(57)【要約】【課題】機械的な駆動部を必要としない簡素な構造で、電極に選択的に電圧を印加するだけで揺動動作を行うことができ、小型、軽量で柔軟性、省電力性、量産性に優れた揺動型アクチュエータの提供。【解決手段】（ａ）固定ブロック部と、固定ブロック部と間隔を空けて対向配置された揺動ブロック部と、固定ブロック部と揺動ブロック部の間に配設され固定ブロック部に対して揺動ブロック部を揺動自在に支持する揺動支持部と、を有するアクチュエータ部と、（ｂ）ＥＨＤポンプで発生させた絶縁性流体の流れによってアクチュエータ部の揺動支持部を駆動する駆動部と、を備えている。【選択図】図１
2015037356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性流体中に対向配置されて対をなす電極間に電圧を印加することにより前記絶縁性流体に流れを発生させるＥＨＤ現象を利用したＥＨＤポンプで駆動される揺動型アクチュエータであって、
（ａ）固定ブロック部と、前記固定ブロック部と間隔を空けて対向配置された揺動ブロック部と、前記固定ブロック部と前記揺動ブロック部の間に配設され前記固定ブロック部に対して前記揺動ブロック部を揺動自在に支持する揺動支持部と、を有するアクチュエータ部と、
（ｂ）前記ＥＨＤポンプで発生させた前記絶縁性流体の流れによって前記アクチュエータ部の前記揺動支持部を駆動する駆動部と、を備えたことを特徴とする揺動型アクチュエータ。
【請求項２】
前記アクチュエータ部の前記揺動支持部が、前記固定ブロック部と前記揺動ブロック部の間を連結し前記駆動部の駆動によって選択的に上下動する一対の可動部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の揺動型アクチュエータ。
【請求項３】
前記アクチュエータ部の前記揺動支持部が、一対の前記可動部の間に配設された中央回動部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の揺動型アクチュエータ。
【請求項４】
前記アクチュエータ部の前記揺動支持部が、前記固定ブロック部と前記揺動ブロック部の間を連結し前記駆動部の駆動によって上下動する可動部と、前記可動部と離間して配設された回動部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の揺動型アクチュエータ。
【請求項５】
前記駆動部が、
（ａ）前記絶縁性流体が充填された流体流路と、前記流体流路の両端部に形設され前記アクチュエータ部の前記揺動支持部の各々の前記可動部に連通する一対の流入出口と、前記流体流路の途中に形成され各々の前記流入出口に向かって流路面積が拡大する一対の拡開部と各々の前記拡開部において前記絶縁性流体を挟んで対向する壁面に配設されて対をなす前記電極を備えた双方向昇圧部と、を有する前記ＥＨＤポンプと、
（ｂ）前記ＥＨＤポンプ内の前記双方向昇圧部の各々の前記拡開部において対をなす前記電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部と、
を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の揺動型アクチュエータ。
【請求項６】
前記駆動部が、
（ａ）前記絶縁性流体が充填された流体流路と、前記流体流路の一端部に形設され前記アクチュエータ部の前記揺動支持部の前記可動部に連通する流入出口と、前記流体流路の他端部に連設され前記絶縁性流体の一部が貯留されるタンク部と、前記流体流路の途中に形成され前記流入出口及び前記タンク部のそれぞれに向かって流路面積が拡大する一対の拡開部と各々の前記拡開部において前記絶縁性流体を挟んで対向する壁面に配設されて対をなす前記電極を備えた双方向昇圧部と、を有する前記ＥＨＤポンプと、
（ｂ）前記ＥＨＤポンプ内の前記双方向昇圧部の各々の前記拡開部において対をなす前記電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の揺動型アクチュエータ。
【請求項７】
前記駆動部の前記ＥＨＤポンプの前記流体流路の途中に、複数の前記双方向昇圧部が、直列に配設されたことを特徴とする請求項５又は６に記載の揺動型アクチュエータ。
【請求項８】
前記駆動部の前記ＥＨＤポンプが、前記アクチュエータ部の前記固定ブロック部に内蔵されたことを特徴とする請求項１乃至７の内いずれか１項に記載の揺動型アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１乃至８の内いずれか１項に記載の揺動型アクチュエータを用いた揺動機構であって、複数の前記揺動型アクチュエータの前記アクチュエータ部同士が、前記固定ブロック部と前記揺動ブロック部で直列に連結され多段化されたことを特徴とする揺動機構。
【請求項１０】
直列に連結された複数の前記揺動型アクチュエータの前記アクチュエータ部の内の少なくとも１以上の前記アクチュエータ部の揺動中心軸が、他の前記アクチュエータ部の揺動中心軸と直角になるように配置されたことを特徴とする請求項９に記載の揺動機構。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の揺動機構を備えたことを特徴とするロボット。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載の揺動機構を備え、前記揺動機構によって推進力を発生させて水上又は水中を移動することを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁性流体中に対向配置されて対をなす電極間に電圧を印加することにより絶縁性流体に流れを発生させるＥＨＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｈｙｄｒｏ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ
Ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）現象を利用したＥＨＤポンプで駆動される揺動型アクチュエータとそれを用いた揺動機構及びその揺動機構を備えたロボット並びに移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、災害現場など人が入り込めないような場所で活躍するロボットとして、蛇型のような多関節ロボットが多く使用されている。このような多関節ロボットは、複雑に入り組んだ場所で作業することが多いため、予想外の負荷に対して柔軟な対応が可能な流体駆動型のものが多く開発されている。
しかし、流体駆動型の多関節ロボットの駆動には空気圧を用いることが多く、コンプレッサ等の外部駆動機器を使用している。このため、駆動源そのものが大型になり、システム全体が大型化して、活動範囲が制限されてしまうなどの問題点がある。
また、バルブや調整弁などが必要なため、配管が複雑化してしまうという問題点もある。
駆動源そのものを小型化してシステムに組み込むことができれば、コンプレッサ等の外部駆動機器を必要とせず、配管も簡素な新たな流体駆動型多関節ロボットの開発が可能であると考えられる。
そこで、絶縁性の流体中に電極を配置し、高電圧を印加することによって流れが発生するＥＨＤ現象が着目され、種々のＥＨＤポンプが提案されている。
例えば、本願発明の発明者の一人が発明し特許された（特許文献１）には、電気応答流体を導入する導入路、該導入路に設けられ導入側から排出側にかけて間隔が徐々に狭まる電極対、及び該導入路の排出側に接続されて該導入路を通過した電気応答流体を通流過程で昇圧させる狭隘路を備えた昇圧ユニットと、該電極対に電圧を印加する電圧印加手段とを備えた電気応答流体（ＥＨＤポンプ）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０８５９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（１）（特許文献１）のＥＨＤポンプは、＋電極の上に傾斜させたＧＮＤ電極を配置する電極構造を有しており、電極間に高電圧を印加することで流体に一方向の流れを発生させることが可能であり、この電極構造を筐体内に配置することで、電圧印加により流体を一方向に圧送することができる。そして、この電極構造を直列に多段化することで発生圧力を高めることが可能である。また、２つのＧＮＤ電極を対称に配置し、いずれか一方のＧＮＤ電極と、対向する＋電極との間に選択的に電圧を印加することによって、流体の流れる方向を変化させることが可能な双方向ＥＨＤポンプを実現することができる。
（２）（特許文献１）のＥＨＤポンプを用いることにより、限られたスペースの中に駆動源そのものを集積することが可能であるため、このＥＨＤポンプで駆動できる小型で軽量なアクチュエータの開発が強く要望されていた。
また、そのアクチュエータを用いて、可動域が広く、柔軟性、省電力性に優れ、ロボットの関節などに適した揺動機構の開発やその揺動機構を備えることにより、従来実現できなかった複雑な動作を行うことができる流体駆動型の多関節ロボット並びに水上、水中、陸上などをスムーズに移動することができる静音性に優れた移動体の開発が望まれていた。
【０００５】
本発明は上記従来の要望に応えるもので、機械的な駆動部を必要としない簡素な構造で、電極に選択的に電圧を印加するだけで揺動動作を行うことができ、小型、軽量で柔軟性、省電力性、量産性に優れた揺動型アクチュエータの提供を目的とする。また、この揺動型アクチュエータを用いることにより、可動域が大きく、脊椎などの多段に接続された関節の複雑な動きなどを再現することができる柔軟性、汎用性、高出力性に優れた揺動機構の提供を目的とする。さらに、この揺動機構を備えることにより、外部駆動機器を必要とせず、小型で活動範囲が制限されることがなく、外部からの負荷に対しても柔軟に対応することができ、実用性、静音性、動作の安定性に優れたロボット並びにスクリューやプロペラなどの推進手段の代わりにこの揺動機構を備えることにより、外部駆動機器を用いることなく推進力を発生させて水上や水中などをスムーズに移動することができる静音性、省エネルギー性に優れた移動体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段及びそれによって得られる作用、効果】
【０００６】
上記従来の課題を解決するために本発明の揺動型アクチュエータとそれを用いた揺動機構及びその揺動機構を備えたロボット並びに移動体は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の揺動型アクチュエータは、絶縁性流体中に対向配置されて対をなす電極間に電圧を印加することにより前記絶縁性流体に流れを発生させるＥＨＤ現象を利用したＥＨＤポンプで駆動される揺動型アクチュエータであって、（ａ）固定ブロック部と、前記固定ブロック部と間隔を空けて対向配置された揺動ブロック部と、前記固定ブロック部と前記揺動ブロック部の間に配設され前記固定ブロック部に対して前記揺動ブロック部を揺動自在に支持する揺動支持部と、を有するアクチュエータ部と、（ｂ）前記ＥＨＤポンプで発生させた前記絶縁性流体の流れによって前記アクチュエータ部の前記揺動支持部を駆動する駆動部と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）絶縁性流体中に対向配置されて対をなす電極間に電圧を印加することにより絶縁性流体に流れを発生させるＥＨＤ現象を利用したＥＨＤポンプで駆動されるので、コンプレッサ等の外部駆動機器や複雑な配管などを必要とせず、構造が簡素で、駆動源そのものを小型化することができ、量産性、省スペース性、省電力性に優れる。
（２）固定ブロック部と、固定ブロック部と間隔を空けて対向配置された揺動ブロック部と、固定ブロック部と揺動ブロック部の間に配設され固定ブロック部に対して揺動ブロック部を揺動自在に支持する揺動支持部と、を有するアクチュエータ部と、ＥＨＤポンプで発生させた絶縁性流体の流れによってアクチュエータ部の揺動支持部を駆動する駆動部を備えているので、機械的な駆動部を必要とせず、電極に選択的に電圧を印加するだけで揺動支持部を駆動して、揺動ブロック部を揺動させることができ、小型、軽量で動作の確実性、安定性に優れる。
（３）アクチュエータ部が、固定ブロック部と、固定ブロック部と間隔を空けて対向配置された揺動ブロック部と、固定ブロック部と揺動ブロック部の間に配設され固定ブロック部に対して揺動ブロック部を揺動自在に支持する揺動支持部を有することにより、固定ブロック部と揺動ブロック部のなす角度を変化させることができるので、各種ロボットなどの関節などの可動部分に組込んで揺動動作を行わせることができ、実用性、汎用性に優れる。
【０００７】
ここで、固定ブロック部及び揺動ブロック部の形状や大きさは適宜、選択することができる。固定ブロック部及び揺動ブロック部は、表面を平坦状に形成することにより、各種部材の固定安定性や設置安定性に優れる。また、固定ブロック部及び揺動ブロック部の材質も適宜、選択することができるが、アルミニウム、ステンレスなどの金属やポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネートなどの合成樹脂などが好適に用いられる。
揺動支持部は固定ブロック部に対して揺動ブロック部を揺動自在に支持して、駆動部によって駆動できるものであれがよい。例えば、固定ブロック部と揺動ブロック部の間を、上下動自在な２つの可動部で連結し、駆動部で２つの可動部を互い違いに上下動させる（一方を上昇させながら他方を下降させる）ことにより揺動ブロック部を揺動させるものや固定ブロック部と揺動ブロック部の一端側を軸支部で回動自在に連結し、他端側の固定ブロック部と揺動ブロック部の間を上下動自在な可動部で連結して、駆動部で可動部を上下動させることにより揺動ブロック部を揺動させるものなどが好適に用いられる。尚、２つの可動部を互い違いに上下動させる構造の場合、２つの可動部の中央で固定ブロック部と揺動ブロック部を回動自在に連結する軸支部を設けることにより、軸支部を中心として揺動ブロック部を確実に揺動させることができ、動作の確実性、安定性に優れる。
可動部は上下方向に運動できるものであればよく、ピストンシリンダのように上下方向に伸縮するものでもよいし、ダイヤフラムのように薄板や膜を上下方向に変形（振動）させるものでもよい。特に、ベロフラムシリンダを用いた場合は揺動ブロック部の揺動に追従してピストン部分を傾斜させることができ、柔軟性、動作の安定性に優れる。
【０００８】
ＥＨＤポンプとしては、特許第５０８５９７８号公報などに記載された従来公知の様々な構造を適宜、選択して用いることができる。
ＥＨＤポンプは固定ブロック部又は揺動ブロック部に内蔵してもよいし、外部からアクチュエータ部の揺動支持部に絶縁性流体を圧送して揺動支持部を駆動するようにしてもよい。
この揺動型アクチュエータのアクチュエータ部は、固定ブロック部と、揺動ブロック部と、揺動支持部を少なくとも１つずつ備えていればよいが、固定ブロック部と揺動ブロック部の間に、揺動支持部と揺動ブロック部を多段に配置してもよい。これにより、各々の揺動ブロック部の揺動角度が小さい場合でも、全体として大きな揺動角度を得ることができ、可動範囲を拡げて、幅広い用途に用いることができる。尚、揺動支持部と揺動ブロック部を多段に配置する場合、各々の揺動ブロック部にＥＨＤポンプを内蔵してもよいが、外部に設けた１つのＥＨＤポンプから各々の揺動支持部に選択的に絶縁性流体を圧送して駆動することもできる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の揺動型アクチュエータであって、前記アクチュエータ部の前記揺動支持部が、前記固定ブロック部と前記揺動ブロック部の間を連結し前記駆動部の駆動によって選択的に上下動する一対の可動部を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）アクチュエータ部の揺動支持部が、固定ブロック部と揺動ブロック部の間を連結し駆動部の駆動によって選択的に上下動する一対の可動部を有するので、一対の可動部を互い違いに上下動させるだけで、揺動ブロック部を容易に揺動させることができ、動作の柔軟性、実用性に優れる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の揺動型アクチュエータであって、前記アクチュエータ部の前記揺動支持部が、一対の前記可動部の間に配設された中央回動部を備えた構成を有している。
この構成により、請求項２で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）アクチュエータ部の揺動支持部が、一対の可動部の間に配設された中央回動部を有するので、一対の可動部を互い違いに上下動させる際に、中央回動部を支点（揺動中心）として確実に揺動ブロック部を揺動させることができ、動作の安定性、確実性に優れる。
ここで、中央回動部としては、固定ブロック部に対して揺動ブロック部を回動自在に軸支するものが好適に用いられる。これにより、一対の可動部が駆動されて上下動する際に、揺動ブロック部をシーソーのように揺動させることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の揺動型アクチュエータであって、前記アクチュエータ部の前記揺動支持部が、前記固定ブロック部と前記揺動ブロック部の間を連結し前記駆動部の駆動によって上下動する可動部と、前記可動部と離間して配設された回動部を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）アクチュエータ部の揺動支持部が、固定ブロック部と揺動ブロック部の間を連結し駆動部の駆動によって上下動する可動部と、可動部と離間して配設された回動部を有するので、可動部を上下動させる際に、回動部を支点（揺動中心）として確実に揺動ブロック部を揺動させることができ、動作の安定性、確実性に優れる。
ここで、回動部は、中央回動部と同様に、固定ブロック部に対して揺動ブロック部を回動自在に軸支するものが好適に用いられる。回動部と可動部は離間していればよく、その距離（間隔）や配置は適宜、選択することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項２又は３に記載の揺動型アクチュエータであって、前記駆動部が、（ａ）前記絶縁性流体が充填された流体流路と、前記流体流路の両端部に形設され前記アクチュエータ部の前記揺動支持部の各々の前記可動部に連通する一対の流入出口と、前記流体流路の途中に形成され各々の前記流入出口に向かって流路面積が拡大する一対の拡開部と各々の前記拡開部において前記絶縁性流体を挟んで対向する壁面に配設されて対をなす前記電極を備えた双方向昇圧部と、を有する前記ＥＨＤポンプと、（ｂ）前記ＥＨＤポンプ内の前記双方向昇圧部の各々の前記拡開部において対をなす前記電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項２又は３で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）駆動部が、絶縁性流体が充填された流体流路と、流体流路の両端部に形設されアクチュエータ部の揺動支持部の各々の可動部に連通する一対の流入出口と、流体流路の途中に形成され各々の流入出口に向かって流路面積が拡大する一対の拡開部と各々の拡開部において絶縁性流体を挟んで対向する壁面に配設されて対をなす電極を備えた双方向昇圧部と、を有するＥＨＤポンプと、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部の各々の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部を備えているので、電圧印加部で、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部のいずれか一方の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加し、一方の流入出口から他方の流入出口に向かって絶縁性流体を移動させることができ、アクチュエータ部の揺動支持部の一対の可動部の内、一方の流入出口と連通する可動部を下方に移動させると共に、他方の流入出口と連通する可動部を上方に移動させて揺動ブロック部を揺動させることができ、動作の安定性、確実性に優れる。
（２）駆動部が、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部の各々の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部を有するので、双方向昇圧部の一対の拡開部のそれぞれにおいて対をなす電極間に交互に電圧を印加することにより、絶縁性流体の流れる向きを切替える（反転させる）ことができ、短時間で一対の可動部を互い違いに繰返し上下動させることが可能で、機能性、制御の容易性に優れる。
【００１３】
ここで、拡開部の形状や大きさなどは、適宜、選択することができる。電圧印加部は双方向昇圧部の各々の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加できるものであればよいが、スイッチングにより電圧を印加する電極を切替えるものが好適に用いられる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の揺動型アクチュエータであって、前記駆動部が、（ａ）前記絶縁性流体が充填された流体流路と、前記流体流路の一端部に形設され前記アクチュエータ部の前記揺動支持部の前記可動部に連通する流入出口と、前記流体流路の他端部に連設され前記絶縁性流体の一部が貯留されるタンク部と、前記流体流路の途中に形成され前記流入出口及び前記タンク部のそれぞれに向かって流路面積が拡大する一対の拡開部と各々の前記拡開部において前記絶縁性流体を挟んで対向する壁面に配設されて対をなす前記電極を備えた双方向昇圧部と、を有する前記ＥＨＤポンプと、（ｂ）前記ＥＨＤポンプ内の前記双方向昇圧部の各々の前記拡開部において対をなす前記電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項４で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）駆動部が、絶縁性流体が充填された流体流路と、流体流路の一端部に形設されアクチュエータ部の揺動支持部の可動部に連通する流入出口と、流体流路の他端部に連設され絶縁性流体の一部が貯留されるタンク部と、流体流路の途中に形成され流入出口及びタンク部のそれぞれに向かって流路面積が拡大する一対の拡開部と各々の拡開部において絶縁性流体を挟んで対向する壁面に配設されて対をなす前記電極を備えた双方向昇圧部と、を有するＥＨＤポンプと、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部の各々の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部を備えているので、電圧印加部で、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部のいずれか一方の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加し、流入出口とタンク部との間で絶縁性流体を移動させることができ、タンク部から流入出口に向かって絶縁性流体が移動した時には、流入出口と連通するアクチュエータ部の揺動支持部の可動部を上方に移動させ、流入出口からタンク部に向かって絶縁性流体が移動した時には、可動部を下方に移動させて、揺動ブロック部を揺動させることができ、動作の安定性、確実性に優れる。
（２）駆動部が、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部の各々の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部を有するので、双方向昇圧部の一対の拡開部のそれぞれにおいて対をなす電極間に交互に電圧を印加することにより、絶縁性流体の流れる向きを切替える（反転させる）ことができ、短時間で可動部を繰返し上下動させることが可能で、機能性、制御の容易性に優れる。
【００１５】
ここで、拡開部や電圧印加部は請求項５と同様なので、説明を省略する。
タンク部の形状は、適宜、選択することができる。また、タンク部の大きさは、電圧印加部によって最大電圧が印加された際に、流体流路内を移動する絶縁性流体の容量と同等以上に形成することにより、電圧印加部によって印加される電圧の大きさに比例した量の絶縁性流体を確実に移動させることができ、揺動ブロック部における揺動角度の制御の安定性、信頼性に優れる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の揺動型アクチュエータであって、前記駆動部の前記ＥＨＤポンプの前記流体流路の途中に、複数の前記双方向昇圧部が、直列に配設された構成を有している。
この構成により、請求項５又は６で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）駆動部のＥＨＤポンプの流体流路の途中に、複数の双方向昇圧部が、直列に配設されることにより、流体流路内を移動する絶縁性流体の圧力を高めて、可動部の移動量を増大することができ、高出力性、実用性、動作の確実性に優れる。
ここで、双方向昇圧部の数や配置は適宜、選択することができる。特に、流体流路を蛇行させた場合、多数の双方向昇圧部を高密度に集積して、小型化、軽量化を図ることができ、量産性、省スペース性、汎用性に優れる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の内いずれか１項に記載の揺動型アクチュエータであって、前記駆動部の前記ＥＨＤポンプが、前記アクチュエータ部の前記固定ブロック部に内蔵された構成を有している。
この構成により、請求項１乃至７の内いずれか１項で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）駆動部のＥＨＤポンプが、アクチュエータ部の固定ブロック部に内蔵されることにより、バルブや調整弁などが不要で、配管を簡素化することができ、小型、軽量で、省スペース性、取扱い性、汎用性に優れる。
【００１８】
本発明の請求項９に記載の揺動機構は、請求項１乃至８の内いずれか１項に記載の揺動型アクチュエータを用いた揺動機構であって、複数の前記揺動型アクチュエータの前記アクチュエータ部同士が、前記固定ブロック部と前記揺動ブロック部で直列に連結され多段化された構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部同士が、固定ブロック部と揺動ブロック部で直列に連結され多段化されることにより、可動域が大きく、脊椎などの多段に接続された関節の複雑な動きなどを再現することができ、柔軟性、汎用性、高出力性に優れる。
【００１９】
ここで、連結するアクチュエータ部の数は、揺動機構を採用するロボットなどの形状や大きさ、揺動機構の目的や用途などによって、適宜、選択することができる。複数の揺動型アクチュエータによって多段化された揺動機構は、小さな駆動エネルギーで広い可動域を実現することができ、柔軟性、省電力性に優れる。特に関節が多段に接続された脊椎などの動作を再現する際に好適に用いることができる。尚、アクチュエータ部を多段に連結する場合、途中の固定ブロック部と揺動ブロック部を兼用にして一方を省略することもできる。これにより、揺動機構を小型、軽量化することができ、汎用性に優れる。
また、連結するアクチュエータ部の揺動中心軸の方向は全てが同一である必要はない。一部のアクチュエータ部の揺動中心軸を他のアクチュエータ部の揺動中心軸と異なる方向に配置した場合、異なる複数の方向に揺動させて複雑な動作を行うことができ、機能性、汎用性に優れる。さらに、連結するアクチュエータ部の揺動中心軸を少しずつずらしながら連結した場合、揺動機構を捻るような動作を行うことができ、多様性に優れる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の揺動機構であって、直列に連結された複数の前記揺動型アクチュエータの前記アクチュエータ部の内の少なくとも１以上の前記アクチュエータ部の揺動中心軸が、他の前記アクチュエータ部の揺動中心軸と直角になるように配置された構成を有している。
この構成により、請求項９で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）直列に連結された複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部の内の少なくとも１以上のアクチュエータ部の揺動中心軸が、他のアクチュエータ部の揺動中心軸と直角になるように配置されることにより、一方向だけでなく直交する二方向の揺動運動を行うことができ、複雑な動作が実現可能で、機能性、汎用性に優れる。
（２）直列に連結された複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部の内の少なくとも１以上のアクチュエータ部の揺動中心軸が、他のアクチュエータ部の揺動中心軸と直角になるように配置されるので、上下方向と左右方向を組合せた複雑な揺動運動により、脊椎のような多段に接続された関節の動きを精度よく再現することができ、特に魚型や蛇型などのロボットの関節に好適に用いることができる。
【００２１】
ここで、複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部を直列に連結する際に、揺動中心軸が、他のアクチュエータ部の揺動中心軸と直角になるように配置するアクチュエータ部の数や配置は、揺動機構の用途や目的などに応じて、適宜、選択することができる。
【００２２】
本発明の請求項１１に記載のロボットは、請求項９又は１０に記載の揺動機構を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部が直列に連結され多段化された揺動機構を備えることにより、リンク機構、モータ、ギアなどを用いる必要がなく、複雑な配線や配管などが不要で、構造を簡素化、小型化して、多関節ロボットの駆動に用いることができ、特に、従来のアクチュエータでは困難であった脊椎などの多段に接続された関節の動作を再現することができ、実用性、機能性に優れる。
（２）ＥＨＤポンプで駆動される揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を備えることにより、外部駆動機器を必要とせず、小型で活動範囲が制限されることがなく、様々な姿勢を実現することができ、外部からの負荷に対しても柔軟に対応することが可能で、実用性、静音性、動作の安定性、省電力性に優れる。
【００２３】
ここで、この揺動機構は様々な多関節ロボットの駆動に用いることができ、特に、脊椎などの多段に接続された関節を有する魚型や蛇型などのロボットに好適に用いることができる。
揺動機構を揺動させることにより、魚型や蛇型などのロボットの動作を再現することができ、魚型ロボットを水中で移動させたり、蛇型ロボットを水中、水上或いは陸上などで移動させたりするための推進力を発生させることができる。
【００２４】
本発明の請求項１２に記載の移動体は、請求項９又は１０に記載の揺動機構を備え、前記揺動機構によって推進力を発生させて水上又は水中を移動する構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部が直列に連結され多段化された揺動機構を備え、その揺動機構によって推進力を発生させて水上又は水中を移動することができるので、外形を船舶や潜水艦或いは魚類や蛇などの形状に模して形成することにより、流体抵抗を低減して水上又は水中でのスムーズな移動を可能にすることができ、省力性に優れる。特に、魚類や蛇などの形状に模して形成した場合、周囲の水棲生物を刺激したり、警戒させたりすることなく、自然な状態で各種調査や観察、測量等の作業を効率的に行うことができ、実用性、機能性に優れる。
（２）ＥＨＤポンプで駆動される揺動型アクチュエータを用いた揺動機構によって推進力を発生させるので、スクリューやプロペラなどの推進手段が不要で、メンテナンス性に優れると共に、モータやギアなどを用いる必要がなく、構造を簡素化することができるだけでなく、静音性、省エネルギー性に優れる。
【００２５】
ここで、移動体の外形は、水上又は水中を移動する船舶や潜水艦或いは魚類や蛇などの各種の形状に形成することができる。移動体には揺動機構の他に、バッテリ、コントローラ、トランスなどを搭載（内蔵）することができる。また、移動体の外形を魚類や蛇などの形状に模して形成する場合、外皮は軟質の繊維強化プラスチックやゴム等で形成された弾性を有する被覆材からなるものが好適に用いられる。外皮を密閉することにより、内部に水が浸入することを防止し、揺動機構などを保護することができる。尚、ＥＨＤポンプで使用する絶縁性流体と同等の絶縁性を有する液体で移動体の内部を満たすようにしてもよい。これにより、移動体内部で発生する熱を空気よりも熱伝導率の高い液体に伝達して放熱することができ、移動体内部に熱が籠もらず、動作の安定性に優れる。また、移動体の内部を満たす液体の体積変化量が空気よりも少ないため、外部からの水圧に対しても変形が発生し難く、外形を維持して内部の揺動機構などを保護することができ、形状安定性、耐久性に優れる。
尚、移動体が魚型の場合、外皮には必要に応じて、胸びれ、腹びれ、背びれ、尾びれなどの形状を模した翼を設けることができる。これにより、大きな推進力を発生させることができ、水中移動動作の安定性、確実性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１における揺動型アクチュエータの模式斜視図
【図２】（ａ）実施の形態１における揺動型アクチュエータの模式正面図  （ｂ）実施の形態１における揺動型アクチュエータの模式側面図
【図３】図２（ｂ）のＡ−Ａ線矢視模式断面図
【図４】実施の形態１における揺動型アクチュエータのＥＨＤポンプの動作を説明する要部模式断面図
【図５】実施の形態１における揺動型アクチュエータの揺動動作を示す模式断面図
【図６】実施の形態１における揺動型アクチュエータのＥＨＤポンプの電極配置の一例を示す模式平面図
【図７】（ａ）実施の形態２における揺動型アクチュエータの模式斜視図  （ｂ）実施の形態１における揺動型アクチュエータの模式正面図
【図８】（ａ）実施の形態２における揺動型アクチュエータの揺動動作前の状態を示す模式断面図  （ｂ）実施の形態２における揺動型アクチュエータの揺動動作後の状態を示す模式断面図
【図９】（ａ）実施の形態３における揺動型アクチュエータの模式斜視図  （ｂ）実施の形態３における揺動型アクチュエータの模式正面図
【図１０】（ａ）実施の形態３における揺動型アクチュエータの揺動動作前の状態を示す模式断面図  （ｂ）実施の形態３における揺動型アクチュエータにおけるＥＨＤポンプの電極配置の一例を示す模式平面図
【図１１】実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を示す模式平面図
【図１２】実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構の構成を示すブロック図
【図１３】実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構の構成の第１の変形例を示すブロック図
【図１４】実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構の構成の第２の変形例を示すブロック図
【図１５】（ａ）実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を備えた移動体を示す要部断面模式平面図  （ｂ）実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を備えた移動体の変形例を示す要部断面模式平面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。尚、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における揺動型アクチュエータの模式斜視図であり、図２（ａ）は実施の形態１における揺動型アクチュエータの模式正面図であり、図２（ｂ）は実施の形態１における揺動型アクチュエータの模式側面図である。
図１及び図２中、１は実施の形態１における揺動型アクチュエータ、２は揺動型アクチュエータ１のアクチュエータ部、３は後述する駆動部のＥＨＤポンプが内蔵されるアクチュエータ部２の固定ブロック部、４は固定ブロック部３と間隔を空けて対向配置されたアクチュエータ部２の揺動ブロック部、５は固定ブロック部３と揺動ブロック部４の間に配設され固定ブロック部３に対して揺動ブロック部４を揺動自在に支持するアクチュエータ部２の揺動支持部、６は固定ブロック部３と揺動ブロック部４の間を連結し後述する駆動部の駆動によって選択的に上下動するベロフラムシリンダを用いた揺動支持部５の一対の可動部、７は一対の可動部６の間に配設された揺動支持部５の中央回動部、７ａは固定ブロック部３の前後２箇所に対向配置された中央回動部７の軸支部、７ｂは軸支部７ａの位置に対応して揺動ブロック部４の前後２箇所に対向配置された中央回動部７の支持片、７ｃは各々の軸支部７ａと支持片７ｂに貫設され固定ブロック部３に対して揺動ブロック部４を揺動自在に支持する中央回動部７の回転軸である。
【００２８】
次に、実施の形態１における揺動型アクチュエータの内部構造について説明する。
図３は図２（ｂ）のＡ−Ａ線矢視模式断面図である。
図３中、６ａは固定ブロック部３の上面に立設された可動部６のシリンダ部、６ｂは揺動ブロック部４の下面に垂設されシリンダ部６ａに上下動自在に保持された可動部６のピストン部、６ｃはシリンダ部６ａの内部に配設されピストン部６ｂの先端部に固定されて伸縮する可動部６のゴム部材、８はアクチュエータ部２の固定ブロック部３に内蔵された駆動部のＥＨＤポンプ、９は絶縁性流体が充填されたＥＨＤポンプ８の流体流路、１０ａ，１０ｂは流体流路９の両端部に形設されアクチュエータ部２の揺動支持部４の各々の可動部６に連通する一対の流入出口、１１は流体流路９の平坦状の壁面、１２ａ，１２ｂは壁面１１と対向して形成された流体流路９の傾斜状の壁面、１３ａ，１３ｂは平坦状の壁面１１と傾斜状の壁面１２ａ，１２ｂで挟まれることにより流体流路９の途中に形成され各々の流入出口１０ａ，１０ｂに向かって流路面積が拡大する一対の拡開部、１４は一対の拡開部１３ａ，１３ｂに共通するように流体流路９の平坦状の壁面１１に配設されたプラス側の電極、１５ａ，１５ｂは各々の拡開部１３ａ，１３ｂにおいて絶縁性流体を挟んで電極１４と対向するように各々の傾斜状の壁面１２ａ，１２ｂに配設されたＧＮＤ側の電極である。
電極１４と電極１５ａ，１５ｂは、各々の拡開部１３ａ，１３ｂにおいて絶縁性流体を挟んで対向する壁面１１と壁面１２ａ，１２ｂに配設されて対をなしている。この一対の拡開部１３ａ，１３ｂと電極１４，１５ａ，１５ｂを備えたものが１組の双方向昇圧部１６である。
【００２９】
次に、実施の形態１における揺動型アクチュエータのＥＨＤポンプの動作について説明する。
図４は実施の形態１における揺動型アクチュエータのＥＨＤポンプの動作を説明する要部模式断面図であり、図５は実施の形態１における揺動型アクチュエータの揺動動作を示す模式断面図である。
図４中、１７がＥＨＤポンプ８内の双方向昇圧部１６の各々の拡開部１３ａ，１３ｂにおいて対をなす電極１４，１５ａ間又は電極１４，１５ｂ間に選択的に電圧を印加するためのスイッチングを行う電圧印加部であり、ＥＨＤポンプ８と電圧印加部１７を合わせたものが揺動型アクチュエータ１の駆動部１７ａとなる。１８は電極１４，１５ａ間又は電極１４，１５ｂ間に印加する電圧を発生させるためのバッテリである。
ＧＮＤ側の電極１５ａ，１５ｂに対し、プラス側の電極１４を共通にすることにより、電圧印加及び電圧印加部１７による電圧印加の切替えを容易に行うことができ、量産性、制御の容易性に優れる。
駆動部１７ａの内、ＥＨＤポンプ８のみをアクチュエータ部２の固定ブロック部３に内蔵して、電圧印加部１７やバッテリ１８を外部に配置することにより、揺動型アクチュエータ１を小型化でき、揺動型アクチュエータ１を容易に多段化することができる。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、電圧印加部１７により電極１４，１５ａ間に電圧を印加した場合には、拡開部１３ａ側から拡開部１３ｂ側に向かって絶縁性流体が流れ、図４（ｂ）に示すように、電圧印加部１７により電極１４，１５ｂ間に電圧を印加した場合には、拡開部１３ｂ側から拡開部１３ａ側に向かって絶縁性流体が流れる。
図５は、図４（ａ）において、拡開部１３ａ側から拡開部１３ｂ側に向かって絶縁性流体が流れた場合の揺動型アクチュエータ１の揺動動作を示している。つまり、拡開部１３ａ側から拡開部１３ｂ側に向かって流れた絶縁性流体が流入出口１０ｂから流出することにより、その圧力で流入出口１０ｂと連通した右側の可動部６のピストン部６ｂが上方に移動すると共に、左側の可動部６のピストン部６ｂが下方に移動し、揺動ブロック部４は中央回動部７の回転軸７ｃを中心として揺動する。
よって、電圧印加部１７のスイッチングにより、絶縁性流体の流れる向きを簡単に切替えることができ、一対の可動部６，６を交互に上下動させて揺動型アクチュエータ１の揺動動作を行うことができる。
尚、揺動型アクチュエータ１のアクチュエータ部２は、固定ブロック部３と、揺動ブロック部４と、揺動支持部５を少なくとも１つずつ備えていればよいが、固定ブロック部３と揺動ブロック部４の間に、揺動支持部５と揺動ブロック部４を多段に配置してもよい。これにより、各々の揺動ブロック部４の揺動角度が小さい場合でも、全体として大きな揺動角度を得ることができ、可動範囲を拡げて、幅広い用途に用いることができる。
【００３１】
次に、実施の形態１における揺動型アクチュエータのＥＨＤポンプの電極配置の詳細について説明する。
図３乃至図５では、揺動型アクチュエータ１のＥＨＤポンプ８の動作原理を説明するために、最も簡素な電極配置を示したが、実際の揺動型アクチュエータ１において、ＥＨＤポンプ８で充分な出力（圧力）を発生させるためには、双方向昇圧部１６を直列に多段化することが好ましい。
図６は実施の形態１における揺動型アクチュエータのＥＨＤポンプの電極配置の一例を示す模式平面図である。
図６中、８ａは実施の形態１における揺動型アクチュエータ１の変形例のＥＨＤポンプ、９ａは蛇行して形成されたＥＨＤポンプ８ａの流体流路である。
図６に示すように、流体流路９ａの途中に複数の双方向昇圧部１６が、直列に配設されることにより、流体流路９ａ内を流れる絶縁性流体の圧力を高めることができ、実用的な揺動型アクチュエータ１を得ることができる。また、多数の双方向昇圧部１６を高密度に集積して、小型化、軽量化を図ることができ、量産性、省スペース性、汎用性に優れる。
尚、双方向昇圧部１６の配置はこれに限定されるものではなく、その数や配置は、適宜、選択することができる。
【００３２】
以上のように、本発明の実施の形態１における揺動型アクチュエータは構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）絶縁性流体中に対向配置されて対をなす電極間に電圧を印加することにより絶縁性流体に流れを発生させるＥＨＤ現象を利用したＥＨＤポンプで駆動されるので、コンプレッサ等の外部駆動機器や複雑な配管などを必要とせず、構造が簡素で、駆動源そのものを小型化することができ、量産性、省スペース性、省電力性に優れる。
（２）固定ブロック部と、固定ブロック部と間隔を空けて対向配置された揺動ブロック部と、固定ブロック部と揺動ブロック部の間に配設され固定ブロック部に対して揺動ブロック部を揺動自在に支持する揺動支持部と、を有するアクチュエータ部と、ＥＨＤポンプで発生させた絶縁性流体の流れによってアクチュエータ部の揺動支持部を駆動する駆動部を備えているので、機械的な駆動部を必要とせず、電極に選択的に電圧を印加するだけで揺動支持部を駆動して、揺動ブロック部を揺動させることができ、小型、軽量で動作の確実性、安定性に優れる。
（３）アクチュエータ部が、固定ブロック部と、固定ブロック部と間隔を空けて対向配置された揺動ブロック部と、固定ブロック部と揺動ブロック部の間に配設され固定ブロック部に対して揺動ブロック部を揺動自在に支持する揺動支持部を有することにより、固定ブロック部と揺動ブロック部のなす角度を変化させることができるので、各種ロボットなどの関節などの可動部分に組込んで揺動動作を行わせることができ、実用性、汎用性に優れる。
（４）アクチュエータ部の揺動支持部が、固定ブロック部と揺動ブロック部の間を連結し駆動部の駆動によって選択的に上下動する一対の可動部を有するので、一対の可動部を互い違いに上下動させるだけで、揺動ブロック部を容易に揺動させることができ、動作の柔軟性、実用性に優れる。
（５）アクチュエータ部の揺動支持部が、一対の可動部の間に配設された中央回動部を有するので、一対の可動部を互い違いに上下動させる際に、中央回動部を支点（揺動中心）として確実に揺動ブロック部を揺動させることができ、動作の安定性、確実性に優れる。
（６）駆動部が、絶縁性流体が充填された流体流路と、流体流路の両端部に形設されアクチュエータ部の揺動支持部の各々の可動部に連通する一対の流入出口と、流体流路の途中に形成され各々の流入出口に向かって流路面積が拡大する一対の拡開部と各々の拡開部において絶縁性流体を挟んで対向する壁面に配設されて対をなす電極を備えた双方向昇圧部と、を有するＥＨＤポンプと、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部の各々の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部を備えているので、電圧印加部で、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部のいずれか一方の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加し、一方の流入出口から他方の流入出口に向かって絶縁性流体を移動させることができ、アクチュエータ部の揺動支持部の一対の可動部の内、一方の流入出口と連通する可動部を下方に移動させると共に、他方の流入出口と連通する可動部を上方に移動させて揺動ブロック部を揺動させることができ、動作の安定性、確実性に優れる。
（７）駆動部が、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部の各々の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部を有するので、双方向昇圧部の一対の拡開部のそれぞれにおいて対をなす電極間に交互に電圧を印加することにより、絶縁性流体の流れる向きを切替える（反転させる）ことができ、短時間で一対の可動部を互い違いに繰返し上下動させることが可能で、機能性、制御の容易性に優れる。
（８）駆動部のＥＨＤポンプの流体流路の途中に、複数の双方向昇圧部が、直列に配設されることにより、流体流路内を移動する絶縁性流体の圧力を高めて、可動部の移動量を増大することができ、高出力性、実用性、動作の確実性に優れる。
（９）駆動部のＥＨＤポンプが、アクチュエータ部の固定ブロック部に内蔵されることにより、バルブや調整弁などが不要で、配管を簡素化することができ、小型、軽量で、省スペース性、取扱い性、汎用性に優れる。
【００３３】
（実施の形態２）
図７（ａ）は実施の形態２における揺動型アクチュエータの模式斜視図であり、図７（ｂ）は実施の形態１における揺動型アクチュエータの模式正面図であり、図８（ａ）は実施の形態２における揺動型アクチュエータの揺動動作前の状態を示す模式断面図であり、図８（ｂ）は実施の形態２における揺動型アクチュエータの揺動動作後の状態を示す模式断面図である。
図７において実施の形態２における揺動型アクチュエータ１ａが実施の形態１と異なるのは、揺動支持部５ａが中央回動部７を備えていない点である。
実施の形態２における揺動型アクチュエータ１ａは揺動支持部５ａが中央回動部７を備えていないが、図８（ａ）に示すように一対の可動部６，６のピストン部６ｂと、シリンダ部６ａの内部に配設されたゴム部材６ｃが密着固定されているので、一対の可動部６，６の上下動だけでも、図８（ｂ）に示すように揺動ブロック部４を揺動させることができ、揺動型アクチュエータ１ａの構造を簡素化することができ、量産性に優れる。
【００３４】
以上のように、本発明の実施の形態２における揺動型アクチュエータは構成されているので、実施の形態１の（１）乃至（４），（６）乃至（９）と同様の作用が得られる。
【００３５】
（実施の形態３）
図９（ａ）は実施の形態３における揺動型アクチュエータの模式斜視図であり、図９（ｂ）は実施の形態３における揺動型アクチュエータの模式正面図である。
図９において実施の形態３における揺動型アクチュエータ１ｂが実施の形態２と異なるのは、揺動支持部５ｂが一方の可動部６の代わりに、他方の可動部６と離間して配設された回動部１９を備えている点である。
図９中、１９ａは固定ブロック部３の前後２箇所に対向配置された回動部１９の軸支部、１９ｂは軸支部１９ａの位置に対応して揺動ブロック部４の前後２箇所に対向配置された回動部１９の支持片、１９ｃは各々の軸支部１９ａと支持片１９ｂに貫設され固定ブロック部３に対して揺動ブロック部４を揺動自在に支持する回動部１９の回転軸である。
【００３６】
次に、実施の形態３における揺動型アクチュエータの内部構造について説明する。
図１０（ａ）は実施の形態３における揺動型アクチュエータの揺動動作前の状態を示す模式断面図であり、図１０（ｂ）は実施の形態３における揺動型アクチュエータにおけるＥＨＤポンプの電極配置の一例を示す模式平面図である。
図１０（ａ）において実施の形態３における揺動型アクチュエータ１ｂのＥＨＤポンプ８ｂの基本構造が実施の形態１と異なるのは、流体流路９の一端部のみにアクチュエータ部２の揺動支持部５ｂの可動部６に連通する流入出口１０ａが形設されている点である。
そして、実際の揺動型アクチュエータ１ｂにおいて充分な出力（圧力）を発生させるためには、図１０（ｂ）に示すように、蛇行して形成した流体流路９ａの途中に複数の双方向昇圧部１６を直列に配設し、流体流路９ａの他端部に絶縁性流体の一部が貯留されるタンク部２０を連設したＥＨＤポンプ８ｃを用いることが好ましい。
【００３７】
実施の形態１と同様にＥＨＤポンプ８ｃを駆動することにより、絶縁性流体が流入出口１０ａとタンク部２０の間を移動する。タンク部２０側から流入出口１０ａ側に向かって絶縁性流体が流れた時には、流入出口１０ａと連通した可動部６のピストン部６ａが上方に移動し、流入出口１０ａ側からタンク部２０側に向かって絶縁性流体が流れた時には、可動部６のピストン部６ａが下方に移動するので、揺動ブロック部４は回動部１９の回転軸１９ｃを支点として揺動する。
可動部６の数を減らして揺動型アクチュエータ１ｂの構造を簡素化することができ、量産性に優れる。
尚、タンク部２０の形状は、適宜、選択することができる。また、タンク部２０の大きさは、ＥＨＤポンプ８ｃが最大電圧で駆動された際に、流体流路９ａ内を移動する絶縁性流体の容量と同等以上に形成することにより、駆動電圧の大きさに比例した量の絶縁性流体を確実に移動させることができ、揺動ブロック部４における揺動角度の制御の安定性、信頼性に優れる。
【００３８】
以上のように、本発明の実施の形態３における揺動型アクチュエータは構成されているので、実施の形態１の（１）乃至（３），（８），（９）と同様の作用に加え、以下の作用が得られる。
（１）アクチュエータ部の揺動支持部が、固定ブロック部と揺動ブロック部の間を連結し駆動部の駆動によって上下動する可動部と、可動部と離間して配設された回動部を有するので、可動部を上下動させる際に、回動部を支点（揺動中心）として確実に揺動ブロック部を揺動させることができ、動作の安定性、確実性に優れる。
（２）駆動部が、絶縁性流体が充填された流体流路と、流体流路の一端部に形設されアクチュエータ部の揺動支持部の可動部に連通する流入出口と、流体流路の他端部に連設され絶縁性流体の一部が貯留されるタンク部と、流体流路の途中に形成され流入出口及びタンク部のそれぞれに向かって流路面積が拡大する一対の拡開部と各々の拡開部において絶縁性流体を挟んで対向する壁面に配設されて対をなす前記電極を備えた双方向昇圧部と、を有するＥＨＤポンプと、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部の各々の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部を備えているので、電圧印加部で、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部のいずれか一方の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加し、流入出口とタンク部との間で絶縁性流体を移動させることができ、タンク部から流入出口に向かって絶縁性流体が移動した時には、流入出口と連通するアクチュエータ部の揺動支持部の可動部を上方に移動させ、流入出口からタンク部に向かって絶縁性流体が移動した時には、可動部を下方に移動させて、揺動ブロック部を揺動させることができ、動作の安定性、確実性に優れる。
（３）駆動部が、ＥＨＤポンプ内の双方向昇圧部の各々の拡開部において対をなす電極間に選択的に電圧を印加する電圧印加部を有するので、双方向昇圧部の一対の拡開部のそれぞれにおいて対をなす電極間に交互に電圧を印加することにより、絶縁性流体の流れる向きを切替える（反転させる）ことができ、短時間で可動部を繰返し上下動させることが可能で、機能性、制御の容易性に優れる。
【００３９】
（実施の形態４）
図１１は実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を示す模式平面図である。
図１１中、２１は実施の形態１で説明した複数の揺動型アクチュエータ１のアクチュエータ部２同士が、固定ブロック部３と揺動ブロック部４で直列に連結され多段化された実施の形態４における揺動機構である。
尚、図１１では揺動支持部５を省略した。
この揺動機構２１は、実施の形態２の揺動型アクチュエータ１ａ同士又は実施の形態３の揺動型アクチュエータ１ｂ同士を直列に連結しても形成することができるし、実施の形態１乃至３の揺動型アクチュエータ１，１ａ，１ｂを組合せても形成することができる。
尚、連結するアクチュエータ部２の数は、揺動機構２１を採用するロボットなどの形状や大きさ、揺動機構２１の目的や用途などによって、適宜、選択することができる。複数の揺動型アクチュエータ１によって多段化された揺動機構２１は、小さな駆動エネルギーで広い可動域を実現することができ、柔軟性、省電力性に優れる。特に関節が多段に接続された脊椎などの動作を再現する際に好適に用いることができる。尚、アクチュエータ部２を多段に連結する場合、途中の固定ブロック部３と揺動ブロック部４を兼用にして一方を省略することもできる。これにより、揺動機構２１を小型、軽量化することができ、汎用性に優れる。
また、連結するアクチュエータ部２の揺動中心軸の方向は全てが同一である必要はない。一部のアクチュエータ部２の揺動中心軸を他のアクチュエータ部２の揺動中心軸と異なる方向に配置した場合、異なる複数の方向に揺動させて複雑な動作を行うことができ、機能性、汎用性に優れる。さらに、連結するアクチュエータ部２の揺動中心軸を少しずつずらしながら連結した場合、揺動機構２１を捻るような動作を行うことができ、多様性に優れる。
【００４０】
次に、実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構のシステム構成について説明する。
図１２は実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構の構成を示すブロック図である。
図１２中、１８ａは揺動型アクチュエータ１を駆動するためのバッテリ１８の電圧を昇圧、変圧するためのトランス、２２は揺動機構２１全体を制御するコントローラである。
図１２において、揺動機構２１を構成する複数の揺動型アクチュエータ１の固定ブロック部３には、実施の形態１で説明したように、ＥＨＤポンプ８が内蔵されている（図３参照）。そして、コントローラ２２からの命令に従って制御される電圧印加部１７は、揺動型アクチュエータ１に内蔵されたＥＨＤポンプ８内の電極間に選択的に電圧を印加し、各々の揺動型アクチュエータ１を揺動させることができる。
【００４１】
次に、実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構の変形例について説明する。
図１３は実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構の構成の第１の変形例を示すブロック図であり、図１４は実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構の構成の第２の変形例を示すブロック図である。
図１３において、第１の変形例の揺動機構２１ａのシステム構成が実施の形態４と異なるのは、トランス１８ａが各々の揺動型アクチュエータ１に設けられている点である。これにより、バッテリ１８の電圧をトランス１８ａで上昇させる前に電圧印加部１７でスイッチングすることができるので、電圧印加部１７のスイッチング回路を小型化することができ、制御性、量産性に優れる。
【００４２】
図１４において、第２の変形例の揺動機構２１ｂのシステム構成が実施の形態４と異なるのは、揺動型アクチュエータ１にはＥＨＤポンプ８が内蔵されておらず、アクチュエータ部２のみが連結されている点と、電圧印加部１７を備えていない代わりに、各々のアクチュエータ部２とＥＨＤポンプ８を接続する流路の途中に配設されたバルブ１８ｂと、コントローラ２２からの命令に従って各々のバルブ１８ｂの開閉を制御するバルブ制御スイッチ１８ｃを備えており、バルブ１８ｂを選択的に開閉することにより、外部に設けた１つのＥＨＤポンプ８から各々のアクチュエータ部２に対して、選択的に絶縁性流体を圧送する構成となっている点である。これにより、揺動機構２１ｂを軽量化することができ、取扱い性、搬送性に優れる。
【００４３】
以上のように構成された実施の形態４における揺動機構を備えたロボットについて説明する。
揺動機構２１（２１ａ，２１ｂ）は各種ロボットの関節部に組込むことができる。例えば、揺動機構２１（２１ａ，２１ｂ）をロボットの腕部に組込んだ場合、多関節の腕部で柔軟な動作を行うことができ、狭い場所や入り組んだ場所において腕部を自由に動かして物を掴んだり、移動させたりすることが可能で、柔軟性、機能性に優れる。
また、揺動機構２１（２１ａ，２１ｂ）を魚型や蛇型などのロボットの脊椎部分に組込んだ場合、揺動機構２１（２１ａ，２１ｂ）を揺動させることにより、魚型や蛇型などのロボットの動作を再現することができ、機能性、水上、水中、陸上での移動動作の再現性に優れる。
【００４４】
次に、実施の形態４における揺動機構を備えたロボットを水上又は水中で移動する移動体として使用する場合について説明する。
図１５（ａ）は実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を備えた移動体を示す要部断面模式平面図であり、図１５（ｂ）は実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を備えた移動体の変形例を示す要部断面模式平面図である。
図１５（ａ）中、２５は実施の形態４における揺動機構２１が脊椎部分に組込まれた魚型の移動体、２６は軟質の繊維強化プラスチックやゴム等で形成された弾性を有する被覆材からなり、魚類の形状を模して形成された移動体２５の外皮である。尚、移動体２５には揺動機構２１の他に、前述のバッテリ１８、トランス１８ａ、コントローラ２２などが搭載（内蔵）される。
【００４５】
外皮２６を密閉することにより、移動体２５の内部に水が浸入することを防止し、揺動機構２１などを保護することができるが、移動体２５の内部をＥＨＤポンプで使用する絶縁性流体と同等の絶縁性を有する液体で満たすようにしてもよい。これにより、移動体２５内部で発生する熱を空気よりも熱伝導率の高い液体に伝達して放熱することができ、移動体２５内部に熱が籠もらず、動作の安定性に優れる。また、移動体２５の内部を満たす液体の体積変化量が空気よりも少ないため、外部からの水圧に対しても変形が発生し難く、外形を維持して内部の揺動機構２１などを保護することができ、形状安定性、耐久性に優れる。
図１５（ａ）に示すように、揺動機構２１を矢印ｘ方向に揺動させることにより、移動体２５を水中で移動させるための推進力を発生させることができる。
尚、移動体２５が魚型の場合、外皮２６には必要に応じて、胸びれ、腹びれ、背びれ、尾びれなどの形状を模した翼を設けることができる。これにより、大きな推進力を発生させることができ、水中移動動作の安定性、確実性に優れる。
移動体２５の形状は魚類に限定されるものではなく、その他の水棲生物や蛇などの形状を模してもよい。移動体２５を蛇型に形成した場合、水中だけでなく、水上や陸上でも移動させることができる。
【００４６】
次に、移動体の変形例について説明する。
図５（ｂ）において変形例の移動体２５ａが実施の形態４における移動体２５と異なるのは、揺動機構２１’の直列に連結された複数の揺動型アクチュエータ１の内の１つのアクチュエータ部２の揺動中心軸が、他のアクチュエータ部２の揺動中心軸と直角になるように配置されている点である。これにより、矢印ｘ方向だけでなく、それと直交する矢印ｙ方向にも揺動運動を行うことができ、水中での魚の複雑な動作を再現することができ、実用性、機能性に優れる。
尚、複数の揺動型アクチュエータ１のアクチュエータ部２を直列に連結する際に、揺動中心軸が、他のアクチュエータ部２の揺動中心軸と直角になるように配置するアクチュエータ部２の数や配置は、揺動機構２１’の用途や目的などに応じて、適宜、選択することができる。
【００４７】
以上のように、本発明の実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部同士が、固定ブロック部と揺動ブロック部で直列に連結され多段化されることにより、可動域が大きく、脊椎などの多段に接続された関節の複雑な動きなどを再現することができ、柔軟性、汎用性、高出力性に優れる。
（２）直列に連結された複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部の内の少なくとも１以上のアクチュエータ部の揺動中心軸が、他のアクチュエータ部の揺動中心軸と直角になるように配置した場合、一方向だけでなく直交する二方向の揺動運動を行うことができ、複雑な動作が実現可能で、機能性、汎用性に優れる。
（３）直列に連結された複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部の内の少なくとも１以上のアクチュエータ部の揺動中心軸が、他のアクチュエータ部の揺動中心軸と直角になるように配置された場合、上下方向と左右方向を組合せた複雑な揺動運動により、脊椎のような多段に接続された関節の動きを精度よく再現することができ、特に魚型や蛇型などのロボットの関節に好適に用いることができる。
【００４８】
以上のように、本発明の実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を備えたロボットは構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部が直列に連結され多段化された揺動機構を備えることにより、リンク機構、モータ、ギアなどを用いる必要がなく、複雑な配線や配管などが不要で、構造を簡素化、小型化して、多関節ロボットの駆動に用いることができ、特に、従来のアクチュエータでは困難であった脊椎などの多段に接続された関節の動作を再現することができ、実用性、機能性に優れる。
（２）ＥＨＤポンプで駆動される揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を備えることにより、外部駆動機器を必要とせず、小型で活動範囲が制限されることがなく、様々な姿勢を実現することができ、外部からの負荷に対しても柔軟に対応することが可能で、実用性、静音性、動作の安定性、省電力性に優れる。
【００４９】
以上のように、本発明の実施の形態４における揺動型アクチュエータを用いた揺動機構を備えた移動体は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）複数の揺動型アクチュエータのアクチュエータ部が直列に連結され多段化された揺動機構を備え、その揺動機構によって推進力を発生させて水中を移動することができるので、外形を魚類の形状に模して形成することにより、流体抵抗を低減して水中でのスムーズな移動を可能にすることができ、省力性に優れる。また、周囲の水棲生物を刺激したり、警戒させたりすることなく、自然な状態で各種調査や観察、測量等の作業を効率的に行うことができ、実用性、機能性に優れる。
（２）ＥＨＤポンプで駆動される揺動型アクチュエータを用いた揺動機構によって推進力を発生させるので、スクリューやプロペラなどの推進手段が不要で、メンテナンス性に優れると共に、モータやギアなどを用いる必要がなく、構造を簡素化することができるだけでなく、静音性、省エネルギー性に優れる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、機械的な駆動部を必要としない簡素な構造で、電極に選択的に電圧を印加するだけで揺動動作を行うことができ、小型、軽量で柔軟性、省電力性、量産性に優れた揺動型アクチュエータの提供を目的とする。また、この揺動型アクチュエータを用いることにより、可動域が大きく、脊椎などの多段に接続された関節の複雑な動きなどを再現することができる柔軟性、汎用性、高出力性に優れた揺動機構の提供を目的とする。さらに、この揺動機構を備えることにより、外部駆動機器を必要とせず、小型で活動範囲が制限されることがなく、外部からの負荷に対しても柔軟に対応することができ、実用性、静音性、動作の安定性に優れたロボット並びにスクリューやプロペラなどの推進手段の代わりにこの揺動機構を備えることにより、外部駆動機器を用いることなく推進力を発生させて水上や水中をスムーズに移動することができる静音性、省エネルギー性に優れた移動体の提供を行うことができ、各種ロボット等の用途拡大などに貢献することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１，１’，１ａ，１ｂ  揺動型アクチュエータ
２  アクチュエータ部
３  固定ブロック部
４  揺動ブロック部
５，５ａ，５ｂ  揺動支持部
６  可動部
６ａ  シリンダ部
６ｂ  ピストン部
６ｃ  ゴム部材
７  中央回動部
７ａ，１９ａ  軸支部
７ｂ，１９ｂ  支持片
７ｃ，１９ｃ  回転軸
８，８ａ，８ｂ，８ｃ  ＥＨＤポンプ
９，９ａ  流体流路
１０ａ，１０ｂ  流入出口
１１，１２ａ，１２ｂ  壁面
１３ａ，１３ｂ  拡開部
１４，１５ａ，１５ｂ  電極
１６  双方向昇圧部
１７  電圧印加部
１７ａ  駆動部
１８  バッテリ
１８ａ  トランス
１８ｂ  バルブ
１８ｃ  バルブ制御スイッチ
１９  回動部
２０  タンク部
２１，２１’，２１ａ，２１ｂ  揺動機構
２２  コントローラ
２５，２５ａ  移動体
２６  外皮
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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