(57)【要約】【課題】比較的簡単な構造で、受動的に変形しながら狭隘部に侵入・移動することができ、狭隘部の破損等を防ぐことができる伸縮式移動部材および伸縮式移動装置を提供する。【解決手段】１対の変形袋状体１１，１２と、各変形袋状体１１，１２を接続するよう各変形袋状体１１，１２の間に配置された中央本体部１３とを有している。中央本体部１３が、各変形袋状体１１，１２の内側同士を連通する連通路１５を有している。操作手段１４が、各変形袋状体１１，１２の先端部分１１ｃ，１２ｃを、それぞれ連通路１５に向かって内側に変形させた状態で、各変形袋状体１１，１２の内側で連通路１５を通して接続している。操作手段１４は、一方の変形袋状体１１から他方の変形袋状体１２に向かって、および、他方の変形袋状体１２から一方の変形袋状体１１に向かって、中央本体部１３に対して相対的に移動可能になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に流体が収納された１対の変形袋状体と、
各変形袋状体の間に各変形袋状体を接続するよう配置され、各変形袋状体の内側同士を連通する連通路を有する中央本体部と、
各変形袋状体の前記中央本体部とは反対側に位置する部分を、それぞれ前記連通路に向かって内側に変形させた状態で、各変形袋状体の内側で前記連通路を通して接続する操作手段とを有し、
前記操作手段を、一方の変形袋状体から他方の変形袋状体に向かって、および、前記他方の変形袋状体から前記一方の変形袋状体に向かって、前記中央本体部に対して相対的に移動可能に構成されていることを
特徴とする伸縮式移動部材。
【請求項２】
前記操作手段を前記中央本体部に対して相対的に移動させるための軸方向駆動手段を有することを特徴とする請求項１記載の伸縮式移動部材。
【請求項３】
各変形袋状体および前記連通路の内側に前記流体を密封可能に構成されており、
各変形袋状体および前記連通路の内側に前記流体を供給可能、かつ、各変形袋状体および前記連通路の内側から前記流体を排出可能に設けられた流体供給手段を有することを
特徴とする請求項１または２記載の伸縮式移動部材。
【請求項４】
各変形袋状体は、内側に前記流体を収納したとき、前記操作手段の移動方向に対して垂直な断面での外形がほぼ円形を成し、
その円の中心を通る軸を回転軸として、各変形袋状体を回転可能に設けられた回転駆動手段を有することを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伸縮式移動部材。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の伸縮式移動部材を、前記操作手段の移動方向に沿って複数連結して成り、
所定の順番で、各伸縮式移動部材の前記操作手段を移動させると共に、各伸縮式移動部材の各変形袋状体および前記連通路の内側に対して前記流体を供給または排出することにより、蠕動運動して前記操作手段の移動方向に沿って移動可能に構成されていることを
特徴とする伸縮式移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮式移動部材および伸縮式移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体内や瓦礫内などの狭隘部への侵入や移動を行う装置として、中心軸に沿って細長く形成された円環形状を有する袋状体を、そのループ化した円環形状に沿って内側から外側、または外側から内側に向かって駆動させることにより移動可能に設けられた、いわゆるトーラス型の移動装置が、本発明者等により開発されている（例えば、非特許文献１または２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】緒方裕彦、多田隈建二郎、多田隈理一郎、東森充、金子真、「隣接ベルト間動力伝達による無特異線構造の全方向駆動ユニット」、日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2012、2012年、2A1-N04
【非特許文献２】Kenjiro Tadakuma, Hirohiko Ogata, Riichiro Tadakuma and Jose Berengueres, “Torus Omnidirectional Driving Unit Mechanism Realized by Curved Crawler Belts”, 2014 IEEE International Conference on Robotics & Automation (ICRA), 2014, pp.2567
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１および２に記載のトーラス型の移動装置は、駆動力を伝達できない特異点が存在せず、側面全体で駆動力を伝達可能であるという優れた特徴を有している。しかし、このトーラス型の移動装置は、円環形状を成す袋状体を駆動させるために、袋状体の内部の構造が非常に複雑になってしまうという課題があった。また、細長い円環形状の両端の折り返し部に、歯付プーリなどの剛性の高い部材を配置する必要があり、その部材より間隔が狭い狭隘部では、狭隘部を強制的に押し広げて侵入・移動するため、狭隘部の破損や損傷などの恐れがあるという課題もあった。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、比較的簡単な構造で、受動的に変形しながら狭隘部に侵入・移動することができ、狭隘部の破損等を防ぐことができる伸縮式移動部材および伸縮式移動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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る伸縮式移動部材は、内側に流体が収納された１対の変形袋状体と、各変形袋状体の間に各変形袋状体を接続するよう配置され、各変形袋状体の内側同士を連通する連通路を有する中央本体部と、各変形袋状体の前記中央本体部とは反対側に位置する部分を、それぞれ前記連通路に向かって内側に変形させた状態で、各変形袋状体の内側で前記連通路を通して接続する操作手段とを有し、前記操作手段を、一方の変形袋状体から他方の変形袋状体に向かって、および、前記他方の変形袋状体から前記一方の変形袋状体に向かって、前記中央本体部に対して相対的に移動可能に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る伸縮式移動部材は、操作手段を、一方の変形袋状体から他方の変形袋状体に向かって、中央本体部に対して相対的に移動させたとき、一方の変形袋状体の操作手段に接続された部分が、一方の変形袋状体の内側に向かって移動するとともに、他方の変形袋状体の操作手段に接続された部分が、他方の変形袋状体の先端側に向かって移動する。これにより、操作手段の移動方向に沿って、一方の変形袋状体の長さが縮むとともに、他方の変形袋状体の長さが伸びるため、全体的に他方の変形袋状体の方向に向かって移動することができる。同様に、操作手段を、他方の変形袋状体から一方の変形袋状体に向かって、中央本体部に対して相対的に移動させたとき、全体的に一方の変形袋状体の方向に向かって移動することができる。
【０００８】
また、本発明に係る伸縮式移動部材は、各変形袋状体の内側同士が連通路で連通されているため、操作手段を移動させて各変形袋状体を変形させても、各変形袋状体の内側と連通路とを合わせた体積を一定に維持することができ、小さい抵抗でスムーズに移動することができる。また、本発明に係る伸縮式移動部材は、各変形袋状体の側面全体で同じ方向に駆動力を伝達することができるため、軟弱な場所や脆弱な場所であっても比較的スムーズに移動することができる。このように、本発明に係る伸縮式移動部材は、比較的簡単な構造で、スムーズに移動することができる。
【０００９】
本発明に係る伸縮式移動部材は、各変形袋状体の内側に流体を収納しており、両端部分に剛性の高い部材が存在しないため、各変形袋状体の幅や高さよりも間隔が小さい狭隘部であっても、その形状に合わせて受動的に変形しながら狭隘部に侵入することができる。また、中央本体部が狭隘部に接触しないよう、中央本体部の幅や高さを小さく形成することにより、狭隘部の形状に合わせて各変形袋状体が受動的に変形しながら、狭隘部を移動することができる。これにより、狭隘部を強制的に押し広げて、狭隘部を破損させたり損傷させたりするのを防ぐことができる。
【００１０】
本発明に係る伸縮式移動部材で、各変形袋状体は、容易に変形するよう、柔軟な素材から成ることが好ましい。また、変形時に外部環境に余分な力がかからないよう、難伸縮性の素材から成ることが好ましい。各変形袋状体に収納される流体は、気体、液体、多数の粒状体など、流動するものであればいかなるものであってもよいが、迅速かつスムーズに変形するためには、特に気体であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る伸縮式移動部材は、前記操作手段を前記中央本体部に対して相対的に移動させるための軸方向駆動手段を有することが好ましい。この場合、軸方向駆動手段で操作手段の移動を制御することにより、移動方向や移動速度を制御することができる。
【００１２】
本発明に係る伸縮式移動部材は、各変形袋状体および前記連通路の内側に前記流体を密封可能に構成されており、各変形袋状体および前記連通路の内側に前記流体を供給可能、かつ、各変形袋状体および前記連通路の内側から前記流体を排出可能に設けられた流体供給手段を有することが好ましい。この場合、流体供給手段により、各変形袋状体の内側の圧力や、各変形袋状体の大きさを調整することができる。このため、例えば、狭隘部に侵入・移動するときに、狭隘部の大きさに合わせて各変形袋状体の圧力や大きさを調整することにより、狭隘部の破損等をより効果的に防止することができる。
【００１３】
本発明に係る伸縮式移動部材で、各変形袋状体は、内側に前記流体を収納したとき、前記操作手段の移動方向に対して垂直な断面での外形がほぼ円形を成し、その円の中心を通る軸を回転軸として、各変形袋状体を回転可能に設けられた回転駆動手段を有していてもよい。この場合、操作手段の移動方向に沿って移動するだけでなく、回転駆動手段で各変形袋状体を回転させることにより、操作手段の移動方向に対して垂直な方向にも移動することができる。これにより、操作手段による移動および回転駆動手段による回転を制御することにより、任意の方向に移動することができる。
【００１４】
本発明に係る伸縮式移動装置は、本発明に係る伸縮式移動部材を、前記操作手段の移動方向に沿って複数連結して成り、所定の順番で、各伸縮式移動部材の前記操作手段を移動させると共に、各伸縮式移動部材の各変形袋状体および前記連通路の内側に対して前記流体を供給または排出することにより、蠕動運動して前記操作手段の移動方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る伸縮式移動装置は、伸縮式移動部材を操作手段の移動方向に沿って複数連結して成るため、各伸縮式移動部材を順番に移動・停止させることにより、操作手段の移動方向に沿って蠕動運動して移動することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、比較的簡単な構造で、受動的に変形しながら狭隘部に侵入・移動することができ、狭隘部の破損等を防ぐことができる伸縮式移動部材および伸縮式移動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の伸縮式移動部材を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の伸縮式移動装置の、狭隘部での使用状況を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の伸縮式移動装置の各伸縮式移動部材の、狭隘部での蠕動運動の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図３は、本発明の実施の形態の伸縮式移動部材を示している。
図１に示すように、伸縮式移動部材１０は、１対の変形袋状体１１，１２と中央本体部１３と操作手段１４とを有している。
【００１９】
１対の変形袋状体１１，１２は、柔軟で難伸縮性の素材から成り、膨張したとき、細長く、長さ方向に対して垂直な断面での外形がほぼ円形を成すよう形成されている。各変形袋状体１１，１２は、ほぼ同じ大きさを成し、それぞれ両端に開口１１ａおよび１１ｂ，１２ａおよび１２ｂを有している。
【００２０】
中央本体部１３は、細長い円柱状を成し、各変形袋状体１１，１２の間に配置されている。中央本体部１３は、一方の端面から他方の端面まで貫通した連通路１５を有している。中央本体部１３は、一方の端部１３ａが、一方の変形袋状体１１の一端側の開口１１ａに挿入され、他方の端部１３ｂが、他方の変形袋状体１２の一端側の開口１２ａに挿入されている。中央本体部１３は、各変形袋状体１１，１２の一端側を内側に折り返した状態で、各変形袋状体１１，１２の一端側の開口１１ａ，１２ａの外面側周縁部に気密的に取り付けられている。これにより、中央本体部１３は、連通路１５により各変形袋状体１１，１２の内側同士を連通している。
【００２１】
操作手段１４は、細長い棒状を成し、連通路１５に挿入されて、両端部１４ａ，１４ｂがそれぞれ各変形袋状体１１，１２の内側を通って配置されている。操作手段１４は、両端部１４ａ，１４ｂが、それぞれ対応する変形袋状体１１，１２の他端側の開口１１ｂ，１２ｂ付近、すなわち各変形袋状体１１，１２の中央本体部１３とは反対側に位置する先端部分１１ｃ，１２ｃに固定されている。操作手段１４は、各変形袋状体１１，１２の先端部分１１ｃ，１２ｃを、それぞれ連通路１５に向かって内側に変形させた状態で、各変形袋状体１１，１２の他端側の開口１１ｂ，１２ｂの外面側周縁部に気密的に取り付けられている。これにより、操作手段１４は、各変形袋状体１１，１２の先端部分１１ｃ，１２ｃを、各変形袋状体１１，１２の内側で連通路１５を通して接続している。
【００２２】
伸縮式移動部材１０は、各変形袋状体１１，１２および連通路１５の内側に空気が収納されており、収納された空気を密封可能になっている。また、伸縮式移動部材１０は、操作手段１４を、連通路１５に沿って、一方の変形袋状体１１から他方の変形袋状体１２に向かって、および、他方の変形袋状体１２から一方の変形袋状体１１に向かって、中央本体部１３に対して相対的に移動可能になっている。
【００２３】
次に、作用について説明する。
伸縮式移動部材１０は、操作手段１４を、一方の変形袋状体１１から他方の変形袋状体１２に向かって、中央本体部１３に対して相対的に移動させたとき、一方の変形袋状体１１の先端部分１１ｃが、一方の変形袋状体１１の内側に向かって移動するとともに、他方の変形袋状体１２の先端部分１２ｃが、他方の変形袋状体１２の先端側に向かって移動する。これにより、操作手段１４の移動方向に沿って、一方の変形袋状体１１の長さが縮むとともに、他方の変形袋状体１２の長さが伸びるため、全体的に他方の変形袋状体１２の方向に向かって移動することができる。同様に、操作手段１４を、他方の変形袋状体１２から一方の変形袋状体１１に向かって、中央本体部１３に対して相対的に移動させたとき、全体的に一方の変形袋状体１１の方向に向かって移動することができる。
【００２４】
また、伸縮式移動部材１０は、各変形袋状体１１，１２の内側同士が連通路１５で連通されているため、操作手段１４を移動させて各変形袋状体１１，１２を変形させても、各変形袋状体１１，１２の内側と連通路１５とを合わせた体積を一定に維持することができ、小さい抵抗でスムーズに移動することができる。また、伸縮式移動部材１０は、各変形袋状体１１，１２の側面全体で同じ方向に駆動力を伝達することができ、摩擦抵抗が発生しないため、軟弱な場所や脆弱な場所であっても比較的スムーズに移動することができる。このように、伸縮式移動部材１０は、比較的簡単な構造で、スムーズに移動することができる。
【００２５】
伸縮式移動部材１０は、各変形袋状体１１，１２の内側に空気を収納しており、両端部分に剛性の高い部材が存在しないため、各変形袋状体１１，１２の幅や高さよりも間隔が小さい狭隘部であっても、その形状に合わせて受動的に変形しながら狭隘部に侵入することができる。また、中央本体部１３が狭隘部に接触しないよう、中央本体部１３の幅や高さを小さく形成することにより、狭隘部の形状に合わせて各変形袋状体１１，１２が受動的に変形しながら、狭隘部を移動することができる。これにより、侵入・移動時に、狭隘部を強制的に押し広げて、狭隘部を破損させたり損傷させたりするのを防ぐことができる。
【００２６】
伸縮式移動部材１０は、各変形袋状体１１，１２が柔軟な素材から成るため、容易に変形することができる。また、各変形袋状体１１，１２が難伸縮性の素材から成るため、変形時に、外部環境に余分な力がかかるのを防ぐことができ、外部環境の破損等を防止することができる。
【００２７】
なお、伸縮式移動部材１０は、各変形袋状体１１，１２の長さ方向に沿った中心を通る軸を回転軸として、各変形袋状体１１，１２を回転可能に設けられた回転駆動手段を有していてもよい。この場合、操作手段１４の移動方向に沿って移動するだけでなく、回転駆動手段で各変形袋状体１１，１２を回転させることにより、操作手段１４の移動方向に対して垂直な方向にも移動することができる。これにより、操作手段１４による移動および回転駆動手段による回転を制御することにより、任意の方向に移動することができる。
【００２８】
図２および図３は、本発明の実施の形態の伸縮式移動装置を示している。
図２に示すように、伸縮式移動装置２０は、複数の連結部材２１と複数の伸縮式移動部材１０と軸方向駆動手段（図示せず）と流体供給手段（図示せず）と制御手段（図示せず）とを有している。
【００２９】
各連結部材２１は、細長い棒状を成し、可撓性を有している。各伸縮式移動部材１０は、各連結部材２１により、操作手段１４の移動方向に沿って一列に並んで連結されている。各伸縮式移動部材１０は、隣り合う伸縮式移動部材１０の操作手段１４の端部同士が、連結部材２１で連結されている。
【００３０】
軸方向駆動手段は、各伸縮式移動部材１０の操作手段１４に接続されており、各操作手段１４を、それぞれの中央本体部１３に対して相対的に移動可能に設けられている。軸方向駆動手段は、各操作手段１４をそれぞれ独立して移動可能になっている。
【００３１】
流体供給手段は、各伸縮式移動部材１０の中央本体部１３に接続されており、各伸縮式移動部材１０の各変形袋状体１１，１２および連通路１５の内側に空気を供給可能、かつ、各伸縮式移動部材１０の各変形袋状体１１，１２および連通路１５の内側から空気を排出可能に設けられている。流体供給手段は、各伸縮式移動部材１０に対して、それぞれ独立して空気を供給・排出可能になっている。
【００３２】
制御手段は、軸方向駆動手段および流体供給手段に接続されており、軸方向駆動手段による各伸縮式移動部材１０の操作手段１４の移動、および、流体供給手段による各伸縮式移動部材１０に対する空気の供給・排出を制御可能になっている。
【００３３】
次に、作用について説明する。
伸縮式移動装置２０は、各伸縮式移動部材１０を操作手段１４の移動方向に沿って複数連結して成るため、制御手段により、所定の順番で、各伸縮式移動部材１０の操作手段１４を移動させると共に、各伸縮式移動部材１０に対して空気を供給または排出することにより、蠕動運動して操作手段１４の移動方向に沿って移動することができる。
【００３４】
具体的な一例では、図３に示すように、まず、伸縮式移動部材１０の各変形袋状体１１，１２の内部の空気をやや少なくした状態（図３（ａ）参照）から、軸方向駆動手段により、操作手段１４を移動させたい方向に移動させる（図３（ｂ）参照）。このとき、操作手段１４の移動に伴って、その伸縮式移動部材１０が全体的に操作手段１４の移動方向に向かって移動する。
【００３５】
次に、流体供給手段により、各変形袋状体１１，１２の内部に空気を供給して、各変形袋状体１１，１２を膨らませる（図３（ｃ）参照）。これにより、狭隘部では、各変形袋状体１１，１２を上下の壁面に押し付けて、その伸縮式移動部材１０を支持することができる。また、上方が開けた設置面でも、各変形袋状体１１，１２を設置面に確実に設置させて、その伸縮式移動部材１０を支持することができる。次に、軸方向駆動手段により、操作手段１４に対して中央本体部１３を移動方向に移動させる（図３（ｄ）参照）。このとき、各変形袋状体１１，１２が移動方向にやや付勢された状態で留まる。
【００３６】
次に、流体供給手段により、各変形袋状体１１，１２の内部に空気を排出して、各変形袋状体１１，１２をやや収縮させる（図３（ｅ）参照）。これにより、各変形袋状体１１，１２が移動方向に変形し、全体的に操作手段１４の移動方向に向かって移動する。また、移動した位置で、伸縮式移動部材１０が図３（ａ）の元の状態に戻る。こうして、伸縮式移動部材１０を移動することができる。伸縮式移動装置２０は、図２に示すように、例えば、隣り合う伸縮式移動部材１０を交互に移動させることにより、蠕動運動して操作手段１４の伸長方向に移動することができる。
【００３７】
伸縮式移動装置２０は、制御手段による各操作手段１４の移動および各伸縮式移動部材１０に対する空気の供給・排出の順番や速度を変えることにより、移動方向や移動速度を制御することができる。また、伸縮式移動装置２０は、流体供給手段により、各変形袋状体１１，１２の内側の圧力や、各変形袋状体１１，１２の大きさを調整することができる。このため、例えば、狭隘部に侵入・移動するときに、狭隘部の大きさに合わせて各変形袋状体１１，１２の圧力や大きさを調整することにより、狭隘部の破損等をより効果的に防止することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  伸縮式移動部材
１１  一方の変形袋状体
１１ａ  一端側の開口
１１ｂ  他端側の開口
１１ｃ  先端部分
１２  他方の変形袋状体
１２ａ  一端側の開口
１２ｂ  他端側の開口
１２ｃ  先端部分
１３  中央本体部
１３ａ  一方の端部
１３ｂ  他方の端部
１５  連通路
１４  操作手段
１４ａ，１４ｂ  端部
２０  伸縮式移動装置
２１  連結部材
【図１】
2019043330.tif 000003
【図２】
2019043330.tif 000004
【図３】
2019043330.tif 000005