(57)【要約】【課題】トルクの方向を切り替えることなく飛び移り座屈を繰り返し発生する瞬発力発生装置を提供する。【解決手段】弾性変形を許容する変形部１と、変形部１の両端側部位１ａ、１ｂに対して位置および姿勢を固定するとともに、変形部１に対してトルクを一定方向に加える能動拘束手段２、３と、両能動拘束手段２、３の位置および姿勢を固定する筐体部４とを備え、トルクが加えられた変形部１は、曲げ変形と捩れ変形とを伴う飛び移り座屈を発生し、飛び移り座屈を発生した変形部１は、トルクを加える前の形状に戻る。【選択図】図１
2010101132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形を許容する変形部（１）と、
前記変形部（１）の両端側部位（１ａ、１ｂ）に対して位置および姿勢を固定するとともに、前記変形部（１）に対してトルクを一定方向に加える能動拘束手段（２、３）と、
前記両能動拘束手段（２、３）の位置および姿勢を固定する筐体部（４）とを備え、
前記トルクが加えられた前記変形部（１）は、曲げ変形と捩れ変形とを伴う飛び移り座屈を発生し、
前記飛び移り座屈を発生した前記変形部（１）は、前記トルクを加える前の形状に戻ることを特徴とする瞬発力発生装置。
【請求項２】
前記能動拘束手段（２、３）は、前記両端側部位（１ａ、１ｂ）に対して位置の３自由度および姿勢の２自由度を拘束し且つ姿勢の１自由度を許容し、
前記変形部（１）は、前記能動拘束手段（２、３）に拘束されることによって、前記両端側部位（１ａ、１ｂ）の相互間を結ぶ仮想線（Ｌ１）がアーチ状に湾曲するように弾性変形し、
前記能動拘束手段（２、３）が前記両端側部位（１ａ、１ｂ）に対して許容する姿勢の１自由度は、前記両端側部位（１ａ、１ｂ）における前記仮想線（Ｌ１）の接線（Ｌ２、Ｌ３）まわりの姿勢の自由度であり、
前記能動拘束手段（２、３）が前記変形部（１）に加えるトルクは、前記接線（Ｌ２、Ｌ３）まわりのトルクであり、
前記接線（Ｌ２、Ｌ３）は、互いに非平行であり且つ前記変形部（１）と反対側に向かうにつれて互いに離間するような方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の瞬発力発生装置。
【請求項３】
弾性変形を許容する変形部（１）と、
前記変形部（１）を拘束する拘束手段（７、８、１０）と、
前記変形部（１）に対してトルクを加えるトルク付与手段（２、３）と、
前記トルクが加えられて弾性エネルギが蓄えられた前記変形部（１）に対して飛び移り座屈の発生を許容する座屈許容構造とを備え、
前記拘束手段（２、３）は、前記変形部（１）の両端側部位（１ａ、１ｂ）に対して位置の３自由度および姿勢の２自由度を拘束し且つ姿勢の１自由度を許容し、
前記変形部（１）は、前記拘束手段（７、８、１０）に拘束されることによって、前記両端側部位（１ａ、１ｂ）の相互間を結ぶ仮想線（Ｌ１）がアーチ状に湾曲するように弾性変形し、
前記トルク付与手段（２、３）は、前記変形部（１）に対して、前記両端側部位（１ａ、１ｂ）における前記仮想線（Ｌ１）の接線（Ｌ２、Ｌ３）まわりのトルクを加え、
前記拘束手段（７、８、１０）が前記両端側部位（１ａ、１ｂ）に対して許容する姿勢の１自由度は、前記接線（Ｌ２、Ｌ３）まわりの姿勢の自由度であることを特徴とする瞬発力発生装置。
【請求項４】
前記接線（Ｌ２、Ｌ３）が互いに非平行であり且つ前記変形部（１）と反対側に向かうにつれて互いに離間するような方向に延びていることによって前記座屈許容構造が構成されていることを特徴とする請求項３に記載の瞬発力発生装置。
【請求項５】
前記拘束手段（７、１０）は、前記両端側部位（１ａ、１ｂ）のうち一端側部位（１ａ）を拘束する一端側拘束手段（７）と、前記両端側部位（１ａ、１ｂ）のうち他端側部位（１ｂ）を拘束する他端側拘束手段（１０）とで構成されており、
前記一端側拘束手段（７）は、前記トルク付与手段（２）と一体化されて前記一端側部位（１ａ）を能動拘束しており、
前記他端側拘束手段（１０）は、前記他端側部位（１ｂ）を受動拘束しており、
前記他端側拘束手段（１０）が前記他端側部位（１ｂ）を受動拘束していることによって前記座屈許容構造が構成されていることを特徴とする請求項３に記載の瞬発力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛び移り座屈を利用した瞬発力発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１、非特許文献１にはエアーシリンダを利用した瞬発力発生装置が開示されている。特許文献２、非特許文献２には、直動バネの圧縮弾性エネルギと偏心カムを利用した瞬発力発生装置が開示されている。非特許文献３には、柔軟物の曲げ弾性エネルギを利用した瞬発力発生装置が開示されている。【０００３】
さらに非特許文献４、５では、同じく柔軟物の曲げ弾性エネルギを利用した弾性体の飛び移り座屈による瞬時的な２次元変形の繰り返しを利用した瞬発力発生装置が開示されている。【０００４】
非特許文献６には、柔軟物の曲げと捩れの弾性エネルギを利用した弾性体の飛び移り座屈による瞬時的な３次元変形を利用した瞬発力発生装置が開示されている。【０００５】
非特許文献６では、具体的には、柔軟帯をアーチ状に湾曲させ、柔軟帯の両端をモータに固定している。この状態から両端点を互いに逆方向にドライブしていくと、柔軟帯は長軸まわりに捩れて変形を開始する。そのまま両端のモータを回転させていくと、飛び移り座屈による瞬時的な３次元変形が起こる。飛び移り座屈による瞬時的な３次元変形が起こると、柔軟帯は、元の形状とは異なる形状になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９１６７号公報
【特許文献２】特開２００７−１２０６９２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】田中崇裕、広瀬茂男 : 脚車輪型ジャンプロボットAirHopperの開発第２報  車輪推進型跳躍動作の実現、ロボティクス・メカトロニクス講演会'06  講演論文集、1A1-D28、2006
【非特許文献２】Scarfogliero et al.: Design and Development of the Long-Jumping “Grillo”Mini Robot, Proc. of the 2007 IEEE ICRA, 467/472, 2007
【非特許文献３】Sugiyama et al.: Circular/Spherical Robots for Crawling and Jumping, Proc. of the 2005 IEEE ICRA, 3606/3611, 2005
【非特許文献４】望山他：閉ループ柔軟カタパルトによるインパルス型遊泳ロボット、ロボティクス・メカトロニクス講演会2007講演論文集、2P1-A09、2007
【非特許文献５】山田他：跳躍ロボットのための非対称型閉ループ柔軟カタパルト、日本ロボット学会誌、vol.26、no.4、pp.363-371、2008
【非特許文献６】山田他：空間型閉ループ柔軟カタパルト、ロボティクス・メカトロニクス講演会'07、2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および非特許文献１の従来技術では、エアーシリンダを利用していることから、大きな瞬発力は得られるものの、装置が大型化・重量化するという問題があった。【０００９】
一方、特許文献２および非特許文献２の従来技術では、直動バネの圧縮弾性エネルギと偏心カムを利用していることから、小型化・軽量化が可能ではあるものの、弾性エネルギを蓄え、放出するためにトリガーやストッパーなどの補助装置が必要となるという問題があった。【００１０】
また、非特許文献３の従来技術では、外殻変形を伴う柔軟物の曲げ弾性エネルギを利用していることから、弾性体を変形させるために必要なアクチュエータに形状記憶合金を用いることで小型化・軽量化が可能であるものの、１回の瞬発力を生成するのに長い時間を必要とするという問題があった。【００１１】
この点、非特許文献４、５の従来技術では、モータを用いて柔軟物を弾性的に曲げ変形させ、柔軟物の曲げを伴う２次元変形による飛び移り座屈を利用して瞬発力を発生するという簡素な構成であるので、小型化・軽量化に加えて瞬発力を短時間で繰り返し発生することが可能である。【００１２】
しかしながら、非特許文献４および非特許文献５の従来技術では、２次元変形による飛び移り座屈を利用しているので、瞬発力を繰り返し発生するためには、モータの回転方向を切り替えて柔軟物に加えるトルクの方向を切り替える必要があるという問題がある。また、瞬発力の方向が２方向に交互に変化するので、１方向にのみ瞬発力を繰り返し発生させることができないという問題もある。【００１３】
一方、非特許文献６の従来技術では、３次元変形による飛び移り座屈を利用しているものの、飛び移り座屈発生前と発生後とで柔軟帯の形状が異なるため、モータを一定の向きに回転してトルクを一定方向に加えるだけでは、飛び移り座屈を繰り返し発生させることはできない。【００１４】
本発明は上記点に鑑みて、トルクの方向を切り替えることなく飛び移り座屈を繰り返し発生する瞬発力発生装置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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明では、トルクを加えられて曲げ変形と捩れ変形とを伴う飛び移り座屈を発生した変形部が、トルクを加える前の形状に戻ることを特徴とする。【００１６】
これによると、飛び移り座屈を発生した変形部はトルクを加える前の形状に戻るので、変形部に対してさらにトルクを一定方向に加えれば飛び移り座屈を再度発生することができる。よって、変形部に加えるトルクの方向を切り替えることなく飛び移り座屈を繰り返し発生することができる。【００１７】
本発明は、具体的には、能動拘束手段は、変形部の両端側部位に対して位置の３自由度および姿勢の２自由度を拘束し且つ姿勢の１自由度を許容し、変形部は、能動拘束手段に拘束されることによって、変形部の両端側部位の相互間を結ぶ仮想線がアーチ状に湾曲するように弾性変形し、能動拘束手段が変形部の両端側部位に対して許容する姿勢の１自由度は、変形部の両端側部位における前記仮想線の接線まわりの姿勢の自由度であり、能動拘束手段が変形部に加えるトルクは、前記接線まわりのトルクであり、前記接線は、互いに非平行であり且つ変形部と反対側に向かうにつれて互いに離間するような方向に延びている。【００１８】
これにより、トルクを加えられた変形部が曲げ変形と捩れ変形とを伴う飛び移り座屈を発生できるとともに、飛び移り座屈を発生した変形部がトルクを加える前の形状に戻ることができる。【００１９】
ここで、本発明における「自由度」について説明する。２つの物体の幾何的相対関係は、位置および姿勢で特定することができる。３次元空間内において、２つの物体の幾何的な相対関係は、位置および姿勢についてそれぞれ独立する３つのパラメータによって表すことができ、このパラメータの数を自由度という。すなわち、３次元空間内の２つの物体の幾何的な相対関係は６自由度で表される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態における瞬発力発生装置の三面図である。
【図２】図１の瞬発力発生装置における瞬発力生成過程を説明する説明図であり、正面視を示している。
【図３】図１の瞬発力発生装置における瞬発力生成過程を説明する説明図であり、側面視を示している。
【図４】図１の瞬発力発生装置における瞬発力生成過程を説明する説明図であり、上面視を示している。
【図５】比較例における瞬発力発生装置の三面図である。
【図６】本発明の第２実施形態における瞬発力発生装置の三面図である。
【図７】図６の瞬発力発生装置における瞬発力生成過程を説明する説明図であり、正面視を示している。
【図８】図６の瞬発力発生装置における瞬発力生成過程を説明する説明図であり、側面視を示している。
【図９】図６の瞬発力発生装置における瞬発力生成過程を説明する説明図であり、上面視を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を説明する。図１は本実施形態における瞬発力発生装置の基本状態を示す三面図である。図１中の上下方向の矢印は、瞬発力発生装置の設置状態における上下方向を示している。【００２２】
瞬発力発生装置は、変形部としての焼入れ済み帯鋼１と、能動拘束手段としての回転１自由度のモータ２、３と、アルミ部材からなる筐体部４と、エネルギ源としての電池５と、制御装置としてのスイッチ６とを有している。【００２３】
帯鋼１は、モータ２、３の駆動回転軸で構成される能動回転関節軸７、８に接続される。帯鋼１は弾性変形を許容し、破断や塑性変形をすることなく飛び移り座屈を発生させることのできる、ある程度の強度を有する弾性体素材であり、本例では焼入れ済み帯鋼を用いている。【００２４】
帯鋼１は必ずしも一塊の連続体である必要はなく、曲げと捩れ変形を伴う飛び移り座屈が生じるのであれば、例えば、複数の焼入れ済み帯鋼を蝶番や回転関節で接続したものであっても良い。【００２５】
帯鋼１の長手方向と能動回転関節軸７、８の軸方向とが平行になるように帯鋼１の長手方向両端側部位１ａ、１ｂが能動回転関節軸７、８に固定されている。【００２６】
２つの能動回転関節軸７、８は互いに平行ではなく、鉛直方向の仮想軸Ａ１、Ａ２と能動回転関節軸７、８とがなす角度θ１、θ２の絶対値が内側に９０度以内の適当な角度になるようにモータ２、３が筐体部４に固定されている。【００２７】
図１の例では、２つの能動回転関節軸７、８の軸中心は互いに同一の平面内に位置している。具体的には、２つの能動回転関節軸７、８の軸中心は共に、図１（ｂ）の上下方向かつ紙面垂直方向に拡がる平面内に位置している。【００２８】
筺体部４は、モータ２、３の位置および姿勢を固定するために、帯鋼１に比べて十分に高い剛性を有すれば良く、軽量であるのが望ましい。例えば、木材、樹脂、アルミなどの金属を使用できる。【００２９】
モータ２、３は、スイッチ６と繋がっており、スイッチ６を入れると電池５からエネルギの供給を受けて動作する。これにより、モータ２、３は、帯鋼１を拘束する拘束手段としての役割と、帯鋼１に対してトルクを加えるトルク付与手段としての役割とを果たしている。【００３０】
モータ２、３は、所望の拘束を実現しつつ、小型・軽量でありながら大きなトルクを発生できることが好ましい。もちろん、電池５の役割を人間が担っても良い。すなわち、モータ２、３の代わりに使用者がトルクを適切に加えることにより、瞬発力を発生させてもよい。【００３１】
上述した瞬発力発生装置は、以下のように表現することもできる。モータ２、３は、帯鋼１の両端側部位１ａ、１ｂに対して位置の３自由度および姿勢の２自由度を拘束し且つ姿勢の１自由度を許容している。【００３２】
帯鋼１は、モータ２、３に拘束されることによって、両端側部位１ａ、１ｂの相互間を結ぶ仮想線Ｌ１がアーチ状に湾曲するように弾性変形している。モータ２、３は、帯鋼１に対して、帯鋼１の両端側部位１ａ、１ｂにおける仮想線Ｌ１の接線Ｌ２、Ｌ３まわりのトルクを加える。【００３３】
モータ２、３が帯鋼１の両端側部位１ａ、１ｂに対して許容する姿勢の１自由度は、接線Ｌ２、Ｌ３まわりの姿勢の自由度である。接線Ｌ２、Ｌ３は、互いに非平行であり且つ帯鋼１と反対側（図１（ａ）の下方側）に向かうにつれて互いに離間するような方向に延びている。図１の例では、接線Ｌ２、Ｌ３は互いに同一の平面内に位置している。【００３４】
次に、上記構成における作動を図２〜図４に基づいて説明する。図２〜図４は、図１の瞬発力発生装置における瞬発力生成過程を説明する説明図であり、図２は正面視、図３は側面視、図４は上面視を示している。【００３５】
図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）に示す初期形状においてモータ２、３が矢印Ｔ１、Ｔ２の向き（互いに反対の向き）にトルクを発生すると、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）の初期形状から曲げ変形と捩れ変形とを伴って変形していき、図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示す複雑な形状に変形する。【００３６】
この状態から更に帯鋼１にトルクを加えると、図２（ｃ）、図３（ｃ）、図４（ｃ）に示すように大きな飛び移り座屈が生じ、帯鋼１は図２（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示した複雑な形状から、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）に示した初期形状に瞬間的に形を変える。このとき、帯鋼１に非常に大きな瞬発力が発生する。すなわち、トルクを加えられた帯鋼１は捩れるように裏返ることとなり、帯鋼１が裏返る過程において飛び移り座屈が発生する。【００３７】
飛び移り座屈発生後の裏返った帯鋼１は、図２（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ）に示す初期形状と全く同じ形状になる。このため、モータ２、３を矢印Ｔ１、Ｔ２の向きに回転し続けるだけで、飛び移り座屈を決まった方向にだけ繰り返し生成することができる。【００３８】
図２〜図４に示す帯鋼１の変形は、２つの能動回転関節軸７、８と鉛直方向軸Ａ１、Ａ２とがなす角度θ１、θ２の絶対値を内側に９０度以内の適切な角度にすることによって実現される。この角度θ１、θ２および２つの能動関節軸７、８間の距離を変更することで、飛び移り座屈によって生成される瞬発力の大きさが変化する。また、帯鋼１の長さ、幅および厚さを変更することでも、飛び移り座屈によって生成される瞬発力の大きさが変化する。【００３９】
このように、本実施形態の瞬発力発生装置によると、トルクを一定方向に加えれば飛び移り座屈を繰り返し発生することができる。この作用効果について以下、非特許文献６の従来技術との比較によって詳しく説明する。【００４０】
図５は、非特許文献６の従来技術に相当する瞬発力発生装置（以下、比較例と言う。）の基本状態を示している。この比較例では、２つの能動回転関節軸７、８が鉛直方向と平行になっており、図５（ｂ）の方向から見たときに帯鋼１（具体的には仮想線Ｌ１）が２つの能動回転関節軸７、８に対して若干傾いている。【００４１】
この比較例では、モータ２、３が能動回転関節軸７、８まわりの互いに反対の矢印Ｔ１、Ｔ２の向きにトルクを加えれば、帯鋼１が捩れるように裏返る過程において飛び移り座屈を発生する。しかしながら、飛び移り座屈が発生した後の帯鋼１は初期形状とは異なる形状になる。すなわち、図５（ｂ）の方向から見たときの帯鋼１の初期形状が２つの能動回転関節軸７、８に対して傾いているために、帯鋼１が裏返ると初期形状とは反対側に傾いた形状になる。【００４２】
したがって、この比較例では、トルクを一定方向に加えても飛び移り座屈を繰り返し発生することができず、飛び移り座屈を繰り返し発生するためには、能動回転関節軸７、８に印加するトルクの方向を切り替える必要がある。【００４３】
ここで、帯鋼１が裏返ったときの形状を初期形状と全く同じにするための手段として、比較例に対して、図１（ｂ）の方向から見たときの帯鋼１の向き（基本状態での向き）を２つの能動回転関節軸７、８に対して平行にすることが考えられる。【００４４】
しかしながら、この手段を採用した場合、つまり図１（ｂ）の方向から見たときに帯鋼１が２つの能動回転関節軸７、８に対して平行になっており、かつ２つの能動回転関節軸７、８が鉛直方向と平行になっている場合には、そもそも帯鋼１にトルクを加えても帯鋼１の曲げ・捩れ変形が有る程度の段階で止まってしまい、帯鋼１を裏返すことができないので、飛び移り座屈を発生させることができない。【００４５】
この点に鑑みて、本実施形態の瞬発力発生装置では、２つの能動回転関節軸７、８と鉛直方向軸Ａ１、Ａ２とがなす角度θ１、θ２の絶対値を内側に９０度以内の適切な角度にしているので、帯鋼１にトルクを加えれば帯鋼１を捻るように裏返すことができ、ひいては飛び移り座屈を発生させることができるのである。【００４６】
換言すれば、本実施形態の瞬発力発生装置は、トルクが加えられて弾性エネルギが蓄えられた帯鋼１に対して飛び移り座屈の発生を許容する座屈許容構造を備えている。具体的には、座屈許容構造は、帯鋼１の両端側部位１ａ、１ｂにおける仮想線Ｌ１の接線Ｌ２、Ｌ３が互いに非平行であり且つ帯鋼１と反対側に向かうにつれて互いに離間するような方向に延びていることによって構成されている。【００４７】
そして、本実施形態の瞬発力発生装置では、図１（ｂ）の方向から見たときに帯鋼１が２つの能動回転関節軸７、８に対して平行になっているので、帯鋼１が裏返ったときの形状を初期形状と全く同じにすることができる。したがって、トルクを一定方向に加え続ければ飛び移り座屈を繰り返し発生することができる。【００４８】
本実施形態の瞬発力発生装置は、従来のエアーシリンダを利用した瞬発力発生装置や、直動バネの圧縮弾性エネルギと偏心カムを利用した瞬発力発生装置に比べて、構造が極めてシンプルである。【００４９】
また、従来の柔軟物の曲げ弾性エネルギを一気に放出して瞬発力を発生させる瞬発力発生装置に比べても、曲げと捩れ変形を利用することで、モータ２、３を一方の向きに回転し続けるだけで、繰り返し大きな瞬発力を発生できる。【００５０】
しかも能動回転関節軸７、８の向きを鉛直方向に対して角度を持たせるだけでこの特性を実現しているため、従来型が備えていた構造のシンプルさは損なわれていない。弾性エネルギを蓄えるのに要する時間もごくわずかである。【００５１】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、２つの能動回転関節軸７、８と鉛直方向軸Ａ１、Ａ２とがなす角度θ１、θ２の絶対値を内側に９０度以内の適切な角度にすることによって飛び移り座屈を発生できるようにしているが、本第２実施形態では、帯鋼１の一端側部位１ａを能動拘束し、帯鋼１の他端側部位１ｂを受動拘束することによって飛び移り座屈を発生できるようにしている。【００５２】
図６は本実施形態における瞬発力発生装置の基本状態を示す三面図である。帯鋼１の一端側部位１ａは、モータ２の能動回転関節軸７に固定されている。帯鋼１の他端側部位１ｂは、上記第１実施形態のモータ３の代わりに、受動回転関節軸１０に固定されている。受動回転関節軸１０は、帯鋼１にトルクを加えることなく、受動的に回転するように構成されている。【００５３】
能動回転関節軸７および受動回転関節軸１０は共に鉛直方向の仮想軸Ａ１、Ａ２と平行になっている。図６（ｂ）の方向から見たときに帯鋼１（具体的には仮想線Ｌ１）は、能動回転関節軸７および受動回転関節軸１０に対して平行になっている。【００５４】
本実施形態の瞬発力発生装置は、以下のように表現することもできる。モータ２は、帯鋼１の一端側部位１ａを拘束する一端側拘束手段と、帯鋼１に対してトルクを加えるトルク付与手段とを一体化したものであり、一端側部位１ａを能動拘束している。受動回転関節軸１０は、帯鋼１の他端側部位１ｂを拘束する他端側拘束手段としての役割を果たすものであり、他端側部位１ｂを受動拘束している。【００５５】
図７〜図９は、図６の瞬発力発生装置における瞬発力生成過程を説明する説明図である。図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）の初期形状においてモータ２が矢印Ｔ１の向きにトルクを発生すると、帯鋼１が、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）の初期形状から曲げ変形と捩れ変形とを伴って変形していき、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）に示すに示す複雑な形状に変形する。【００５６】
この状態から更に帯鋼１にトルクを加えると、図７（ｃ）、図８（ｃ）、図９（ｃ）に示すように大きな飛び移り座屈が生じ、帯鋼１は図７（ｂ）、図８（ｂ）、図９（ｂ）に示した複雑な形状から、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）に示した初期形状とほぼ同じ形状に瞬間的に形を変える。このとき、帯鋼１に非常に大きな瞬発力が発生する。すなわち、上記第１実施形態と同様に、トルクを加えられた帯鋼１は捩れるように裏返ることとなり、帯鋼１が裏返る過程において飛び移り座屈が発生する。【００５７】
飛び移り座屈発生後の裏返った帯鋼１は、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）に示す初期形状とほぼ同じ形状になる。このため、モータ２を矢印Ｔ１の向きに回転し続けるだけで、飛び移り座屈を決まった方向にだけ繰り返し生成することができる。【００５８】
図７〜図９に示す帯鋼１の変形は、帯鋼１の他端側部位１ｂを受動拘束することによって実現される。換言すれば、本実施形態における座屈許容構造は、受動回転関節軸１０が帯鋼１の他端側部位１ｂを受動拘束していることによって構成されている。【００５９】
すなわち、図６（ｂ）の方向から見たときに帯鋼１が２つの回転関節軸７、１０に対して平行になっており、かつ２つの回転関節軸７、１０が鉛直方向と平行になっている場合には、帯鋼１の両端側部位１ａ、１ｂを能動拘束すると帯鋼１を捻るように裏返すことができないのであるが、帯鋼１の他端側部位１ｂを能動拘束せずに本実施形態のように受動拘束すれば、帯鋼１を捻るように裏返すことができ、ひいては飛び移り座屈を発生させることができる。【００６０】
（他の実施形態）
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。【００６１】
例えば、上記各実施形態における瞬発力発生装置の設置方向は一例に過ぎず、本発明の瞬発力発生装置は様々な方向に設置可能である。【００６２】
また、上記各実施形態では、変形部として帯鋼１を用いた例を示したが、これに限定されることなく、変形部として種々の素材および種々の形状の弾性体を用いることができる。【００６３】
また、上記第１実施形態では、２つの能動回転関節軸７、８が互いに同一の平面内に位置しているが、２つの能動回転関節軸７、８は互いに異なる平面内に位置していてもよい。換言すれば、接線Ｌ２、Ｌ３は互いに異なる平面内に位置していてもよい。具体的には、能動回転関節軸７、８を図１（ｂ）の左右方向に若干傾けても、上記第１実施形態と同様に、トルクを一定方向に加えれば飛び移り座屈を繰り返し発生することができる。【００６４】
また、本発明の瞬発力発生装置は、以下のように種々の用途に利用することができる。例えば、本発明の瞬発力発生装置は、マイクロメートルサイズの超小型移動ロボットに利用することが可能である。【００６５】
また、本発明の瞬発力発生装置は、帯状の弾性体の曲げと捩れによる変形形状と、生成される瞬発力を積極的に用いて、粘性が比較的高い流体中を移動するような小型ロボットの移動機構に利用可能である。【００６６】
特に、マイクロメートルのサイズでは、アクチュエータの選択肢が限定的であり、メカニカルなロボットを実現するのは容易ではない。しかし、本提案手法を用いることで、一定方向に回転させることが比較的容易で高いトルクを生成することが可能な、精巧な回転機構を持つナノマシンである分子モータを利用できる。分子モータに、弾性を有するマイクロメートルサイズのファイバーを固定した構造を用いて、瞬発力を繰り返し生成することで生体内を動き回る移動機構や、瞬発力の繰り返しにより付着物を跳ね飛ばすような構造を持つ超小型ロボットを実現するために、本提案手法が利用可能である。【００６７】
本発明の瞬発力発生装置を利用した小型跳躍ロボットの応用例を挙げると、非常に簡単な構造で面白い動きをすることから玩具として利用可能である。具体的には、きびきびとしたランダムな動きから室内で赤ん坊の目を惹くおもちゃや、ペットのおもちゃとして利用できる。また、予測不能な俊敏な動きで捕獲することが難しいことから手の動きなどのリハビリの道具として利用できる。【００６８】
また、本発明の瞬発力発生装置は、キャスタ付き旅行鞄のアシスト装置として利用可能である。具体的には、階段のようなある形状の繰り返しで構成される構造物を登る際に、繰り返し補助力を生成して、リズミカルに階段を駆け上がれるようにするアシスト装置として利用できる。【００６９】
また、本発明の瞬発力発生装置は、街中を流れる河川での移動機構として利用可能である。具体的には、藻などの浮遊物が多い河川で人や資材を運搬する船や水質調査ロボットの駆動装置として利用することにより、スクリューと異なり、浮遊物が絡まることなく移動可能となる。また、粘性が高い汚泥物が多い水質でも、加速度により推進が可能な移動装置として利用できる。【００７０】
また、本発明の瞬発力発生装置は、車両の車輪が轍から抜け出すためのアシスト装置として利用可能である。具体的には、加速度を異なる向きに交互に繰り返し生成可能であるので、車輪が轍にはまった場合に本発明を補助的に用いることにより、車輪が轍から抜け出す補助をする装置として利用できる。【００７１】
また、本発明の瞬発力発生装置は、船体（船舶や潜水艦等）の移動機構に適用可能である。一般的に船は、スクリューを利用して推進するとともに、後部に搭載されたラダーと呼ばれるフィンの向きを変えることによって推進方向を変えるようになっている。【００７２】
このフィンの代わりに、本発明の瞬発力発生装置を利用することができる。具体的には、上記第１実施形態におけるモータ２、３をずらして回転させることで、船の推進方向を変えることができる。【００７３】
また、飛び移り座屈を発生させることで、船の向きを急激に変えることが可能である。これにより、従来の船では難しい急激な方向転換が可能になり、障害物への衝突を回避することが容易になる。また、スクリューと飛び移り座屈とを併用することで、静止状態からの急速発進も可能になる。【００７４】
さらに、潜水艦に適用した場合には、変形部をなす帯鋼１の３次元変形を利用することで、左右の進行方向だけでなく上下方向（潜る方向）の移動にも寄与することができる。すなわち、上記第１実施形態のごとく２つのモータ２、３を備える瞬発力発生装置によれば、エルロン、フラップおよびラダーの３つの向きをある程度コントロールできるとともに、飛び移り座屈を利用することで急激な推進やブレーキ、および左右方向への急激な方向転換が可能になる。
【符号の説明】
【００７５】
１          帯鋼（変形部）
１ａ        帯鋼の一端側部位
１ｂ        帯鋼の他端側部位
２、３      モータ（能動拘束手段、トルク付与手段）
４          筐体部
５          電池
６          スイッチ
７、８      能動回転関節軸（拘束手段）
Ｌ１        仮想線
Ｌ２、Ｌ３  帯鋼の両端側部位における仮想線の接線
【図１】
2010101132.tif 000003
【図２】
2010101132.tif 000004
【図３】
2010101132.tif 000005
【図４】
2010101132.tif 000006
【図５】
2010101132.tif 000007
【図６】
2010101132.tif 000008
【図７】
2010101132.tif 000009
【図８】
2010101132.tif 000010
【図９】
2010101132.tif 000011
【国際調査報告】
2010101132.tif 000012
2010101132.tif 000013