立発泡体１４Ａ〜１４Ｆは、例えば、連続発泡体１２Ａのｚ方向の厚みよりも薄く、連続発泡体１２Ａのｘｙ面の形状と同一に設定される。独立発泡体１４Ａ〜１４Ｆは、すべて同一形状である。各独立発泡体１４Ａ〜１４Ｆは、中央に厚さ方向に貫通する孔Ｈを備える。
【００３５】
弾性体１０は、独立発泡体１４、連続発泡体１２とを交互に積層し、実施形態１乃至実施形態５等に示すような一方長尺に形成される。これにより、独立発泡体１４に形成された孔Ｈは、ｚ方向に一列に配置されている。
そして、連続発泡体１２Ａ〜１２Ｆ及び独立発泡体１４Ａ〜１４Ｆで構成された弾性体１０の表面を被覆体２０により被覆するとともに、流通管３０を独立発泡体１４Ａの孔Ｈを介して連続発泡体１２Ａ内に挿入することでアクチュエータ１が構成される。
【００３６】
実施形態６に係るアクチュエータ１は、図８（ｃ）乃至図８（ｅ）に示すように動作する。なお、同図では、被覆体２０を省略してある。流通管３０から被覆体２０内の空気の排出を開始すると、まず、図８（ｃ）に示すように、流通管３０が挿入された連続発泡体１２Ａの空気から排出が開始される。この連続発泡体１２Ａからの空気の排出にともない、連続発泡体１２Ａは、長手方向に収縮する。
そして、連続発泡体１２Ａからある程度空気が排出されると独立発泡体１２Ｂの孔Ｈから連続発泡体１２Ａに連続発泡体１２Ｂの空気が流入し、連続発泡体１２Ｂの空気が排出される。このような空気の排出工程が、連続発泡体１２Ｂから連続発泡体１２Ｃ、・・・、連続発泡体１２Ｅから連続発泡体１２Ｆへと伝播することにより、図８（ｄ）に示すように、弾性体１０は収縮する。そして、連続発泡体１２内に含まれる空気の吸引が飽和状態となると、図８（ｅ）に示すように全体としてｚ方向に収縮する。
【００３７】
そして、吸引を停止することにより、アクチュエータ１の収縮状態が維持される。また、アクチュエータ１の内部に空気を供給するように駆動制御装置５０を動作させ、チューブ５２を大気と連通させることにより、流通管３０を介して被覆体２０内に空気が流入し、まず、吸引側の連続発泡体１２Ａから復元を始め、この復元が連続発泡体１２Ｂ、１２Ｃ、・・・、１２Ｆへと順に伝播することにより、アクチュエータ１は、図５（ａ）に示す元の形状に復帰する。
【００３８】
実施形態６に示すようにアクチュエータ１を構成することにより、ｚ方向への収縮動作に時間差を設けて動作させることができる。
【００３９】
実施形態７
図９は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。図９に示すアクチュエータ１は、実施形態６で説明したアクチュエータの変形例である。実施形態７は、実施形態６とで、図９（ｂ）に示すように、独立発泡体１４に設けられた孔Ｈがｘｙ平面内においてｘ方向に偏りをもって形成され、ｚ方向に並んで配置されている点で相違している。
【００４０】
実施形態７に係るアクチュエータ１は、図９（ｃ），図９（ｄ）に示すように動作する。実施形態７のアクチュエータ１は、弾性体１０において独立発泡体１４に設けられた孔Ｈがｘｙ平面内でｘ方向に偏って配置されているため、各連続発泡体１２Ａ〜１２Ｆの孔Ｈが開口する側から空気が配設されるため、図９（ｃ）に示すように、孔Ｈが設けられた側に曲率半径を有するように湾曲する。その後、吸引を継続することにより、各連続発泡体１２Ａ〜１２Ｆが飽和状態となることで、図９（ｄ）に示すように、ｚ方向に収縮し、最終的には、実施形態６の動作を示す図８（ｅ）に示すように収縮する。
【００４１】
実施形態７で示すようにアクチュエータ１を構成することにより、初期形状及び最終的な収縮形状が実施形態６と同じであるが、途中の動作に変化を設定することができる。
【００４２】
実施形態８
図１０は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。図１０に示すアクチュエータ１は、実施形態６で説明したアクチュエータの変形例であり、複数の連続発泡体１２Ａ〜１２Ｆ及び複数の独立発泡体１４Ａ〜１４Ｆにより構成された弾性体１０の長手方向一側面に、さらに、実施形態３で示したように、独立発泡体１９を加えたものである（なお、実施形態３における独立発泡体１４が設けられた面とは異なる面である）。
図１０に示すように、アクチュエータ１を構成し、空気を吸引することで、図１０（ｂ）に示すように、複数の連続発泡体１２及び複数の独立発泡体１４を積層した側に、曲率半径を有するように湾曲させることができる。
つまり、実施形態３と異なる構成であっても同様の動作をさせることができる。
【００４３】
実施形態９
図１１は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。上記実施形態１乃至実施形態８では、弾性体１０を一方長尺に形成するものとして説明したが、例えば、ｘｙ平面において正方形の直方体としても良い。即ち、連続発泡体１２をｘｙ平面において正方形、ｚ方向に所定高さの直方体に形成し、正方形面に同一形状で重なるように独立発泡体１４を配置する。独立発泡体１４には、独立発泡体１４の厚さ方向（ｚ方向）に貫通する孔Ｈを正方形の面内に複数均等配置する。そして、連続発泡体１２に独立発泡体１４を重ねて構成された弾性体１０に、連続発泡体１２と重なる面と逆側の面に流通管３０を配置し、弾性体１０の表面を図外の被覆体により覆うとともに流通管３０の一端部を露出させる。
図１１に示すように、アクチュエータ１を構成し、流通管３０から空気を吸引することで、弾性体１０の外周側が正方形面の内側に向けて湾曲する動作をさせることができる。
つまり、実施形態９のアクチュエータ１によれば、人の手が何かを握りしめるような動作をさせることができる。
【００４４】
実施形態１０
図１２は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態９では、人の手が何かを握り締める動作をさせるアクチュエータ１の形態について説明したが、図１２に示すように構成しても同様の動作をさせることができる。
図１２（ａ）に示すように、実施形態１０に係るアクチュエータ１は、ｘｙ面内における形状が円形に形成された円盤状に構成される。本実施形態１０に係る弾性体１０は、図１２（ｂ）に示すように、円板状に形成された連続発泡体１２と、実施形態３で示したアクチュエータと同様に、複数の独立発泡体１５，１６，１７とを備える。
複数の独立発泡体１５〜１７は、平面視における形状が、連続発泡体１２の円形面と同一形状に形成され、連続発泡体１２の円形面に独立発泡体１５，１６，１７の順で積層される。
【００４５】
独立発泡体１５は、例えば、ｚ方向の厚さが連続発泡体１２よりも薄く設定される。独立発泡体１５は、厚み方向に貫通する複数の孔１５Ａを備える。複数の孔１５Ａは、独立発泡体１５の円形の外周と同心円上に周方向に均等配置される。
独立発泡体１６は、平面視において中心から放射状に延長し、厚み方向に貫通する複数の長孔１６Ａを備える。複数の長孔１６Ａは、中心において互いに連続し、独立発泡体１６を独立発泡体１５に重ねたときに、中心から各孔１５Ａと重なるように形成される。独立発泡体１７は、独立発泡体１６に重なり、長孔１６Ａ、接続部１６Ｂとを覆う板体として形成され、中央に流通管３０が貫通する孔１７Ａを備える。
【００４６】
そして、連続発泡体１２に独立発泡体１５を重ね、この独立発泡体１５に独立発泡体１６の長孔１６Ａが独立発泡体１５の孔１５Ａに重複するように重ね、この独立発泡体１６に独立発泡体１７を重ねることで弾性体１０が形成され、独立発泡体１７の孔１７Ａに流通管３０を挿入し、流通管３０の端部を露出させた状態で、連続発泡体１２及び独立発泡体１５乃至１７の表面を被覆体２０により被覆することでアクチュエータ１が構成される。
【００４７】
実施形態１０に示すように構成されたアクチュエータ１は、流通管３０を介して被覆体２０の内部の空気を排出することにより、弾性体１０の外周側が正方形面の内側に向けて湾曲する動作をさせることができる。つまり、実施形態９と同様に、弾性体１０によってものを包み込む動作をさせることができる。
【００４８】
実施形態１１
図１３は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態２等で示したように弾性体１０を構成する連続発泡体１２を一方長尺に形成した場合、図１３（ａ）に示すように、面Ａ４側を波状に形成しても良い。このように連続発泡体１２を形成することにより、図１３（ｂ）に示すように、連続発泡体１２が容易に湾曲可能となり、アクチュエータ１を動作させるときの大気と、被覆体２０内の圧力差を小さくすることができる。
【００４９】
実施形態１２
図１４は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態１１に示すように、アクチュエータ１の動作を容易にする場合、図１４（ａ）に示すように、長方向に先細りとなるように、連続発泡体１２を形成しても良い。このように連続発泡体１２を形成することにより、図１４（ｂ）に示すように、連続発泡体１２が容易に湾曲可能となり、アクチュエータ１を動作させるときの大気と、被覆体２０内の圧力差を小さくすることができる。
【００５０】
実施形態１３
図１５は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態１３に係る弾性体１０は、実施形態１と同様に一方長尺の直方体状に形成された連続発泡体１２と、該連続発泡体１２の面Ａ３及び面Ａ４に独立発泡体１４が部分的に設けれらている。
面Ａ３には、長手方向各端部から互いに対向方向に所定長さ延長する独立発泡体１４Ａ；１４Ｃが設けられ、面Ａ４には、面Ａ３に設けられた独立発泡体１４Ａ；１４Ｃの一部に重複するように長手方向中央に独立発泡体１４Ｂが設けられている。そして、長手方向一端面の面Ａ１に設けた流通管３０を介して空気を排出し、図外の被覆体内を減圧することにより、図１５（ｂ）に示すように、独立発泡体１４Ａ〜１４Ｃが設けられた側を山側とする波型に湾曲させることができる。
【００５１】
実施形態１４
図１６は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。上記各実施形態では、減圧によりアクチュエータを湾曲するものとして説明したが、例えば、初期状態（減圧前の状態）として、図１６（ａ）に示すように、弓なりに湾曲させた形状で弾性体１０を形成しておき、図外の被覆体内を減圧することにより、図１６（ｂ）に示すように、実施形態２における初期状態の一方長尺の直方体状に変形させることもできる。
【００５２】
実施形態１５
図１７は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。上記各実施形態では、一方長尺の直方体状に形成した一つの連続発泡体１２の一側面に、独立発泡体１４を設けるものとして説明したが、図１７（ａ）に示すように、２つの連続発泡体１２Ａ；１２Ｂの間に独立発泡体１４を設け、各連続発泡体１２Ａ；１２Ｂに流通管３０Ａ；３０Ｂを設けるように構成しても良い。
そして、例えば、流通管３０Ａを介して連続発泡体１２Ａ側を減圧することにより、図１７（ｂ）に示すように、減圧された連続発泡体１２Ａ側に曲げ変形させ、流通管３０Ｂを介して連続発泡体１２Ｂ側を減圧することにより、図１７（ｃ）に示すように、減圧された連続発泡体１２Ｂ側に曲げ変形させることができる。
即ち、一対の連続発泡体１２Ａ；１２Ｂの間に独立発泡体１４を設けるとともに、各連続発泡体１２Ａ；１２Ｂに個別に流通管３０Ａ；３０Ｂを設けることにより、曲げ変形の方向を切り替え可能にアクチュエータ１を構成することができる。
【００５３】
実施形態１６
図１８は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態１６は、実施形態１５の変形例である。実施形態１５では、２つの連続発泡体１２Ａ；１２Ｂの間に独立発泡体１４を設け、各連続発泡体１２Ａ；１２Ｂに流通管３０Ａ；３０Ｂを設ける形態を示したが、図１８（ａ）に示すように、独立発泡体１４及びこの独立発泡体１４を挟む連続発泡体１２Ａ；１２Ｂの挟持面をを長手方向にジグザグに形成しても良い。このように、連続発泡体１２Ａ；１２Ｂ及び独立発泡体１４を形成することで、流通管３０Ａにより連続発泡体１２Ａ側を減圧したときや、流通管３０Ｂにより連続発泡体１２Ｂ側を減圧したときの各方向への曲げ変形における抵抗を小さくすることができる。
【００５４】
実施形態１７
図１９は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。上記各実施形態では、弾性体１０の形状を直方体状として説明したが、図１９に示すように、円柱状としても良い。
図１９に示す弾性体１０は、軸方向視において扇状に形成した複数の連続発泡体１２Ａ〜１２Ｃを周方向に配置し、連続発泡体１２Ａ〜１２Ｃを区画するように独立発泡体１４を放射状に延長させて形成される。なお、本例では、連続発泡体１２Ａ〜１２Ｃは、同一形状とした。また、各連続発泡体１２Ａ〜１２Ｃの軸方向一端面側に流通管３０Ａ〜３０Ｂを個別に設け、流通管３０Ａ〜３０Ｂの一端が露出するように弾性体１０の表面を図外の被覆体で覆うことでアクチュエータ１が形成される。
そして、流通管３０Ａを介して連続発泡体１２Ａを減圧することにより、連続発泡体１２Ａの非吸引側が図中矢印で示すように湾曲し、曲げ変形する。つまり、実施形態１７のアクチュエータ１によれば、減圧された連続発泡体１２Ａ〜１２Ｃに曲げ変形の方向を３次元的に切り替えることができる。
【００５５】
実施形態１８
図２０は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態１８に係るアクチュエータ１は、円柱状の弾性体１０を備える。弾性体１０は、径方向に突出する平板を螺旋状に形成した独立発泡体１４と、螺旋状の独立発泡体１４に巻き付くように設けられた連続発泡体１２とを備える。連続発泡体１２は、軸方向視において、独立発泡体１４の外周と面一、また、軸方向に独立発泡体１４の端部からはみ出ないように設けられ、独立発泡体１４とで１つの柱体を形成する。換言すれば、円柱状に形成された連続発泡体１２の外周から軸Ｏに達する螺旋状の溝を形成し、この溝に独立発泡体１４が設けられたとも言うことができる。弾性体１０の軸方向一端面における連続発泡体１２から空気を吸引可能に流通管３０を設け、流通管３０の一端が露出するように図外の被覆体で弾性体１０の表面を覆うことでアクチュエータ１が形成される。
そして、流通管３０を介して被覆体の内部を減圧することにより、アクチュエータ１は、連続発泡体１２の収縮により軸方向に収縮する。また、独立発泡体１４が螺旋状に設けられていることから、この軸方向の収縮にともない弾性体１０の軸方向一端面が他端面に対して軸Ｏ周りに回転する。即ち、実施形態１８のアクチュエータ１では、軸方向への収縮変形とともに、軸周りの回転変形（捩れ変形）が同時になされる。
なお、弾性体１０を円柱状に形成するとしたが、これに限定されず、角柱や任意の断面形状の柱体であっても良い。
【００５６】
実施形態１９
図２１は、アクチュエータ１の他の実施形態を示す図である。実施形態１９に係るアクチュエータ１は、弾性体１０が円筒状に形成される。図２１に示すように、弾性体１０は、コイルスプリング状（螺旋状）に形成された独立発泡体１４と、独立発泡体１４の軸方向の空間を埋めるように設けられた連続発泡体１２とを備える。連続発泡体１２は、軸方向視において、独立発泡体１４の内周及び外周と外周と面一、また、軸方向に独立発泡体１４の端部からはみ出ないように設けられ、独立発泡体１４とで１つの筒体を形成する。換言すれば、円筒状に形成された連続発泡体１２の外周に螺旋状の溝を形成し、この溝に独立発泡体１４が設けられたとも言うことができる。弾性体１０の軸方向一端面における連続発泡体１２から空気を吸引可能に流通管３０を設け、流通管３０の一端が露出するように図外の被覆体で弾性体１０の表面を覆うことでアクチュエータ１が形成される。
そして、流通管３０を介して被覆体の内部を減圧することにより、アクチュエータ１は、連続発泡体１２の収縮により軸方向に収縮する。また、独立発泡体１４が螺旋状に設けられていることから、この軸方向の収縮にともない弾性体１０の軸方向一端面が他端面に対して軸Ｏ周りに回転しつつ図中矢印で示すように、拡縮する。即ち、実施形態１８のアクチュエータ１では、軸方向への収縮変形とともに、拡縮変形が同時になされる。
なお、弾性体１０を円筒状に形成するとしたが、これに限定されず、角柱や任意の断面形状の筒体であっても良い。
【００５７】
実施形態２０
実施形態１９では、弾性体１０を円筒状として説明したが、中実の軸状としても良い。即ち、実施形態１９の内周空間が連続発泡体１２に埋められた中実軸状の連続発泡体１２の外周に、比較的大きなピッチで独立発泡体１４の帯が巻き付いているように弾性体１０が形成される。この場合、独立発泡体１４は、実施形態１９のように、連続発泡体１２の外周に螺旋状の溝を形成し、この溝に配置されるように、連続発泡体１２の表面に埋設しても良く、また、連続発泡体１２に対して位置ずれしないように単に巻き付けても良い。
そして、このように形成された弾性体１０の表面を被覆体２０で覆い、内部を減圧することにより、 減圧前に直線的な棒状の弾性体１０が収縮し、大きなピッチで連続発泡体１２に巻き付けられた独立発泡体１４が全体的にピッチ間隔の狭い螺旋形状（蛇のように巻き付くような形）に変形する。
【００５８】
上述の実施形態で説明したように、弾性体１０を構成する連続発泡体１２及び独立発泡体１４の形状、連続発泡体１２及び独立発泡体１４の配置、これらを覆う被覆体２０の内部を減圧する流通管３０の配置等を変更することにより、曲げ変形、縮み変形、覆い変形等をアクチュエータに動作させることができるとともに、人に接触しても違和感を与えない、人との親和性の高いアクチュエータを構成できる。
なお、各実施形態において連続発泡体１２及び独立発泡体１４を連結する方法はゴムバンドや糸でくくる、縫う、接着する等、連続発泡体１２と独立発泡体１４との互いの位置関係が上述のような変形前後で変化しないように、適宜選択すれば良い。
また、独立発泡体１４は、ゴムを用いることも可能である。
【００５９】
また、上記各実施形態では、アクチュエータ１を動作させる作動媒体として空気として説明したが、空気等の気体に限定されず、水や油などの液体であっても良い。
【００６０】
また、上記実施形態では、アクチュエータ１を減圧により動作させるものとして説明したが、これに限定されず、大気圧から減圧を利用する場合や、加圧と減圧との双方を用いて動作させても良い。加圧する場合は、被覆体２０が膨らむことで、能動的にもとの形状に戻ろうとしたり、或いは膨張により異なる動作を生じさせることもできる。
【００６１】
各実施形態で説明したように、本実施形態に係るアクチュエータは、力を発揮していないときに、柔らかく、従来のような硬い部分がないため、人との親和性が高い。また、力を発揮していないときのクッション性（柔らかさ）を構造で変更することができる。
さらに、特殊な加工や特殊な素材を必要としないため安く、簡単に製造することができ、軽量である。
【００６２】
また、本実施形態のアクチュエータによれば、形状を変形する際に、エネルギーの増加がない。従来のソフトアクチュエータでは、高い空気圧により駆動し、空気室内にそのエネルギーを貯めるため、破裂の危険があり、外見的にも実質的にも危険性が増加する方向にあった。また、外見的にも人に精神的なストレスを生じさせていたがそれをなくすことができる。
【００６３】
また、従来の人工筋肉などのソフトアクチュエータでは、駆動時に占有する体積が増加するか、駆動前後においてほぼ同等であったが、上述のように体積を減少させて動作するため従来よりも適用範囲を広げることができる。例えば、関節を曲げる時のアシスト動作において、マッキベン型等の人工筋肉を使用すると、関節に膨張した人工筋肉が挟まらないようにするなど配置に対策が必要であるが、それを不要とすることができる。
【００６４】
食品や、複雑な形状の機械部品等のハンドリングに好適である。また、本実施形態に係るアクチュエータは、上述のように安価に製造できるとともに弾性体のみにより構成されているため、ハンドリングしたアクチュエータをそのまま梱包材として利用することもできる。
また、他の利用として、人の動作をアシストするアクチュエータ、介護医療やリハビリ等における力覚提示、姿勢を変更する床ずれ軽減ベッド、起き上がり動作補助ベッド等にも好適である。或は、動くぬいぐるみ、動く動物ロボット等のおもちゃへの適用もできる。さらに、自動車の座席の姿勢変更機構、マッサージ椅子、ソファーのマッサージ機構等における金属等の骨材を不要とし、簡単な構造で実現することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  アクチュエータ、１０  弾性体、１２  連続発泡体、１４  独立発泡体、
２０  被覆体、３０  流通管、５０  駆動制御装置。
【図１】
2020037968.tif 000003
【図２】
2020037968.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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