(57)【要約】【課題】複雑な形態に変形可能であり、駆動装置が必要最小限で済み、装置の可搬性も優れた伸縮部材及びそれを用いたロボット部材を提供すること。【解決手段】環部材と、該環部材に基端が取り付けられた複数の連結用部材とからなる基本構造体を複数個具備する、伸縮自在で変形自在な伸縮部材であって、一の基本構造体は、該一つの基本構造体における各連結用部材の先端を、該一の基本構造体に隣設された他の基本構造体の各連結用部材の先端に、それぞれ係合部材を介して連結することにより、該他の上記基本構造体に連結されている、ことを特徴とする伸縮部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環部材と、該環部材に基端が取り付けられた複数の連結用部材とからなる基本構造体を複数個具備する、伸縮自在で変形自在な伸縮部材であって、
一の基本構造体は、該一つの基本構造体における各連結用部材の先端を、該一の基本構造体に隣設された他の基本構造体の各連結用部材の先端に、それぞれ係合部材を介して連結することにより、該他の上記基本構造体に連結されている、
ことを特徴とする伸縮部材。
【請求項２】
上記係合部材が、弾性部材からなる請求項１記載の伸縮部材。
【請求項３】
上記連結用部材は、それぞれ１本の棒状部材を折り曲げるか又は湾曲させてなり、該棒状部材の両端部を上記基端とし、該棒状部材の中央部を上記先端としてなり、一の連結用部材の基端は、それぞれ該一つの連結用部材に隣接する他の連結用部材の両基端間に位置するように配されている、請求項１又は２記載の伸縮部材。
【請求項４】
一の連結用部材の基端と他の連結用部材の基端との間には、それぞれ弾性部材からなる緩衝部材が配されている請求項３記載の伸縮部材。
【請求項５】
複数の上記基本構造体は、上記連結用部材として、それぞれ所定方向に向けて積層した場合に、積層方向両側に位置する他の基本構造体に連結可能なように、一方側に位置する基本構造体との連結用の連結用部材と、他方側に位置する基本構造体との連結用の連結用部材とを具備しており、これらの一方側との連結用の連結用部材と他方側との連結用の連結用部材と同数である、
請求項１〜４のいずれか１項記載の伸縮部材。
【請求項６】
上記係合部材は、２つの連結用部材を収容して、さらにたわむことができる程度に遊びを設けた弾性部材により形成されており、
上記緩衝部材は、連結用部材の基端間の間隔よりも長く、圧縮された状態で配されている弾性部材からなる
請求項４記載の伸縮部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の伸縮部材と、
該伸縮部材における各基本構造体それぞれを駆動可能に取り付けられた基本構造体のコントロール部材と、
該コントロール部材に動力を伝達するように設けられた駆動部材とを具備するロボット部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮自在で複雑な形態に変形可能な伸縮部材およびそれを用いたロボット部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ドローンや介護ロボット、掃除ロボットなど、ロボットは日常生活の中でより近い存在となってきている。ロボット自身が移動するものや、小型で持ち運びできるものは多く存在するが、広いワークスペースに対応可能なように伸縮自在で且つ複雑な形態に変形可能で、可搬できるロボットアームはほとんど提案されていない。
現在、そのようなロボットアームとして提案されているものとしては、柔軟で軽量なロボットとして、空気圧を利用したロボットアームが提案されている（非特許文献１）。
また一方で、幾何学的な（規則的な）形状を利用したロボットが多く提案されている。幾何学形状ロボットはその形状を利用した構造変形をすることが特徴である。外装に折り紙機構を用いて変形するロボット（非特許文献２及び３）やテンセグリティ構造を用いて形状に変化させることで転がり移動を実現するロボット（非特許文献４）などが提案されており、立体図形を簡易的に折りたたみ可能にするための設計法（非特許文献５）も提案されている。幾何学形状を利用することによる柔軟な動きを利用したものも多くあり、その一例として蛇型の形状をしたもの（非特許文献６及び７、特許文献１）が挙げられる。
また、幾何学玩具の1つである「インドの毬」の構造変形特性に着目した提案もされている（非特許文献８）。もともとのインドの毬は、両端の開閉自由度と中間の伸縮自由度の合計３つの自由度を持つ。その３つの自由度により、球形、円筒形、円板形、瓢箪形などの多様な形状に変形できる。非特許文献８の提案では、全体で保有する自由度を３つから９つに増やし、通常のインドの毬よりも複雑で多様な形状の変形を実現している。
【０００３】
また、大きく伸縮可能なロボットアームを実現するための伸縮変形機構が種々提案されている。たとえば、ＲＡＰＵＤＡ（非特許文献９）やＳｐｈｅｒｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔ Ａｒｍ（非特許文献１０）などが挙げられる。ＲＡＰＵＤＡ（Ｒｏｂｏｔｉｃ Ａｒｍ ｆｏｒ Ｐｅｒｓｏｎｓ ｗｉｔｈ Ｕｐｐｅｒ−ｌｉｍｂ ＤｉｓＡｂｉｌｉｔｉｅｓ）はバラバラのブロックを押し出すことにより、伸縮を可能にした構造である。Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔ Ａｒｍはジッパーのように隣り合う素材同士を組み合わせるＳｐｉｒａｌ Ｚｉｐｐｅｒの機構を用いた構造である。また、金属のロール材を半月状にたわませて束ね、巻き取ることで伸縮を可能にする高伸縮比マニピュレータ機構（非特許文献１１）も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６９６０２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】金慧鍾, 田中悠登, 河村晃宏, 川村貞夫, 西岡靖貴: 操作型4自由度インフレータブルロボットアームの開発, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2015, 1P2-D04, 2015.
【非特許文献２】佐藤滉太, 青木岳史: 完全気密なクローラベルトを持つ柔軟変形移動体の開発 ―折紙理論を用いたクローラベルトの設計―, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2014, 2A2-D07, 2014.
【非特許文献３】Evan Vander Hoff, Donghwa Jeong, Kiju Lee: OrigamiBot-I: A Thread-Actuated Origami Robot for Manipulation and Locomotion, 2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2014), pp.1421-1426, 2014
【非特許文献４】小泉祐介, 柴田瑞穂，平井慎一: テンセグリティロボットの連続転がりの評価, 第29回日本ロボット学会学術講演会, AC2I1-1, 2011.
【非特許文献５】加瀬悠人, 三谷純, 福井幸男, 金森由博: 折りたたみ可能な切開辺を含む軸対称形状の設計, 映情学技報, vol.38, no.16, AIT2014-44, pp.55-58, 2014.
【非特許文献６】Richard Primerano, Stephen Wolfe: New Rolling and Crawling Gaits for Snake-like Robots, 2014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS 2014), pp.281-286, 2014
【非特許文献７】岩本憲泰, 山本元司: 粒子間摩擦を利用した可変剛性機構を有する柔軟尻尾の評価手法, 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2015, 1P2-E05, 2015.
【非特許文献８】阿嘉倫大, 武居直行: 「インドの毬」ロボットの開発, 第15回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会, 2H1-2, 2014.
【非特許文献９】山野辺 夏樹, 尹 祐根, 脇田 優仁, 永田 和之, 木之瀬 隆, 小野 栄一: ロボットアームによる上肢に障害を持つ方の自立支援, 第24回人工知能学会全国大会, 1H2-NFC3b-10, 2010.
【非特許文献１０】Foster Collins, Mark Yim: Design of a Spherical Robot Arm with the Spiral Zipper Prismatic Joint, 2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2016), pp.2137-2143, 2016.
【非特許文献１１】齋藤 敬, 鎌田 裕也, 工藤 大輝, 榊原 智之, 中村 空広, 丹 研斗: 高伸縮比マニピュレータ機構を用いた屋根の雪下ろしシステムの開発, ロボティクス・メカトロニクス講演会2016 (ROBOMECH2016), 2P2-09b1, 2016.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び非特許文献１〜１１に記載のロボットアームでは、未だに十分に複雑な形状に対応して自在に変形可能なものではなく、より複雑な形態に変形可能なものが要望されているのが現状である。また実際にロボットアームとして使用するには、関節にモータなどのアクチュエータ等の駆動装置を装着する必要があり、アームが長いほど必要なモーメントは大きくなるため、多数の駆動装置が必要となり、装置の可搬性が悪くなるという問題もあった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、複雑な形態に変形可能であり、駆動装置が必要最小限で済み、装置の可搬性も優れた伸縮部材及びそれを用いたロボット部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解消するため鋭意検討した結果、幾何学変形玩具である「インドの毬」のシンプルな構造変形機能に着目し、ワイヤーフレームによる伸縮変形要素を複数段連結して構成することにより、大きく伸縮し、自立することもでき、軽量・柔軟でワークスペースの広いロボットアームを構成可能なことを知見し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は以下の発明を提供するものである。
１．環部材と、該環部材に基端が取り付けられた複数の連結用部材とからなる基本構造体を複数個具備する、伸縮自在で変形自在な伸縮部材であって、
一の基本構造体は、該一つの基本構造体における各連結用部材の先端を、該一の基本構造体に隣設された他の基本構造体の各連結用部材の先端に、それぞれ係合部材を介して連結することにより、該他の上記基本構造体に連結されている、
ことを特徴とする伸縮部材。
２．上記係合部材が、弾性部材からなる１記載の伸縮部材。
３．上記連結用部材は、それぞれ１本の棒状部材を折り曲げるか又は湾曲させてなり、該棒状部材の両端部を上記基端とし、該棒状部材の中央部を上記先端としてなり、一の連結用部材の基端は、それぞれ該一つの連結用部材に隣接する他の連結用部材の両基端間に位置するように配されている、１又は２記載の伸縮部材。
４．一の連結用部材の基端と他の連結用部材の基端との間には、それぞれ弾性部材からなる緩衝部材が配されている３記載の伸縮部材。
５．複数の上記基本構造体は、上記連結用部材として、それぞれ所定方向に向けて積層した場合に、積層方向両側に位置する他の基本構造体に連結可能なように、一方側に位置する基本構造体との連結用の連結用部材と、他方側に位置する基本構造体との連結用の連結用部材とを具備しており、これらの一方側との連結用の連結用部材と他方側との連結用の連結用部材と同数である、１〜４のいずれか１項記載の伸縮部材。
６．上記係合部材は、２つの連結用部材を収容して、さらにたわむことができる程度に遊びを設けた弾性部材により形成されており、
上記緩衝部材は、連結用部材の基端間の間隔よりも長く、圧縮された状態で配されている弾性部材からなる４記載の伸縮部材。
７．１〜６のいずれかに記載の伸縮部材と、
該伸縮部材における各基本構造体それぞれを駆動可能に取り付けられた基本構造体のコントロール部材と、
該コントロール部材に動力を伝達するように設けられた駆動部材とを具備するロボット部材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る伸縮部材は、複雑な形態に変形可能であり、駆動装置が必要最小限で済み、装置の可搬性も優れたものである。また、本発明のロボット部材は、本発明の伸縮部材を用いたものであるため、伸縮性及び変形性に優れ、少ない駆動装置をもって種々形態とすることができ、軽量性や可搬性にも優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は、本発明の伸縮部材（各基本構造体が積層された状態のもの）を上方から見た状態を示す平面図（わかりやすくするために後方に見える部分を省略して示す図）であり、（ｂ）はその一部拡大図であり、（ｃ）は基本構造体ひとつのみの斜視図（わかりやすくするために係合部材及び緩衝部材を省略して示す図）である。
【図２】図２は各基本構造体が積層されて全体としてたたまれた状態の側面を示す端面図（わかりやすくするために後方に見える部分を省略して示すと共に係合部材及び緩衝部材を省略して示す図）である。
【図３】図３は、図２に示す伸縮部材を伸長させた状態を示す側面図（図面代用写真）である。
【図４】図４は、図３に示す状態から各連結用部材の連結部分を内側に変位させた状態を示す側面図（図面代用写真）である。
【図５】図５は、図４に示す状態から変形させた使用態様を示す側面図（図面代用写真）である。
【図６】図６は、図１に示す本発明の伸縮部材を用いたロボット部材（ロボットアーム）の１実施形態を示す側面図である。
【図７】図７は、図１に示す本発明の伸縮部材を用いたロボット部材（ロボットアーム）の他の実施形態を示す側面図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の伸縮部材の他の実施形態を示す平面図（図面代用写真）であり、図８（ｂ）は、その伸縮部材を引き延ばした状態を示す側面図（図面代用写真）である。
【符号の説明】
【００１１】
１：伸縮部材、１０：環部材、２２：基端、２０：連結用部材、２ａ：一の基本構造体、２ｂ：他の基本構造体、３０：係合部材
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の伸縮部材及びロボット部材について詳述する。
＜伸縮部材＞
本実施形態の伸縮部材１、図１〜３に示すように、
環部材１０と、環部材１０に基端２２が取り付けられた複数の連結用部材２０とからなる基本構造体２を複数個具備する。また、図１（ｂ）等に示すように、一の基本構造体２ａは、一の基本構造体２ａにおける各連結用部材２０の先端２４ａを、一の基本構造体２ａに隣設された他の基本構造体２ｂの各連結用部材の先端２４ｂに、それぞれ係合部材３０を介して連結することにより、他の基本構造体２ｂに連結されている。
以下、詳細に説明する。
【００１３】
（環部材）
環部材１０は、ワイヤーからなる円形状の部材である。
環部材の大きさや太さ（ワイヤーの太さ）は任意であり、所望の伸縮部材の大きさや変形の度合いに応じて設定できる。
また、本実施形態においては真円形の環部材１０を示したが、楕円形や多角形状などの種々の形状とすることができる。
（連結用部材）
連結用部材２０は、それぞれ１本の棒状部材としてのワイヤーを湾曲させてなり、ワイヤーの両端部を環部材に輪のようにして巻きつけることでワイヤーからなる連結用部材の両端を環部材に摺動可能に取り付けて、基端２２を構成している。具体的には本実施形態においては両端を円形状に折り曲げて、該円形状の取付金具の中に環部材を貫通させることで基端２２を形成している。また、湾曲されたワイヤーの中央部（頂点を構成する部分）を先端２４としている。このように湾曲させることにより、全体として半楕円形状とされている。
また、連結用部材２０は、図1（ｃ）に示すように、複数の基本構造体２を所定方向に向けて積層した場合に、積層方向両側に位置する他の基本構造体に連結可能なように、一方側に位置する基本構造体との連結用の連結用部材２０−１（以下、「一方側連結用部材」という）と、他方側に位置する基本構造体との連結用の連結用部材２０−２（以下、「他方側連結用部材」という）とにより構成されている。また、一方側連結用部材２０−１と他方側連結用部材２０−２とは同数であり、それぞれ９つである。
一方側連結用部材及び他方側連結部材は共に同様に形成されており、一方側連結用部材２０−１をもって説明すると、一方側連結用部材２０−１を構成する各連結用部材２０はそれぞれ隣接する連結用部材とそれぞれ重なって配されている。すなわち、図１（ａ）及び（ｃ）に示すように、１の連結用部材２０に着目すると、１の連結用部材は左側に位置する連結用部材２０の手前側（環部材の径方向方側）になるように配置されていると共に、右側に位置する連結用部材２０の奥側（環部材の径方向方側）になるように配置されている。これにより各連結用部材が連動するようになされており、一つの連結用部材２０を回動（環部材の軸方向に向けて回動）させるとすべての一方側連結用部材２０−１が回動するように形成されている。このように構成されていることについては他方側連結用部材２０−２も同じである。
そして、このように互い違いに重なるように配されている連結用部材は、図１（ａ）に示すように一の連結用部材２０ｘにより形成される基端２２ｘが、それぞれ一の連結用部材２２ｘに隣接する他の連結用部材２０ｙにより形成される両基端２２ｙ間に位置するように配され、他の連結用部材２０ｙにより形成される基端２２ｙの連結用部材２０ｘと逆側に位置する基端２０ｙは隣接する連結用部材２０ｚの両基端２０ｚ間に位置するように配されている。これらの一の連結用部材２０ｘの基端２２ｘと他の連結用部材２０ｙの基端２２ｙとの間には、それぞれ弾性部材からなる緩衝部材４０が配されている。具体的には本実施形態においてはコイルばね（圧縮コイルバネ）による緩衝部材が配されている。このように構成されている点は他の連結用部材についても同じである。
なお、連結用部材は湾曲させるのではなく、ワイヤーを折り曲げることにより形成してもよい。
【００１４】
（基本構造体の連結構造）
そして、上述のように構成された複数の基本構造体２は、図２に示すように、それぞれ所定方向に向けて積層されている。本実施形態においては５つの基本構造体を積層しているが、積層の個数はこれに制限されるものではなく、伸縮部材の目的に応じて任意の数積層することができる。
５つの基本構造体２は、いずれも同じものであり、上述の一方側及び他方側それぞれ９つの連結用部材２０を有する。そして、それぞれ対向する基本構造体における連結用部材と連結されており、両端に位置する基本構造体２ａ、２ｅ（図２参照）における一方の連結用部材は、それぞれ連結されずに自由な状態とされている。
そして、図１〜４に示すように、各基本構造体２ａ〜２ｅは、それぞれ連結用部材の先端において、係合部材３０を介して連結されているが、この係合部材３０は弾性部材、具体的にはコイルバネ（圧縮コイルバネ）からなり、２つの連結用部材を収容してさらに十分にたわむことができる程度に遊びを設けた部材により形成されている。尚、係合部材を形成する弾性部材としては圧縮コイルバネ以外にゴム製のＯリング等種々のものを用いることが可能である。
【００１５】
本実施形態の伸縮部材１は、上述のように構成されているので以下のように作用する。
まず、非伸縮状態では図１に示すように、各基本構造体２が重なり合った状態となる。そして、図２の矢印方向等伸長方向に引っ張られるなどして力が加わると、図３に示すように連結用部材２０の向きが環部材１の径方向から該径方向に対して鉛直方向側に向けて傾く。これにより伸長された状態となる。
そしてさらに、連結用部材２０の向きを環部材１０に対して鉛直方向よりもさらに環部材の中心側に向けることにより図４に示すように各基本構造体２でヒョウタンのような形態が形成される。この形態は連結用部材同士が干渉し非常に安定な形態であり、特に力を加えなくても安定して直立状態を保持することができる。
【００１６】
そして、次に伸長させた状態でいずれかの方向に曲げるには、図５に示すように、いずれかの方向に伸縮部材１の先端を傾けることにより、傾けた方向側（図５における内側）に位置する連結用部材２０の角度（連結用部材と環部材との角度）が小さくなり、逆側の連結用部材の角度が大きくなる。これにより所定の角度で伸縮部材１を曲げることができる。このように各連結用部材２０の先端における各連結用部分２０の連結部分（係合部材３０）と連結用部材の基端２２（連結用部材２０と環部材１０との取付部分）とがそれぞれ変曲点として作用するので、任意の角度をもっての変形が容易であり、更にはＳ字状や螺旋状等複雑な形状にも対応可能である。
このように任意の方向に折り曲げることができるのは、係合部材が弾性部材からなることが重要であり、係合部材が単なる環状部材であると連結用部材相互の連結部分に遊びが生じずに連結用部材の動きに自由度が少なくなる。このため伸縮部材全体で見たときに曲げ方向に対する自由度が少なくなり、変形しないものとなる（従来の「インドの毬」はこのような形態である）。しかし、本実施形態の伸縮部材は、係合部材が伸縮自在且つ圧縮自在な圧縮コイルバネ、すなわち十分にたわむことができる程度に遊びの設けられた弾性部材により形成されているので、連結用部材同士の連結部分における自由度が高く、前後左右に両者の連結部分をずらすような動きをすることが可能である。このため、伸縮部材全体で見たときに図に示すような自在な形態変化を実現できている。
さらに、この作用効果は緩衝部材についても圧縮コイルバネで形成した場合に、特に良好なものとなる。緩衝部材の長さは、連結用部材の基端間の間隔よりも長く、圧縮された状態で配されているのが、これらの作用効果をより効果的に発揮させる点で好ましい。
【００１７】
以下に、本実施形態のように構成するに至った理由並びに各部材の寸法の詳細を示す。
まず、基本構造体の仕様に適した構成・寸法を選定するため、インドの毬をモデル化しパラメータで示すと、環部材を正円、連結用部材を楕円形とする。そして各パラメータを設定し、図１（ｂ）に示す。ここでＮは連結用部材の数、Ｒは環部材の半径、ａは連結要部材の長軸、ｂは連結用部材の短軸、ｘは環部材の中心点と連結用部材の中心点との距離、αは環部材における連結用部材が占める角度、βは環部材における連結用部材の重複部分の占める角度を、それぞれ示す。
各適正パラメータ値を求める。まず、インドの毬のパラメータ特性を考慮し、以下の条件式を仮定する。
０＜α ＜π （１）
０＜β ＜α／２（２）
さらに、環部材と連結用部材との取付部分（連結用部材の基端）が等間隔と考えると、次のように表すことができる。
β＝α／３（３）
Ｎ（α−β）＝２π (4)
次に連結用部材の個数Ｎについて考える。通常のインドの毬の連結用部材数は７〜９枚である。それを考慮しながら、１１枚まで実際に作成した結果、連結用部材を正円部の中心方向へ回転させた際にワイヤーによる干渉が大きくなっているため回転しづらく、扱いにくいという結果が得られた。そこで、適度な可動を考慮し、Ｎ＜１２とする。また、ここでαとβの値に着目し、式（１）、式（３）および式（４）を満たすような値であることを考慮すると、
Ｎ＝５〜１１という選択肢となる。
Ｎ＝９の場合、環部材の中心方向に３分割するとシンメトリー性が保てるメリットがあり、３点で支持する際や駆動を導入する際に対称性による設置、使用しやすさなどが考えられる。そこで、これらの理由からＮ＝９と決定した。したがって、αとβの値は次のように定まる。
α＝π／３＝６０［ｄｅｇ］、β＝π／９＝２０［ｄｅｇ］
また、正円部の直径を１００[ｍｍ]（半径Ｒ＝５０[ｍｍ]）とし、半円部の長軸ａ＝７０［ｍｍ］とすると、bおよびxは次のように求めることができる。
ｂ＝２５［ｍｍ］ ｘ＝４３．３［ｍｍ］
これらの結果からワイヤーフレームは線径φ２．０のステンレスワイヤーにより構成し、連結用部材同士を連結する係合部材には、ねじりばねとそれを保持する保持用パーツ（公知のねじりばねの保持パーツであれば特に制限なく用いることができる）からなる部材を使用することで、図２に示すように伸長させた際にこの係合部材がわずかに外側へ出る仕組みとなっている。上述の使用からなる本実施形態の伸縮部材はz軸方向の伸縮変形に9倍という大きな変化が可能であった。
【００１８】
＜ロボット部材＞
上述の本実施形態の伸縮部材を用いた本実施形態のロボット部材１００はいわゆるロボットアームなどとして用いることができるものであり、伸縮部材１と、伸縮部材における各基本構造体それぞれを駆動可能に取り付けられた基本構造体２のコントロール部材１１０と、コントロール部材に動力を伝達するように設けられた駆動部材（図示せず）とを具備する。
駆動部材は特に図示しないが、無限回転可能なサーボモータを用いている。コントロール部材１１０は、図６に示すように各連結用部材２０の連結部分に位置し、係合部材３０に沿って取り付けられ、且つ環部材１０の中央部に設けられた中継部１１２を介して外部に連通された、連結用部材２０の連結部分により形成される連結部分周の径を調整する周径調整部材１１４とからなる。本実施形態においては、周径調整部材１１４は糸状の部材からなり、糸状の部材の一端に輪１１６を形成して、この輪１１６を係合部材３０に係合させて、連結部分において、直径の変更自在な円形を形成すると共に、他方を、中継部１１２を介して外方へ連通させている。また、周径調整材１１４は、線径φ０．３６９のナイロン糸により構成されている。４つある連結部分のいずれにもこの周径調整材１１６が設けられている。
また、本実施形態においては、図７に示すように、長さ調整部材１２０が設けられている。なお、本実施形態の説明においては説明と理解を容易にするために、周径調整材と長さ調整部材の説明とはそれぞれ分けて説明するが、実際には両者ともに一つのロボット部材に同時に配備されている。長さ調整部材１２０は、変形角度を自在に調整できるように一方の端の環部材に１２０°間隔で取り付けられた３つのワイヤーからなる。そして、周径調整部材１１４と同様に他方の端が外部に連通されている。
周径調整部材１１４及び長さ調整部材１２０のいずれもそれぞれの部材の端部においてサーボモータ（図示せず）に連結されて、周径調整部材１１４においては巻き取ることで周径を小さくして図３に示す円筒状から図４に示すヒョウタン型に変形させ、または緩めることでヒョウタン型から円筒形状ひいては図２に示す折りたたみ形状に変形させることができる。また、長さ調整部材１２０は全てを同様に伸ばすと図２に示す折りたたみ形状から図３に示す伸長状態へと変形させることができる。また、曲げる場合には３つの部材のうち曲げたい方向の部材を短くし且つ他の２つを長くすることで任意の角度に曲げることができる。このような１つまたは２つを任意の割合で短くし且つ２つ又は１つを任意の割合で長くする操作を行うことで任意の形態に変形させることが可能となる。
【００１９】
本実施形態の伸縮部材１は、ワイヤーにより形成されたフレームによる基本構造体（伸縮変形要素）を複数段連結して構成することにより、大きく伸縮し、自立することもでき、軽量・柔軟でワークスペースの広いものである。
また、本実施形態のロボット部材１００は、本実施形態の伸縮部材を用いているので、ワイヤー駆動により、回転関節を必要とせずに、アームの柔軟な動作が可能であり、軽量で可搬性に優れている。
また、本発明の伸縮部材１においては、連結用部材の形状を種々変形することにより、大きな伸縮変形が可能であり、本実施形態のように連結用部材の長軸と環部材の半径との比率を調整することでヒョウタン型となり、自立が可能である。
また、とくにヒョウタン状とすることで、連結用部材の変形により柔軟にたわませることが可能となり、駆動部材の駆動力を調整して３次元方向の柔軟な動作が可能である。
【００２０】
なお、本発明の伸縮部材及びロボット部材はいずれも上述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
例えば、環部材の内径は各基本構造体で変更してもよく、例えば、図８に示すように、順に内径を大きく（小さく）することで伸長させた際に先端側が細くなるように構成することも可能である。この場合には、環部材１０の径は変更するが、連結部材を含む基本構造体の外形は全ての基本構造体において同じになるように構成するのが好ましい。
また、連結用部材を交互に重ねる構造とはせずにそれぞれ独立した形態とすることもでき、この場合にはより自由度の高い伸縮動作が可能となる。
また、連結用部材の数は一方側及び他方側それぞれ９つではなく、それぞれ７つとすることもできる。
【図１】
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【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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