(57)【要約】【課題】  異なるサイズの対象物を１つの把持部でしっかりと把持することができるアクチュエータ装置を用いるロボットを提供する。【解決手段】  対象物３を把持可能な把持部１と圧力源６１とロボット制御部８０とを備えるアクチュエータ装置７０であって、把持部は、第１の面と第２の面とで規定される中空の筒体のアクチュエータを備え、第１の面は、第１の弾性変形率を有し、第２の面は、第１の弾性変形率よりも小さい第２の弾性変形率を有し、筒体は、筒体長軸に沿って位置する空間１６を内部に有し、圧力源は、筒体の空間内に流体を供給し、ロボット制御部は、圧力源から筒体に対する流体を制御して、（ａ）把持部の位置を、対象物に対向する所定の位置に移動させ、かつ、（ｂ）第１の面から第２の面に向かって、把持部が湾曲することにより対象物を前記把持部で把持させる。【選択図】図１
2018114605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を把持可能な把持部と圧力源とロボット制御部とを備えるアクチュエータ装置であって、
前記把持部は、第１の面と第２の面とで規定される中空の筒体のアクチュエータを備え、
前記第１の面は、第１の弾性変形率を有し、前記第２の面は、前記第１の弾性変形率よりも小さい第２の弾性変形率を有し、
前記筒体は、前記筒体長軸に沿って位置する空間を内部に有し、
前記圧力源は、前記筒体の前記空間内に流体を供給し、
前記ロボット制御部は、前記圧力源から前記筒体に対する前記流体を制御して、（ａ）前記把持部の位置を、前記対象物に対向する所定の位置に移動させ、かつ、（ｂ）前記第１の面から前記第２の面に向かって、前記把持部が湾曲することにより前記対象物を前記把持部で把持させる、
ロボット。
【請求項２】
前記把持部の前記筒体の前記第１の面と前記第２の面とは、筒体長軸と交差する断面の半分ずつでありかつ互いに密閉接合された２本の帯状部材で構成されている、
請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記把持部を、前記対象物に対向する所定の位置に移動させる移動装置をさらに備えて、
前記ロボット制御部は、前記移動装置を制御して前記把持部を前記対象物に対向する所定の位置に移動させながら前記筒体内の圧力を制御して、前記把持部を湾曲させて前記把持部を前記対象物に巻付けて把持する、
請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記把持部の位置と、前記筒体内の圧力との関係情報を取得する情報取得部をさらに備えて、
前記ロボット制御部は、前記情報取得部で取得した前記関係情報に基づき前記把持部の把持動作を制御する、
請求項１〜３のいずれか１つに記載のロボット。
【請求項５】
把持物体の形状又はサイズと、前記把持部の位置と、前記筒体内の圧力との関係情報を取得する情報取得部をさらに備えて、
前記ロボット制御部は、前記情報取得部で取得した前記関係情報に基づき前記把持部の把持動作を制御する、
請求項１〜３のいずれか１つに記載のロボット。
【請求項６】
前記筒体は、アクチュエータ長軸を中心に螺旋に巻回された円錐状のコイル形状を有し、
前記筒体の内周面及び外周面の少なくとも一方には溝が形成され、
前記溝は、前記筒体長軸に沿って捩られたように延び、かつ、前記アクチュエータ長軸周りの１８０度毎に捩じり方向の向きを逆転させるように捩じられており、
前記圧力源は、
（ａ１）前記筒体の内部の圧力を増加させることにより、前記アクチュエータを前記アクチュエータ長軸沿いの真っ直ぐな状態から前記アクチュエータ長軸に対して湾曲した状態に湾曲動作させ、
（ａ２）前記筒体の前記内部の前記圧力を減少させることにより、前記アクチュエータを前記湾曲した状態から前記真っ直ぐな状態に戻す、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のロボット。
【請求項７】
前記溝は、前記アクチュエータ長軸周りの１８０度毎に境界部を介して捩じり方向の向きを逆転させるように捩じられており、前記境界部の位置は、前記アクチュエータ長軸沿いに一直線状に配置されている、請求項６に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形可能な把持部で対象物を把持可能なアクチュエータ装置を用いるロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の変形可能な把持部としては、特許文献１及び非特許文献１に記載されているものがあった。
【０００３】
特許文献１では、第１把持パッドと第２把持パッドとが間隔をあけて対向して配置され、各パッドの面には、多数のピンが突出可能に配置されている。各ピンは把持対象物と接触することにより突出量が決定されて、多数のピンで把持物を把持する構成が開示されている。
【０００４】
非特許文献１では、把持対象物を識別するための抵抗曲げセンサを３本の柔軟な指のそれぞれに内蔵し、それらの３本の柔軟な指で把持対象物を把持する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】PCT/US2013/069822（WO/2014/078369）
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Homberg, Bianca S., Robert K. Katzschmann, Mehmet R. Dogar, and Daniela Rus. "Haptic identification of objects using a modular soft robotic gripper." In 2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), pp. 1698-1705., 2015.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１の構成では、把持面の大きさに応じて把持可能な対象物の大きさが決まってしまう。また、前記非特許文献１の構成では、３本の柔軟な指で囲める大きさの対象物しか把持できず、３本の柔軟な指把持可能な対象物の大きさが決まってしまう。その結果、１つの把持部で、幅広い範囲のサイズの対象物をしっかりと把持することは困難であり、対象物のサイズに応じて異なる構成の把持部を用意する必要があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、異なるサイズの対象物を１つの把持部でしっかりと把持することができるアクチュエータ装置を用いるロボット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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の１つの態様にかかるロボットは、
対象物を把持可能な把持部と圧力源とロボット制御部とを備えるアクチュエータ装置であって、
前記把持部は、第１の面と第２の面とで規定される中空の筒体のアクチュエータを備え、
前記第１の面は、第１の弾性変形率を有し、前記第２の面は、前記第１の弾性変形率よりも小さい第２の弾性変形率を有し、
前記筒体は、前記筒体長軸に沿って位置する空間を内部に有し、
前記圧力源は、前記筒体の前記空間内に流体を供給し、
前記ロボット制御部は、前記圧力源から前記筒体に対する前記流体を制御して、（ａ）前記把持部の位置を、前記対象物に対向する所定の位置に移動させ、かつ、（ｂ）前記第１の面から前記第２の面に向かって、前記把持部が湾曲することにより前記対象物を前記把持部で把持させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の前記態様では、異なるサイズの対象物に対しても、１つのアクチュエータを対象物にしっかりと巻き付ければ、対象物をしっかりと把持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる、変形可能なアクチュエータを備えるロボットの斜視図である。
【図２Ａ】第１実施形態のアクチュエータの背面側の斜視図である。
【図２Ｂ】第１実施形態のアクチュエータの正面側の斜視図である。
【図３Ａ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の０％で、第１実施形態のアクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図３Ｂ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の２０％で、第１実施形態のアクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図３Ｃ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の４０％で、第１実施形態のアクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図３Ｄ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の６０％で、第１実施形態のアクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図３Ｅ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の８０％で、第１実施形態のアクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図３Ｆ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の１００％で、第１実施形態のアクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図４Ａ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに次いで、アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｃ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の１０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｄ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の２０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｅ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の３０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｆ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の４０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｇ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の５０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｈ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の６０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｉ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の７０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｊ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の８０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｋ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の９０％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図４Ｌ】アクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の１００％で、アクチュエータが移動することなく把持動作を行うときに生ずる問題を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ａ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｂ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｃ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｄ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｅ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｆ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｇ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｈ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｉ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｊ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｋ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図５Ｌ】適切な把持を示す第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図６Ａ】異なるサイズの対象物を把持するときの第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図６Ｂ】異なるサイズの対象物を把持するときの第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図６Ｃ】異なるサイズの対象物を把持するときの第１実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図７Ａ】第１実施形態のロボットのロボット制御部の構成を主として示すブロック図である。
【図７Ｂ】第１実施形態のロボットのロボット制御部のデータベースの一例を示す説明図である。
【図７Ｃ】第１実施形態のロボットのロボット制御部の対象物Ａ用データベースの例を示す説明図である。
【図７Ｄ】第１実施形態のロボットのロボット制御部の対象物Ｂ用データベースの例を示す説明図である。
【図７Ｅ】第１実施形態のロボットのロボット制御部の対象物Ｃ用データベースの例を示す説明図である。
【図８Ａ】第１実施形態のロボットの動作のフローチャートである。
【図８Ｂ】第１実施形態の変形例にかかるロボットの動作のフローチャートである。
【図９】第１実施形態の変形例にかかるロボットの移動装置と把持移動動作とを説明するための斜視図である。
【図１０Ａ】本発明の第２実施形態にかかるロボットであって、他の実施形態にかかる変形可能なアクチュエータの斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａとは異なる角度から見た、本発明の第２実施形態にかかるロボットであって、他の実施形態にかかる変形可能なアクチュエータの斜視図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａのアクチュエータの一端開口部分の拡大斜視図である。
【図１１】図１０Ａのアクチュエータの把持動作を示す説明図である。
【図１２Ａ】図１０Ａのアクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の０％で、アクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに次いで、図１０Ａのアクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の０％で、アクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図１２Ｃ】図１０Ａのアクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の５０％で、アクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図１２Ｄ】図１０Ａのアクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の８０％で、アクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図１２Ｅ】図１０Ａのアクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の８０％で、アクチュエータで平行移動及び把持動作時の上面図である。
【図１２Ｆ】図１０Ａのアクチュエータに供給する流体の圧力が最終圧力の１００％で、アクチュエータで把持動作時の上面図である。
【図１３Ａ】異なるサイズの対象物を把持するときの第２実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図１３Ｂ】異なるサイズの対象物を把持するときの第２実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【図１３Ｃ】異なるサイズの対象物を把持するときの第２実施形態のアクチュエータの把持動作時の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１４】
本発明の第１の態様は、
対象物を把持可能な把持部と圧力源とロボット制御部とを備えるアクチュエータ装置であって、
前記把持部は、第１の面と第２の面とで規定される中空の筒体のアクチュエータを備え、
前記第１の面は、第１の弾性変形率を有し、前記第２の面は、前記第１の弾性変形率よりも小さい第２の弾性変形率を有し、
前記筒体は、前記筒体長軸に沿って位置する空間を内部に有し、
前記圧力源は、前記筒体の前記空間内に流体を供給し、
前記ロボット制御部は、前記圧力源から前記筒体に対する前記流体を制御して、（ａ）前記把持部の位置を、前記対象物に対向する所定の位置に移動させ、かつ、（ｂ）前記第１の面から前記第２の面に向かって、前記把持部が湾曲することにより前記対象物を前記把持部で把持させるロボットを提供する。
【００１５】
前記構成よれば、異なるサイズの対象物に対しても、１つのアクチュエータを対象物にしっかりと巻き付ければ、対象物をしっかりと把持することができる。
【００１６】
本発明の第２の態様は、
前記把持部の前記筒体の前記第１の面と前記第２の面とは、筒体長軸と交差する断面の半分ずつでありかつ互いに密閉接合された２本の帯状部材で構成されている、
第１の態様に記載のロボットを提供する。
【００１７】
前記構成よれば、前記第１の面と前記第２の面との前記弾性変形率は、前記第１の面と前記第２の面が構成される材料の選択により決定することができる。
【００１８】
本発明の第３の態様は、
前記把持部を、前記対象物に対向する所定の位置に移動させる移動装置をさらに備えて、
前記ロボット制御部は、前記移動装置を制御して前記把持部を前記対象物に対向する所定の位置に移動させながら前記筒体内の圧力を制御して、前記把持部を湾曲させて前記把持部を前記対象物に巻付けて把持する、
第１又は２の態様に記載のロボットを提供する。
【００１９】
前記構成よれば、前記把持部が湾曲するとき、前記把持部は、前記対象物を把持させるための前記所定の位置に前記移動装置で移動させることができ、把持動作を安定して確実に行うことができる。
【００２０】
本発明の第４の態様は、
前記把持部の位置と、前記筒体内の圧力との関係情報を取得する情報取得部をさらに備えて、
前記ロボット制御部は、前記情報取得部で取得した前記関係情報に基づき前記把持部の把持動作を制御する、
第１〜３のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００２１】
前記構成よれば、前記把持部は、意図せずに前記対象物に衝突することなく、前記把持部を、湾曲しながら前記対象物に巻付けて把持するように移動させることができる。
【００２２】
本発明の第５の態様は、
把持物体の形状又はサイズと、前記把持部の位置と、前記筒体内の圧力との関係情報を取得する情報取得部をさらに備えて、
前記ロボット制御部は、前記情報取得部で取得した前記関係情報に基づき前記把持部の把持動作を制御する、
第１〜３のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００２３】
前記構成よれば、異なる形状又はサイズの対象物を前記把持部で把持することができる。
【００２４】
本発明の第６の態様は、
前記筒体は、アクチュエータ長軸を中心に螺旋に巻回された円錐状のコイル形状を有し、
前記筒体の内周面及び外周面の少なくとも一方には溝が形成され、
前記溝は、前記筒体長軸に沿って捩られたように延び、かつ、前記アクチュエータ長軸周りの１８０度毎に捩じり方向の向きを逆転させるように捩じられており、
前記圧力源は、
（ａ１）前記筒体の内部の圧力を増加させることにより、前記アクチュエータを前記アクチュエータ長軸沿いの真っ直ぐな状態から前記アクチュエータ長軸に対して湾曲した状態に湾曲動作させ、
（ａ２）前記筒体の前記内部の前記圧力を減少させることにより、前記アクチュエータを前記湾曲した状態から前記真っ直ぐな状態に戻す、
第１〜５の態様のいずれか１つに記載のロボットを提供する。
【００２５】
前記構成よれば、前記アクチュエータが変形するとき、前記アクチュエータが前記対象物に巻き付くことによって前記対象物を把持することができる。
【００２６】
本発明の第７の態様は、
前記溝は、前記アクチュエータ長軸周りの１８０度毎に境界部を介して捩じり方向の向きを逆転させるように捩じられており、前記境界部の位置は、前記アクチュエータ長軸沿いに一直線状に配置されている、第６の態様に記載のロボットを提供する。
【００２７】
前記構成よれば、前記アクチュエータの変形を、前記アクチュエータ長軸に沿った変形は無視できるほどであって、前記アクチュエータの前記アクチュエータ長軸と前記境界部との両方に垂直な軸周りの湾曲のみとすることができる。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施形態にかるロボット７１を示す。
【００３０】
ロボット７１は、少なくとも、対象物３を把持する把持部の一例としてのアクチュエータ１と、アクチュエータ１に流体を加減する圧力源６１と、圧力源６１からアクチュエータ１への流体の加減を制御するロボット制御部８０とを備えている。後述するように、ロボット７１は、さらに、アクチュエータ１を移動させる移動装置６６を備えることもできる。
【００３１】
アクチュエータ１と、圧力源６１と、ロボット制御部８０の高レベル制御部７の一部である把持部制御部の一例としてのアクチュエータ制御部１３とでアクチュエータ装置７０を構成している。
【００３２】
アクチュエータ１は、変形可能な長尺部材で構成され、対象物３の側部周囲に巻き付いて対象物３を把持して搬送することができる。アクチュエータ１は、その基端がロボットアーム２の先端と接続されて、ロボットアーム２の後述する腕部２ｂの進退移動動作により、例えば、予め知られた２つの位置の間で物体を搬送することができる。これらの２つの位置の例としては、図１に示すように、供給側のコンベヤベルト４の供給位置（例えば対象物３の初期位置）６５ａと、受取側のコンベヤベルト５の受取位置（例えば対象物３の目標位置）６５ｂとである。言いかえれば、ロボット７１は、対象物３を供給する供給側のコンベヤベルト４と、対象物３を受け取る受取側のコンベヤベルト５とをさらに備えていてもよい。供給側のコンベヤベルト４からは、対象物３が供給位置６５ａに到着したトリガー信号をロボット制御部８０に送るようにしてもよい。受取側のコンベヤベルト５からは、対象物３を目標位置６５ｂに受取可能である信号をロボット制御部８０に送るようにしてもよい。図１では、アクチュエータ１で、供給側のコンベヤベルト４上の対象物３の初期位置６５ａまで供給された対象物３をアクチュエータ１で巻き付けて把持したのち、受取側のコンベヤベルト５上の対象物３の目標位置６５ｂまで上方に移動させるようにしている。
【００３３】
図２Ａ及び図２Ｂは、アクチュエータ１の１つの実施例である。アクチュエータ１は、筒体長軸Ａ２と交差（例えば直交）する非円筒形状の断面の半分ずつである２つの長方形の帯状部材３６，３７が、長方形の一対の長辺の境界部３８で密閉され接合されて中空の筒体となり、かつ、圧力供給口３９である一端部を除き、他端部の境界部３８も密閉され接合されて袋構造となっている。すなわち、この袋構造は、筒体長軸Ａ２に沿って位置する空間１６を内部に有している。第１帯状部材３６の変形弾性力は、第２帯状部材３７の変形弾性力よりも大きい。つまり、第１帯状部材３６は第２帯状部材３７よりも剛性が大きい。言い換えれば、アクチュエータ１は、第１の面と第２の面とで規定される中空の筒体のアクチュエータであり、第１の面は、第１帯状部材３６であって、第１の弾性変形率を有し、第２の面は、第２帯状部材３７であって、第１の弾性変形率よりも小さい第２の弾性変形率を有している。
【００３４】
従って、圧力供給口３９から流体を袋状のアクチュエータ１の空間１６内に供給すると、剛性が高い第１帯状部材３６が外側となりかつ剛性が低い第２帯状部材３７が内側となるように湾曲して、対象物３の側部の周囲に巻き付く。袋状のアクチュエータ１の空間１６内に供給する流体の圧力を高めることにより対象物３に対する巻き付き力が増加して把持力も増加する。袋状のアクチュエータ１の空間１６内から流体を排出すれば、対象物３に対する巻き付き力が減少して把持力が低下して把持解放することができる。
【００３５】
なお、対象物３の側部の周囲に巻き付く面には、一例として、摩擦係数が大きくなるよう粗面として、対象物３がアクチュエータ１から滑り落ちにくくしてもよい。
【００３６】
前記した袋状の構成のアクチュエータ１の代わりに、別のアクチュエータとして、径方向に非対称な変形弾性力を持つ任意の種類のパイプで構成することもできる。また、さらに別のアクチュエータとして、異なる厚さの複数の壁を有して筒体長軸Ａ２と交差（例えば直交）する非円筒状の断面において非対称な変形弾性力を持つパイプで構成することもできる。
【００３７】
圧力源６１は、圧力供給口３９に接続されて、気体又は液体などの流体が、圧力源６１から圧力供給口３９を介してアクチュエータ１内に供給される。このとき、アクチュエータ１は、流体の圧力に応じて湾曲変形する。圧力がアクチュエータ１に印加されるときにアクチュエータ１の巻付け動作を可能とするように、アクチュエータ１の形状と非対称性とを適切に選択すればよい。
【００３８】
図３Ａ〜図３Ｆはアクチュエータ１の湾曲動作を示している。図３Ａ〜図３Ｆに向けて順にアクチュエータ１に対する圧力が増加するとき、アクチュエータ１は対象物３に対して巻付け動作を開始し、対象物３を把持する。図３Ａ〜図３Ｆは、アクチュエータ１が対象物を把持するために必要な圧力が最終圧力の０％（図３Ａ参照）から最終圧力の１００％（図３Ｆ参照）まで２０％毎の変形状態の過程を示す図である。図３Ｆは、アクチュエータ１は対象物３に対して巻付けられて対象物３を把持している状態である。
【００３９】
これに対して、図４Ａ〜図４Ｌは、対象物３に対するアクチュエータ１の位置が適切ではなく、アクチュエータ１の巻き付けによる把持動作が失敗する場合を示している。アクチュエータ１が図４Ａの初期位置から図４Ｂの位置まで対象物３に近づいたとする。以後の状態を、図４Ｂ〜図４Ｌに向けて順にアクチュエータ１に対する圧力が１０％ずつ増加するときの、アクチュエータ１の対象物３に対する巻付け動作を示している。まず、図４Ｃ〜図４Ｈに示すように、図４Ｂの位置からアクチュエータ１の巻き付け動作を開始する。その後、図４Ｉ〜図４Ｌに示すように、アクチュエータ１を対象物３の側部に巻き付けようとしても、アクチュエータ１の先端部分が対象物３の側部に巻き付けられずに衝突してしまい、把持できない状態を示している。これは、アクチュエータ１の先端が巻き始めた巻き付け動作の初期の段階で、アクチュエータ１の先端と対象物３との位置が離れ過ぎていたためであると思われる。このような場合には、アクチュエータ１と対象物３との間の相対的な位置関係を修正する必要がある。
【００４０】
そこで、一例として、アクチュエータ１と対象物３との間の相対的な位置関係が不適切な場合には、その位置関係を修正するように相対的に移動する必要がある。
【００４１】
図５Ａ〜図５Ｌは、アクチュエータ１の圧力を増加させながらロボットアーム２の適切な移動により、図４Ａ〜図４Ｌに示した問題が解決される例を示している。図５Ｂ〜図５Ｌに向けて順にアクチュエータ１に対する圧力が１０％ずつ増加するときの、アクチュエータ１の対象物３に対する巻付け動作を示している。この例では、図５Ｈの圧力が最終圧力の６０％までは、アクチュエータ１は初期位置の基準線６９に対して図５Ｈの上下方向に移動してはいない。しかしながら、圧力が最終圧力の６０％を越えたときからは、図５Ｉ〜図Ｊに示すように、アクチュエータ１は、最初、図５Ｉの上向きに移動を開始して、アクチュエータ１の先端部分の巻き付け動作部分の円弧領域内に、対象物３が入るように移動する。次いで、対象物３がアクチュエータ１の先端部分の巻き付け動作部分の円弧領域内に入ったのちにさらに巻き付け動作を続けて、対象物３の図５Ｉの上側までアクチュエータ１の先端部分が巻き付いたのちは、図５Ｋ〜図５Ｌに示すように、アクチュエータ１は、逆に図５Ｋの下向きに移動して、対象物３の図５Ｋの上側の側部からアクチュエータ１の基端側に近い側部までアクチュエータ１の先端部分を巻き付けて対象物３をしっかりと把持できるようにする。この結果、図４Ａ〜図４Ｌの例とは異なり、アクチュエータ１で対象物３をしっかりと把持することができる。
【００４２】
このように、対象物３に対してアクチュエータ１を巻き付けて把持するため、アクチュエータ１の巻き付け動作を開始しながら、アクチュエータ１自体の位置を移動装置６６で移動させることにより、アクチュエータ１の巻き付け円弧内に対象物３が入り込むように（例えば基準線６９に対して進退動作するように）動作制御することが必要となる場合がある。
【００４３】
アクチュエータ１の移動量は、対象物３の形状とサイズ（すなわち、大きさ）とに応じて予め計画することができる。
【００４４】
アクチュエータ１を移動させる移動装置６６の一例としてはロボットアーム２とそのアーム駆動部６２などで構成することができる。ロボットアーム２は、上下方向の中心軸周りに正逆回転可能かつ昇降可能な基台部２ａと、基台部２ａの上部に配置されて上下方向と直交する横方向に進退可能な腕部２ｂと、基台部２ａを正逆回転及び昇降させるモータなどの回転昇降駆動装置２ｃと、腕部２ｂを基台部２ａに対して進退させるモータなどで構成される直動装置２ｄとで構成されている。回転昇降駆動装置２ｃと直動装置２ｄとでアーム駆動部６２が構成されている。アーム駆動部６２は、ロボット制御部８０の低レベル制御部８の一部であるアーム制御部１４によって駆動制御される。
【００４５】
腕部２ｂの先端には、アクチュエータ１の基端が固定されている。アクチュエータ１の基端には圧力源６１が接続されている。
【００４６】
図６Ａ〜図６Ｃは、印加する圧力を変えることによって、同一のアクチュエータ１で、異なるサイズの対象物３ａ，３ｂ，３ｃを把持できることを示している。図６Ａは小さいサイズの対象物３ａ、図６Ｂは中くらいのサイズの対象物３ｂ、図６Ｃは大きいサイズの対象物３ｃをそれぞれアクチュエータ１で把持している。
【００４７】
図７Ａは、第１実施形態のロボット７１のブロック図である。
【００４８】
ロボット７１のロボット制御部８０は、高レベル制御部７と低レベル制御部８とで構成されている。先に説明したアクチュエータ制御部１３とアーム制御部１４とは低レベル制御部８を構成している。
【００４９】
ここでは、高レベル制御部７の構成及び作用について主に説明する。
【００５０】
高レベル制御部７は、データベース１０と、第１読取部１１と、第２読取部１２とで構成されている。第１読取部１１と第２読取部１２とは、それぞれ、情報取得部の一例として機能する。
【００５１】
図１及び図７Ａでは、供給側のコンベヤベルト４上の対象物３の初期位置６５ａの近傍に対象物検出部６が配置されている。
【００５２】
対象物検出部６は、スイッチ、近接センサ、又は（カラー又はモノクロ）カメラなどで構成している。供給側のコンベヤベルト４上の、既知の形状（例えば直方体形状）を有する対象物３の所定の向きで初期位置６５ａへの到着を検出したとき、対象物検出部６は高レベル制御部７にトリガー信号を送信する。
【００５３】
高レベル制御部７が、供給側のコンベヤベルト４又は対象物検出部６からトリガー信号を受け取ったとき、図示しない表示部などでアクチュエータ１による対象物３の把持動作の開始をユーザに知らせることができる。
【００５４】
データベース１０は、把持部圧力プロファイル及び移動装置の移動経路の情報などが予め記憶されており、第１読取部１１と第２読取部１２とでそれぞれ必要な情報が関係情報として読み取られる。より具体的には、データベース１０には、時間毎のロボットアーム２を駆動するモータなどのアーム駆動部６２による基台部２ａ及び腕部２ｂの各関節部の角度及び昇降位置などのロボットアーム２のアーム移動経路の情報が記憶されている。また、データベース１０には、時間毎のアクチュエータ１の流体の圧力の加減動作に関する圧力プロファイルも記憶されている。
【００５５】
第１読取部１１は、把持部圧力プロファイル読取部として機能し、データベース１０から把持部圧力プロファイルの情報を読み取る機能を持っているとともに、対象物検出部６からの情報が入力される。第１読取部１１は、読み取った把持部圧力プロファイルの情報をアクチュエータ制御部１３に送る。アクチュエータ制御部１３は、第１読取部１１から受け取った把持部圧力プロファイルの情報を基に圧力源６１を制御して、アクチュエータ１の把持動作を制御する。この把持動作とは、例えば、第１帯状部材３６から第２帯状部材３７に向かって、アクチュエータ１が湾曲させて対象物３にアクチュエータ１を巻き付けてアクチュエータ１で対象物３を把持させる動作である。
【００５６】
第２読取部１２は、アーム移動経路読取部として機能し、データベース１０から移動装置の移動経路を読み取る機能を持っているとともに、対象物検出部６からの情報が入力される。第２読取部１２は、
読み取ったアーム移動経路の情報をアーム制御部１４に送る。アーム制御部１４は、第２読取部１２から受け取ったアーム移動経路の情報を基にアーム駆動部６２を制御して、ロボットアーム２によるアクチュエータ１の移動動作を制御する。このアクチュエータ１の移動動作は、例えば、アクチュエータ１による対象物３の把持動作を行うため、アクチュエータ１を、対象物３に対向する所定の位置に移動させる動作である。
【００５７】
データベース１０のアーム位置とアクチュエータ１の圧力のシーケンスの情報には、それぞれ、図８Ａに示す以下の３つの動作の情報を含んでいる。３つの段階とは、対象物３の把持動作（ステップＳ１０２）と、対象物３の再配置動作（例えば、供給側のコンベヤベルト４の初期位置６５ａから受取側のコンベヤベルト５の目標位置６５ｂへの再配置動作）（ステップＳ１０３）と、対象物３の把持解放動作（ステップＳ１０４）とである。
【００５８】
データベース１０の一例を図７Ｂに示す。図７Ｂのデータベース１０では、時間ｔ１、ｔ２、…、ｔｎと時間経過につれて、アクチュエータ１の例えば先端の位置の上下方向と直交する横平面内のｘ座標がｘ１、ｘ２、…、ｘｎと移動し、横平面内のｙ座標がｙ１、ｙ２、…、ｙｎと移動し、上下方向のｚ座標がｚ１、ｚ２、…、ｚｎとするとともに、同時に圧力がp１、p２、…、pｎと変動することを意味している。ここで、ｎは任意の整数とする。ここでは、対象物３としては、同一形状でかつ同一サイズで同一の把持動作で移動させることができる場合を例示している。
【００５９】
一方、データベース１０の別の例として、３種類の対象物Ａ，Ｂ，Ｃ毎のデータベース１０を図７Ｃ〜図７Ｅに示す。３種類の対象物Ａ，Ｂ，Ｃとは、互いに形状又は大きさなどが異なっている場合を意味する。従って、これらの図７Ｃ〜図７Ｅのデータベース１０を使用する場合には、図８ＢのステップＳ１００で示すように、ステップＳ１０１とステップＳ１０２との間において、例えば、第１読取部１１で、初期位置６５ａの対象物３が、３種類の対象物Ａ，Ｂ，Ｃのいずれであるかを識別する識別動作が必要となる。識別動作は、例えば、対象物検出部６がカメラの場合、カメラで取得した対象物３の画像の情報を基に、公知のパターンマッチングなどの手法を使用して、形状又はサイズから３種類の対象物Ａ，Ｂ，Ｃのいずれであるかを識別することができる。第１読取部１１では、対象物３を識別したのち、識別した対象物３に対応する、以下のいずれかのデータベース１０を読み出して、ステップＳ１０２以降のアクチュエータ制御部１３及びアーム制御部１４での制御を行う。
【００６０】
図７Ｃの対象物Ａ用のデータベース１０では、時間ｔ１、ｔ２、…、ｔｎと時間経過につれて、アクチュエータ１の例えば先端の位置の上下方向と直交する横平面内のｘ座標がｘ１、ｘ２、…、ｘｎと移動し、横平面内のｙ座標がｙ１、ｙ２、…、ｙｎと移動し、上下方向のｚ座標がｚ１、ｚ２、…、ｚｎとするとともに、同時に圧力がp１、p２、…、pｎと変動することを意味している。ここで、ｎは任意の整数とする。
【００６１】
図７Ｄの対象物Ｂ用のデータベース１０では、時間ｔ１１、ｔ１２、…、ｔｍと時間経過につれて、アクチュエータ１の例えば先端の位置の上下方向と直交する横平面内のｘ座標がｘ１１、ｘ１２、…、ｘｍと移動し、横平面内のｙ座標がｙ１１、ｙ１２、…、ｙｍと移動し、上下方向のｚ座標がｚ１１、ｚ１２、…、ｚｍとするとともに、同時に圧力がp１１、p１２、…、pｍと変動することを意味している。ここで、ｍは任意の整数とする。
【００６２】
図７Ｅの対象物Ｃ用のデータベース１０では、時間ｔ２１、ｔ２２、…、ｔｑと時間経過につれて、アクチュエータ１の例えば先端の位置の上下方向と直交する横平面内のｘ座標がｘ２１、ｘ２２、…、ｘｑと移動し、横平面内のｙ座標がｙ２１、ｙ２２、…、ｙｑと移動し、上下方向のｚ座標がｚ２１、ｚ２２、…、ｚｑとするとともに、同時に圧力がp２１、p２２、…、pｑと変動することを意味している。ここで、ｑは任意の整数とする。
【００６３】
図８Ａは、ロボット７１の動作のフローチャートである。
【００６４】
まず、ステップＳ１０１では、ロボット７１は、対象物検出部６からのトリガー信号の有無により、対象物３が初期位置６５ａへ到着するのを待つ。もし対象物３が動作開始時に確かな確率で初期位置６５ａに到着しているならば、このステップＳ１０１は省略することができる。対象物検出部６からのトリガー信号を第１読取部１１又は第２読取部１２で受取り、対象物３が初期位置６５ａへ到着したと第１読取部１１又は第２読取部１２で判断すると、ステップＳ１０２に進む。
【００６５】
次いで、ステップＳ１０２では、初期位置６５ａの対象物３の把持が行われる。この動作は、対象物３の近傍にアクチュエータ１がロボットアーム２の移動動作で位置決めされ、アクチュエータ１に対する圧力源６１による流体の加減動作で対象物３の側部に対する巻き付け動作が行われる。巻き付け動作は、例えば、対象物３の側部の高さ方向の中間部付近（より具体的には中央付近）に対して行われる。アクチュエータ１による対象物３の巻き付け動作の間、図５Ａ〜図５Ｌに示すように、ロボットアーム２は移動することが必要となる場合もある。一旦、対象物３がアクチュエータ１により、十分にしっかりと把持されると、ステップＳ１０３に進む。
【００６６】
次いで、ステップＳ１０３では、ロボットアーム２の移動動作で対象物３の移動が行われる。すなわち、アクチュエータ１に巻き付けられて把持された対象物３が、ロボットアーム２の移動動作により、平行移動され、回転され、又は、平行移動と回転とが組み合わせされた動作が行われる。その結果、対象物３が初期位置６５ａから目標位置６５ｂに到達すると、ステップＳ１０４に進む。
【００６７】
次いで、ステップＳ１０４では、アクチュエータ１から対象物３の把持解放が行われる。すなわち、アクチュエータ１への圧力源６１からの流体の供給を停止し、アクチュエータ１から流体を排出して圧力を減少させ、アクチュエータ１による対象物３の巻き付けを解放する。なお、アクチュエータ１から流体を排出するとき、例えば、圧力源６１とアクチュエータ１との間に切換弁を介在させ、切換弁で圧力源側を閉鎖した状態で、アクチュエータ１側を所定時間だけ大気開放すればよい。又は、このような構成の代わりに、流体の排出のときも、流体の供給と同様にデータベース１０に予め記憶された情報を基にアクチュエータ制御部１３で圧力源６１による流体の排出制御を行うようにしてもよい。また、いずれの場合においても、流体の排出とともにロボットアーム２の移動が必要になる場合もある。
【００６８】
なお、把持動作段階においては、アクチュエータ１での圧力を減少させつつロボットアーム２の移動を達成することが必要な場合もある。
【００６９】
前記第１実施形態によれば、異なるサイズの対象物３Ａ，３Ｂ，３Ｃに対しても、１つのアクチュエータ１を対象物３Ａ，３Ｂ，３Ｃの側部にしっかりと巻き付ければ、対象物３Ａ，３Ｂ，３Ｃをしっかりと把持することができる。言い換えれば、アクチュエータ１の巻き付け動作時の内側の面のほとんどが把持面として利用でき、対象物３の側部の長さに自在に対応して巻き付けることにより、把持面を自在に大小に調整して把持することができる。よって、従来のように、予め限られた把持面に対応する対象物３のみしか把持できない場合と比較して、様々な大きさの対象物３の把持を１つのアクチュエータ１で行うことができる。
【００７０】
図９は、第１実施形態の変形例において、移動装置６６の別の例として、ロボットアーム２の代わりに、車輪付き移動装置２Ｂとしてもよいことを示している。
【００７１】
車輪付き移動装置２Ｂは、４個の車輪２ｇで前後及び旋回自在に走行することができる。車輪付き移動装置２Ｂの前端中央には、アクチュエータ１を有するアクチュエータ装置７０を配置している。
【００７２】
また、この例では、各対象物Ａ，Ｂ，Ｃの各初期位置と、各対象物Ａ，Ｂ，Ｃの各形状及びサイズと、各対象物Ａ，Ｂ，Ｃの各目標位置とがデータベース１０に記憶されており、この情報を基に、把持移動動作を行うものである。
【００７３】
よって、例えば、初期位置６５ａ−１に配置されている対象物Ａを、車輪付き移動装置２Ｂのアクチュエータ１で把持した状態で車輪付き移動装置２Ｂで走行して、目標位置６５ｂ−１の対象物Ａ用の領域に移動させる。同様に、初期位置６２ａに配置されている対象物Ｂを、車輪付き移動装置２Ｂのアクチュエータ１で把持した状態で車輪付き移動装置２Ｂで走行して、目標位置６５ｂとして対象物Ｂ用の領域に移動させることができる。
【００７４】
（実施の形態２）
図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の第２実施形態にかかるロボットのアクチュエータ１Ｂである。
【００７５】
アクチュエータ１Ｂは、２本の帯状部材３６．３７などで構成されたアクチュエータ１とは異なり、円錐状の螺旋形状に巻回されるように構成している。具体的には、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、上端の基端から下端の先端に向かうに従い直径が小さくなるような円錐状の螺旋形状に巻回されている。このような例では、大きくて頑丈な基端部と組み合わせると、先端の質量を小さくすることができる（アクチュエータ１Ｂの先端がより移動するとき、質量が小さいと、最大速度を大きくしやすい）という利点がある。
【００７６】
アクチュエータ１Ｂと、圧力源６１とでアクチュエータ装置７０Ｂを構成している。アクチュエータ装置７０Ｂは、圧力源６１の圧力の加減の変化をアクチュエータ１Ｂのアクチュエータ長軸Ａ１に対する湾曲動作に変換する。
【００７７】
アクチュエータ１Ｂは、圧力変化を湾曲動作に変換するために使用する弾性を有する中空の管状構造体である筒体８１で構成されている。筒体８１は、筒体８１の長軸Ａ２に沿って形成されている空間９６をその内部に有する。筒体８１は、図３に示すように、アクチュエータ１Ｂのアクチュエータ長軸Ａ１を中心に螺旋形状に巻回されてコイル形状を有している。言い換えると、筒体８１はコイルの円錐形状を有するように折り畳まれている。
【００７８】
筒体８１の外周面８１ｂ及び内周面８１ａの少なくとも一方には溝８１ｇが形成されている。溝８１ｇは、筒体８１の長軸Ａ２に沿って捩られたように延び、かつ、アクチュエータ長軸Ａ１周りの１８０度毎に捩じり方向の向きを逆転させるように捩じられている。
【００７９】
筒体８１の内部には、媒体が充填される。媒体の例は、液体及び気体を含む流体である。液体の一例は水であり、気体の一例は空気である。筒体８１の一端は、例えば、シールキャップ８３により閉塞されているか、又は、固定具に接続されて閉塞されている。一方、筒体８１の他端は、筒体８１を配管８８に接続している。この配管８８は、圧力源６１に接続されている。
【００８０】
圧力源６１は、流体の例である水などの圧縮流体を筒体８１に供給するポンプなどで構成し、流体供給の加減により圧力を制御して、アクチュエータ１Ｂをアクチュエータ長軸Ａ１沿いに伸縮させることなく、アクチュエータ長軸Ａ１に対する湾曲度合を制御することができる。
【００８１】
このアクチュエータ１Ｂの構成については、後で詳しく説明する。
【００８２】
圧力源６１は、配管８８を介してアクチュエータ１Ｂの筒体８１の内部の流体を増加させ又は減少させることで、アクチュエータ１Ｂの筒体８１の内部の圧力を増加又は減少させて、アクチュエータ１Ｂを湾曲状態ＩＩと真直状態Ｉとの間で動作させる。
【００８３】
圧力源６１の一例は、ポンプである。ポンプの具体例としては、シリンジポンプ（往復ポンプ）などが用いられる。シリンジポンプの一例は、円筒形のシリンジと、可動式の押子と、押子の位置を制御する制御部とを有するポンプである。シリンジ及び押子は注射器のように作用する。シリンジ内部を押子で加圧して、シリンジの内部空間から流体を送り出す。また、シリンジ内部を押子で減圧して流体を回収する。シリンジポンプを作動することで、アクチュエータ１Ｂの筒体８１の内部に充填される流体の量を調節（変化）して、筒体８１の内部の圧力を調節することができる。
【００８４】
「筒体８１の内部に充填される流体の量を調節（変化）する」とは「筒体８１の内部に充填される流体の単位体積あたりの密度を調整（変化）する」と解してもよい。「流体の圧力を増加させること」は、「単位体積あたりの流体の量を増やすこと」であってもよい。「流体の圧力を減少させること」は、「単位体積あたりの流体の量を減らすこと」であってもよい。
【００８５】
配管８８は、圧力源６１とアクチュエータ１Ｂを接続して、流体の流出入の経路となるチューブ状の部材である。配管８８は、アクチュエータ１Ｂの作動時の応答性を上げるため、アクチュエータ１Ｂよりも耐圧性を有するものを用いることができる。なお、圧力源６１とクチュエータ１Ｂを直結する場合は、配管８８を用いなくてもよい。
【００８６】
次に、本実施の形態に係るアクチュエータ１Ｂについて、より詳細に説明する。
【００８７】
アクチュエータ１Ｂは、弾性を有する中空の筒体８１が、螺旋に巻回された円錐状のコイル形状（すなわち、螺旋形状）をしている。
【００８８】
図１０Ｃに示すように、アクチュエータ１Ｂの筒体８１の筒体長軸Ａ２と直交する面の断面形状は非円形の外形とし、筒体８１を非円筒状部材としている。非円形の外形の一例としては、桜の花のような形状であって、筒体８１の内周面８１ａと外周面８１ｂの両方に互い違いになるように、内向き凸部８１ｃと外向き凸部８１ｄとを交互に周方向に設けている。このように非円形の外形とする理由は、筒体８１を円筒で構成してしまうと、流体を筒体内に加減して供給するとき、筒体８１の長軸Ａ２周りの３６０度の全ての部分に均等に圧力が作用してしまい、筒体８１がアクチュエータ長軸Ａ１に対して湾曲するように曲がる動作を発揮できないためである。筒体８１を非円形とすることで、流体を筒体内に加減して供給するとき、筒体８１の長軸Ａ２周りにおいて不均一に圧力が作用し、筒体８１がアクチュエータ長軸Ａ１に対して湾曲するように曲がる動作を発揮することができる。
【００８９】
また、例えば、筒体８１は、アクチュエータ１Ｂの長軸Ａ１を中心に上端から下端に向かって反時計回り（左巻き）に巻回されて円錐状のコイル形状を形成している。なお、筒体８１の螺旋形状は、左巻きに限定するものではなく、右巻きとすることもできる。
【００９０】
筒体８１の外周面８１ｂには、筒体８１の軸心Ａ２を中心軸として、螺旋状に捩じれた溝８１ｇが複数設けられている。言い換えると、溝８１ｇは、筒体８１の長軸の周りに沿って捩られたように延びている。本実施の形態では、筒体８１の螺旋形状はアクチュエータ長軸Ａ１に対して左巻きであり、螺旋状に捩じれた溝８１ｇは、筒体長軸すなわち軸心Ａ２に対して左巻きに捩じられた円弧部分８４と、軸心Ａ２に対して右巻きに捩じられた円弧部分８５とが交互に配置されて構成されている。すなわち、筒体８１の螺旋形状の巻き方向と溝８１ｇの捩じり方向とが一致している部分８４と、逆になっている部分８５とが、アクチュエータ長軸Ａ１回りの１８０度の円弧部分毎に交互に配置されて、溝８１ｇが構成されている。
【００９１】
左巻きに捩じられた円弧部分８４と右巻きに捩じられた円弧部分８５との境界部の一例である境界面８６は、筒体８１の長軸Ａ２に対して直交するのではなく傾斜した傾斜面としている。境界面８６の位置は、傾斜角度が１８０度毎に交互に傾きが変わるような傾斜面となっているが、大まかに言えば、図１０Ｂに示すように、アクチュエータ長軸Ａ１沿いに一直線状に配置されている。ここで、「一直線状に配置」とは、大略一直線状に配置していることを意味する。
【００９２】
本実施の形態では、筒体８１の材料の例としてナイロンが用いられている。ただし、本発明では、この材料に限られるものではなく、各種樹脂材料又は金属材料を用いることができる。筒体８１の材料は、必要とされる耐圧性、柔軟性、又は流体に対する耐性（耐薬品性、耐溶剤性、又は耐油性）などを考慮して適宜選択される。例えば、筒体８１の材料として、剛性の高いエンジニアリングプラスチック又は金属材料を用いることで、アクチュエータ１Ｂの動作を高圧でかつ低流量で行うことができ、流体の流れに伴う損失を低減できる。
【００９３】
非円筒の外形の具体的な例を図１０Ｃに示している。筒体８１は、半径１．８ｍｍを有しかつ５個の１８０°の円弧形状の凸部１ｄを内から外向きに形成するように曲げられた０．６ｍｍ厚さの材料のシートを筒体にして構成されている。これらの円弧形状の凸部８１ｄの円弧半径の中心は、筒体８１の長軸Ａ２周りの半径３．３ｍｍの円周上に等間隔に配置されている。筒体８１の外周面には、螺旋形状の１８０度の円弧部分毎に、６回だけ所定方向に捩じられる部分と、それとは逆方向に捩じられる部分とで溝８１ｇが構成されている。捩じりは、半径４０ｍｍでピッチは２４ｍｍで形成されている。
【００９４】
次に、アクチュエータ１Ｂの駆動方法について概略説明する。
【００９５】
図１１は、アクチュエータ１Ｂの湾曲動作を示す模式的な説明図である。
【００９６】
アクチュエータ１Ｂの駆動方法は、アクチュエータ１Ｂを湾曲させる工程と、アクチュエータ１Ｂを真っ直ぐにさせる工程とを備えている。
【００９７】
まず、アクチュエータ１Ｂを湾曲させる工程において、アクチュエータ１Ｂの内部に流体を供給して加圧する前は、図１１の（ａ）に示すように、アクチュエータ１Ｂは定常状態にある。定常状態とは、アクチュエータ１Ｂの内部の流体に予圧をかけていない状態（すなわち、０ＭＰａ）であり、アクチュエータ１Ｂはアクチュエータ長軸Ａ１沿いに真っすぐな状態Ｉとなっている。
【００９８】
そして、図１１の（ａ）に示す状態に対して、圧力源６１を用いて流体を、例えば０．８５ＭＰａで加圧するようにアクチュエータ１Ｂ内にさらに流体を供給する。これにより、図１１の（ｂ）に示すように、アクチュエータ１Ｂが湾曲する。圧力に応じて、アクチュエータ１Ｂが異なる外形を持つことになる。例えば、湾曲させる工程では、図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、０Ｐａ、０．８５ＭＰａ、０．９ＭＰａ及び１ＭＰａの圧力のときの状態である。
【００９９】
次いで、圧力源６１で流体を減圧することで、アクチュエータ１Ｂを元の真っすぐな状態Ｉに戻す。この真っ直ぐさせる工程Ｓ２では、図（ｃ）、（ｂ）、及び（ａ）は、それぞれ、０．９Ｐａ、０．８５ＭＰａ、及び０ＭＰａの圧力のときの状態である。
【０１００】
これらの２つのステップを繰り返すことで、アクチュエータ１Ｂの曲率を変化させる。なお、湾曲する動作及び真っすぐにする動作は一方でもよいし、順序を逆にしてもよい。また、湾曲する動作及び真っすぐにする動作を複数回繰り返してもよい。
【０１０１】
第１実施形態に示されたアクチュエータ１と同様に、第２実施形態のアクチュエータ１Ｂの変形でも、把持動作の間、ロボットアーム２の移動が必要となる場合がある。
【０１０２】
図１２Ａ〜図１２Ｆにその一例を示す。
【０１０３】
図１２Ａは、概略の初期状態である。まず、ロボットアーム２が、図１２Ｂに示されるように把持動作の最終段階の位置まで移動したと仮定する。
【０１０４】
その後、アクチュエータ１Ｂに圧力が徐々に印加されて、アクチュエータ１Ｂに把持のための巻き付けを行わせる。
【０１０５】
次いで、図１２Ｃは、圧力が最終把持圧力の５０％になったときのアクチュエータ１Ｂの形状を示している。もしロボットアーム２が移動することなく、アクチュエータ１Ｂの圧力が最終把持圧力の８０％まで増加したとき、図１２Ｄに示すように、アクチュエータ１Ｂは対象物３に巻き付くことなく、単に衝突することになる。
【０１０６】
このような把持失敗動作を避けるために、もし、ロボットアーム２によりアクチュエータ１Ｂを図１２Ｄの上向きに移動させるとともにアクチュエータ１Ｂの圧力を増加させると、図１２Ｅに示されるように、対象物３と衝突することなく、アクチュエータ１Ｂの最終把持圧力の８０％まで増加させて巻き付けを開始することができる。
【０１０７】
次いで、引き続き下向きの移動により、図１２Ｆに示された最終形状に到達する。この最終形状では、アクチュエータ１Ｂが対象物３の側部に巻き付いてしっかりと把持している状態を示している。なお、解放するときは、第１実施形態にかかるアクチュエータ１と同様である。
【０１０８】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、印加する圧力を変えることによって、同一のアクチュエータ１Ｂで、異なるサイズの対象物３ａ，３ｂ，３ｃを把持できることを示している。図１３Ａは小さいサイズの対象物３ａ、図１３Ｂは中くらいのサイズの対象物３ｂ、図１３Ｃは大きいサイズの対象物３ｃをそれぞれアクチュエータ１Ｂで把持している。
【０１０９】
このように、第２実施形態にかかるアクチュエータ１Ｂでも、第１実施形態にかかるアクチュエータ１と同様に、把持動作及び解放動作等を行うことができる。
【０１１０】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明にかかるロボットは、異なるサイズの対象物を１つの把持部でしっかりと把持することができ、搬送装置等として有用である。
【符号の説明】
【０１１２】
１，１Ｂ  アクチュエータ
２  ロボットアーム
２Ｂ  車輪付き移動装置
２ａ  基台部
２ｂ  腕部
２ｃ  回転昇降駆動装置
２ｄ  直動装置
２ｇ  車輪
３，３ａ，３ｂ，３ｃ  対象物
４  供給側のコンベヤベルト
５  受取側のコンベヤベルト
６  対象物検出部
７  高レベル制御部
８  低レベル制御部
１０  データベース
１１  第１読取部
１２  第２読取部
１３  アクチュエータ制御部
１４  アーム制御部
１６  空間
３６，３７  帯状部材
３８  境界部
３９  圧力供給口
６１  圧力源
６２  アーム駆動部
６５ａ，６５ａ−１  対象物の初期位置
６５ｂ，６５ｂ−１  対象物の目標位置
６６  移動装置
６９  基準線
７０，７０Ｂ  アクチュエータ装置
７１  ロボット
８０  ロボット制御部
８１  筒体
８１ａ  内周面
８１ｂ  外周面
８１ｃ  内向き凸部
８１ｄ  外向き凸部
８１ｇ  溝
８３  シールキャップ
８４  左巻きに捩じられた円弧部分
８５  右巻きに捩じられた円弧部分
８６  境界面
８８  配管
９６  空間
【図１】
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【図２Ａ】
2018114605.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2018114605.tif 000006
【図３Ｂ】
2018114605.tif 000007
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
2018114605.tif 000021
【図４Ｋ】
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【図４Ｌ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図５Ｋ】
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【図５Ｌ】
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【図６Ａ】
2018114605.tif 000036
【図６Ｂ】
2018114605.tif 000037
【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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