(57)【要約】【課題】ロボット等の関節部を駆動源の出力制御によらずに駆動することを可能とするアクチュエータを提供する。【解決手段】基部側の関節部材９ａ〜９ｅにヒンジ１１を介して可動側の関節部材９ｂ〜９ｅが揺動自在に結合された関節部７ａ〜７ｄを駆動するアクチュエータであって、基部側及び可動側の関節部材９ａ〜９ｅにわたって走行駆動されるベルト２５を有する無端体ユニット１７と、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅに設けられ電圧の印加に応じてベルト２５の一部を引き付けてベルト２５の走行に抵抗を与える抵抗付与部１９とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部側の関節部材にヒンジを介して可動側の関節部材が揺動自在に結合された関節部を駆動するアクチュエータであって、
前記基部側及び可動側の関節部材にわたって走行駆動される無端体を有する無端体ユニットと、
前記可動側の関節部材に設けられ電圧の印加に応じて前記無端体の一部を引き付けて前記無端体の走行に抵抗を与える抵抗付与部と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載のアクチュエータであって、
前記無端体ユニットは、前記ヒンジに対する前記関節部材の揺動方向の両側にそれぞれ配置されて逆向きに走行駆動される一対の無端体を備え、
前記抵抗付与部は、前記一対の各無端体に対して設けられた、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２記載のアクチュエータであって、
前記無端体ユニットは、前記一対の無端体の対向部分を挟持する駆動ローラ及びピンチ・ローラを備え、前記駆動ローラによって前記一対の無端体を走行駆動する、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のアクチュエータであって、
前記無端体に張力を与えて自由走行時に前記基部側及び可動側の関節部材を基本姿勢とするテンショナーを備える、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のアクチュエータであって、
前記基部側及び可動側の関節部材間に設けられ該基部側及び可動側の関節部材を基本姿勢とする付勢部材を備える、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のアクチュエータであって、
前記基部側及び可動側の関節部材間に設けられ該基部側及び可動側の関節部材間の揺動を緩衝する緩衝部を備える、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のアクチュエータであって、
前記基部側及び可動側の関節部材間に設けられ該基部側及び可動側の関節部材間の揺動を規制するストッパーを備える、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のアクチュエータを備えた関節構造体であって、
前記基部側及び可動側の関節部材がヒンジを介して揺動自在に結合された関節部を有し、
前記アクチュエータが前記関節部の前記基部側の関節部材に対して前記可動側の関節部材を揺動させる、
ことを特徴とする関節構造体。
【請求項９】
請求項８記載の関節構造体であって、
複数の関節部材を直列に設け、隣接する関節部材がヒンジを介して揺動自在に結合されて関節部を構成し、
前記アクチュエータの無端体が、前記複数の関節部材にわたって走行駆動され、
前記アクチュエータの抵抗付与部が、各関節部での可動側となる関節部材に設けられた、
ことを特徴とする関節構造体。
【請求項１０】
請求項９記載の関節構造体を有する歩行機構であって、
歩行用の一対の脚部を、それぞれ歩行方向で前記可動側の関節部材が揺動する前記関節構造体で構成した、
ことを特徴とする歩行機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの指、腕、脚等の関節部に適用可能なアクチュエータ及びこれを用いた関節構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの指等の関節構造体の関節部を駆動するアクチュエータとしては、電動モータ及び減速機構を用いたもの、電動モータ及びワイヤーを用いたもの、或いはシリンダ装置を用いたもの等が知られている（例えば特許文献１〜３）。
【０００３】
これらのアクチュエータでは、駆動源である電動モータやシリンダ装置の出力制御に応じて直接的に関節部を駆動するため、複数の関節部を駆動する場合に関節部毎に駆動源を設ける必要があり、構造の複雑化を招く等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２０３８０号
【特許文献２】特開２００９−２９７８８９号
【特許文献３】国際公開第ＷＯ２０１０／００７７４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、駆動源の出力制御に応じて直接的に関節部を駆動していた点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のアクチュエータは、駆動源の出力制御によらずに関節部を駆動することを可能とするため、基部側の関節部材にヒンジを介して可動側の関節部材が揺動自在に結合された関節部を駆動するアクチュエータであって、前記基部側及び可動側の関節部材にわたって走行駆動される無端体を有する無端体ユニットと、前記可動側の関節部材に設けられ電圧の印加に応じて前記無端体の一部を引き付けて前記無端体の走行に抵抗を与える抵抗付与部とを備えたことを最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のアクチュエータでは、無端体が走行駆動されている状態で、抵抗付与部によって無端体の走行に電圧の印加に応じた抵抗を与えれば、無端体が抵抗付与部を介して対応する可動側の関節部材を引張ることができる。これにより、関節部材を揺動させて関節部を駆動することができる。
【０００８】
従って、本発明のアクチュエータでは、駆動源の出力制御によらず、抵抗付与部に対する電圧制御によって関節部を駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】関節構造体の本体部を示す斜視図である（実施例１）。
【図２】関節構造体を示す断面図である（実施例１）。
【図３】図２の関節構造体のアクチュエータに用いられる無端体ユニットの概略構成を示す斜視図である（実施例１）。
【図４】図２の関節構造体の一つの関節部材を示す拡大図である（実施例１）。
【図５】図４の関節部材に設けられた抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図５（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図５（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。
【図６】図２の関節構造体の動作を示す断面図である（実施例１）。
【図７】変形例に係り、抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図７（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図７（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。
【図８】他の変形例に係り、抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図７（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図７（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。
【図９】更に他の変形例に係り、抵抗付与部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図９（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図９（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。
【図１０】更に他の変形例に係り、抵抗付与部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図１０（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図１０（Ｂ）は、電圧が印可された状態である（実施例１）。
【図１１】関節構造体を示す断面図である（実施例２）。
【図１２】関節構造体を示す断面図である（実施例３）。
【図１３】関節構造体を示す断面図である（実施例４）。
【図１４】関節構造体を示す断面図である（実施例５）。
【図１５】関節構造体を適用した歩行機構を示す斜視図である（実施例６）。
【図１６】図１５の歩行機構を示す背面図である（実施例６）。
【図１７】図１５の歩行機構を示す側面図である（実施例６）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ロボット等の関節部を駆動源の出力制御によらずに駆動することを可能にするという目的を、揺動自在な基部側及び可動側の関節部材にわたって走行駆動される無端体を設け、無端体の走行に電圧の印加に応じて抵抗を与える抵抗付与部を可動側の関節部材に設けたアクチュエータにより実現した。
【００１１】
抵抗付与部による無端体への抵抗の付与には、電気レオロジー材料や電磁石を利用することができる。
【００１２】
かかるアクチュエータを利用した関節構造体は、基部側及び可動側の関節部材がヒンジを介して揺動自在に結合された関節部を有し、アクチュエータが関節部の基部側の関節部材に対して可動側の関節部材を揺動させる。
【００１３】
関節構造体が複数の関節部を有する場合は、複数の関節部材を直列に設け、隣接する関節部材がヒンジを介して揺動自在に結合されて関節部を構成する。アクチュエータは、無端体が複数の関節部材にわたって走行駆動され、抵抗付与部が各関節部での可動側となる関節部材に設けられる。
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
［関節構造体の構成］
図１は、実施例１に係る関節構造体の本体部を示す斜視図、図２は、実施例１に係る関節構造体を示す断面図である。
【００１６】
関節構造体１は、図１及び図２のように、本体部３と、アクチュエータ５とを備えている。本体部３は、ロボットの指等に適用可能な複数の関節部７ａ〜７ｄを有する多関節部材であり、アクチュエータ５によって関節部７ａ〜７ｄがそれぞれ駆動可能となっている。
【００１７】
本体部３は、複数の関節部材９ａ〜９ｅが直列に設けられ、隣接する関節部材９ａ及び９ｂ、９ｂ及び９ｃ、９ｃ及び９ｄ、９ｄ及び９ｅがヒンジ１１を介して揺動自在に結合されて各関節部７ａ〜７ｄが構成されている。各関節部７ａ〜７ｄにおいては、隣接する関節部材の一方（図１の左側）が基部側となり、同他方（図１の右側）が可動側となる。関節部材９ａは、本実施例において本体部３の基端部となっており、ロボット等に対して取り付けられる。関節部材９ｅは、本体部３の先端部となっている。
【００１８】
各関節部材９ａ〜９ｅは、中空状に構成されており、本体部３の延設方向の前後二箇所で一対の対向壁部１３，１５間にヒンジ１１が取り付けられている。なお、関節部材は、中実状に形成しても良い。
【００１９】
本実施例の対向壁部１３，１５は、同一形状の板状体であり、例えば金属等で構成されている。対向壁部１３，１５は、本体部３の延設方向の前後が山型に突出し、対向する突出部分間にヒンジ１１が取り付けられる。なお、関節部材９ａには、本体部３の延設方向の後部に突出する突出部分が形成されていない。
【００２０】
ヒンジ１１は、円筒又は円柱状のピンからなり、例えば金属等で構成されている。隣接する関節部材間では、ヒンジ１１が共用され、ヒンジ１１を支点とした関節部材相互の揺動が許容される。
【００２１】
アクチュエータ５は、無端体ユニット１７と、抵抗付与部１９とを備えている。
【００２２】
図３は、無端体ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【００２３】
無端体ユニット１７は、図２及び図３のように、本体部３の内部、つまり関節部材９ａ〜９ｅの対向壁部１３，１５間を通って設けられ、駆動ローラ２１と、従動ローラ２３と、無端体としてのベルト２５とを備える。
【００２４】
駆動ローラ２１は、例えば金属等で構成され、基端部の関節部材９ａの対向壁部１３，１５間に回転自在に取り付けられている。駆動ローラ２１は、スプロケット等を介して、駆動源としての電動モータ２７により回転駆動される。
【００２５】
従動ローラ２３は、例えば金属等で構成され、先端部の関節部材９ｅの対向壁部１３，１５間に回転自在に取り付けられている。
【００２６】
本実施例の駆動ローラ２１及び従動ローラ２３は、ヒンジ１１に対して関節部材９ａ〜９ｅの揺動方向の一側に偏倚し、且つ本体部３が直線状となっている基本姿勢において本体部３の延設方向で相互に重なる位置に設けられている。なお、駆動ローラ２１及び従動ローラ２３の位置は、関節構造体１の用途やそれに基づく本体部３の基本姿勢等に応じ、適宜設定することが可能である。
【００２７】
駆動ローラ２１及び従動ローラ２３間には、ベルト２５が巻回されている。これにより、ベルト２５は、全ての関節部材９ａ〜９ｅにわたって走行駆動される構成となっている。
【００２８】
本実施例のベルト２５は、導電性材料からなる無端ループ状であり、電気的に接地されている。ベルト２５の接地は、ブラシ等を利用して適宜行わせることが可能である。
【００２９】
ベルト２５の中間部は、各関節部材９ａ〜９ｅに設けられたガイド・ローラ２９により走行がガイドされる。また、ベルト２５は、テンショナー３１によって張力が与えられて緩みが防止されている。
【００３０】
テンショナー３１は、例えばバネ等の弾性部材で構成され、駆動ローラ２１を関節部材９ａに対して支持している。このテンショナー３１は、駆動ローラ２１を従動ローラ２３に対して本体部３の延設方向で離反するように付勢する。これにより、ベルト２５の自由走行時に本体部３（関節部材９ａ〜９ｅ）を基本姿勢とすることができる。
【００３１】
図４は、図２の一つの関節部材を示す拡大図である。図５は、図４の関節部材に設けられた抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図５（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図５（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。
【００３２】
抵抗付与部１９は、図２及び図４のように、各関節部７ａ〜７ｄにおいて可動側となる関節部材９ｂ〜９ｅにそれぞれ設けられている。各抵抗付与部１９は、全体として板状に構成されて関節部材９ｂ〜９ｅの対向壁部１３，１５間に固定され、無端体ユニット１７のベルト２５の一部表面に対向している。本実施例の抵抗付与部１９は、関節部材９ｂ〜９ｅの揺動方向の一方の縁部に位置している。
【００３３】
抵抗付与部１９は、図４のように、絶縁層部３３と吸着層部３５とで構成されている。
【００３４】
絶縁層部３３は、電気絶縁性を有する板状体からなる。この絶縁層部３３は、無端体ユニット１７のベルト２５に沿って関節部材９ｂ〜９ｅの対向壁部１３，１５間に固定されている。絶縁層部３３の表面には、吸着層部３５が積層されている。
【００３５】
吸着層部３５は、図５（Ａ）のように、電気絶縁媒体３７に複数の電気レオロジー粒子３９を分散させた電気レオロジー材料の板状体からなる。なお、吸着層部３５は、導電性材料で構成することも可能である。この場合は、無端体ユニット１７のベルト２５が電気レオロジー材料で構成される。
【００３６】
電気絶縁媒体３７は、例えば粘着性のないフッ素系樹脂やシリコン樹脂等からなり、電気レオロジー粒子３９は、例えばシリカゲルやカーボン等の固体粒子からなる。
【００３７】
吸着層部３５の裏面には、銅等の導電性金属からなる電極４１が取り付けられている。電極４１は、電圧源４３に接続されている。これにより、電圧源４３は、無端体ユニット１７のベルト２５と吸着層部３５（抵抗付与部１９）との間に対し、スイッチ４５を通じて電圧の印加及びその解除が切り替え可能となっている。電極４１の裏面側は、絶縁層部３３に取り付けられている。
【００３８】
吸着層部３５の表面は、対向する無端体ユニット１７のベルト２５に摺接する摺接面４７を構成している。摺接面４７では、電気レオロジー粒子３９の断面からなる吸着面４９が外部に露出している。なお、本実施例の吸着面４９は、摺接面４７と面一となっている。
【００３９】
この吸着面４９は、図５（Ｂ）のように、吸着層部３５とベルト２５との間の電圧の印加時にも摺接面４７上で外部に露出して保持され、電気力によってベルト２５に対する吸着力を発生する。
【００４０】
具体的には、吸着層部３５の電極４１とベルト２５との間で生じる電気力線により、吸着層部３５の吸着面４９に電気力によってベルト２５に対する吸着力が生じる。かかる吸着力は、マクスウェル応力によって生じていると考えられる。
【００４１】
これにより、抵抗付与部１９は、電圧の印加に応じてベルト２５の一部を引き付けてベルト２５の走行に抵抗を与える構成となっている。
【００４２】
電圧が印可されていない平常状態においては、図５（Ａ）のように、吸着面４９による吸着力が生じず、吸着面４９を含む摺接面４７がベルト２５の自由な走行を許容する。
［関節構造体の動作］
図６は、図２の関節構造体の動作を示す断面図である。
【００４３】
本実施例の関節構造体１は、例えばロボットの指として対象物を把持する場合等に、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）のように、関節部７ａ〜７ｄがアクチュエータ５により駆動されて曲げられる。
【００４４】
具体的には、まず、図２の基本姿勢において、アクチュエータ５の無端体ユニット１７のベルト２５を電動モータ２７によって走行駆動させておく。この状態で、駆動対象となる関節部７ａ〜７ｄの何れか一つ又は複数において、可動側となる関節部材９ｂ〜９ｅを揺動させる。
【００４５】
具体的には、関節部７ａ〜７ｄの何れか一つ又は複数において、可動側となる関節部材９ｂ〜９ｅに取り付けられたアクチュエータ５の抵抗付与部１９と無端体ユニット１７のベルト２５との間に電圧を印加する。
【００４６】
これにより、図５（Ｂ）のように、抵抗付与部１９の吸着層部３５の吸着面４９により摺接面４７にベルト２５に対する吸着力が生じて、ベルト２５の走行に抵抗が与えられる。
【００４７】
結果として、ベルト２５は、走行に与えられた抵抗に基づく抵抗付与部１９のせん断力と電動モータ２７による走行駆動力とに応じ、抵抗付与部１９の摺接面４７、吸着層部３５、絶縁層部３３を介し、駆動対象の関節部（７ａ〜７ｄ）における可動側の関節部材（９ｂ〜９ｅ）を引張ることができる。
【００４８】
なお、ベルト２５の一部を摺接面４７に吸着力で固定すれば、動作を安定させることができる。吸着力は、電圧の変化に応じて変化させることができる。
【００４９】
かかる引張りに応じ、可動側の関節部材（９ｂ〜９ｅ）がヒンジ１１を介して選択的に基部側の関節部材（９ａ〜９ｄ）に対して揺動し、関節構造体１が曲がる。
【００５０】
このように関節部７ａ〜７ｄは、アクチュエータ５により必要に応じて選択的に駆動され、関節部材９ｂ〜９ｅを選択的に揺動させて関節構造体１を曲げることができる。
【００５１】
例えば、図６（Ａ）のように関節部７ｄが駆動される場合は、可動側の関節部材９ｅが基部側の関節部材９ｄに対して揺動して関節構造体１が曲げられる。
【００５２】
また、図６（Ｂ）のように更に関節部７ｃが駆動された場合は、関節部７ｄで基部側であった関節部材９ｄも、関節部７ｃで可動側となって基部側の関節部材９ｃに対して揺動する。
【００５３】
同様に、図６（Ｃ）のように更に関節部７ｂが駆動された場合は、関節部材９ｃが関節部材９ｂに対して揺動し、図６（Ｄ）のように更に関節部７ａが駆動された場合は、関節部材９ｂが関節部材９ａに対して揺動する。
【００５４】
なお、関節構造体１では、図６（Ａ）〜（Ｄ）のように、先端側の関節部７ｄ〜７ａから順次駆動する必要はなく、上述のように関節部７ａ〜７ｄの何れか一つ又は複数を必要に応じて適宜駆動することが可能である。
【００５５】
ただし、相対的に先端側の関節部、例えば関節部７ｄと、相対的に基部側の関節部、例えば関節部７ｃとの双方を駆動する場合は、図６（Ｂ）のように先端側の関節部７ｄを駆動した後に基部側の関節部７ｂを順次駆動する必要がある。
【００５６】
各関節部７ａ〜７ｄの駆動時には、抵抗付与部１９に対する電圧の印加と、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅの揺動をベルト２５の走行駆動を継続させることで維持される。このため、例えば関節構造体１を用いて対象物を把持する際等には、対象物に対して圧力をかけ続けることができ、対象物の落下等を抑制することができる。
【００５７】
このとき、アクチュエータ５の抵抗付与部１９及びベルト２５間の電圧及びベルト２５の走行駆動力を調整すれば、対象物に対する圧力の制御が可能である。
【００５８】
関節構造体１（揺動した可動側の関節部材９ｂ〜９ｅ）を基本姿勢に戻す際は、関節部７ａ〜７ｄの抵抗付与部１９に対する電圧の印加を解除すればよい。これにより、ベルト２５は、自由走行状態となり、テンショナー３１により与えられる張力によって関節構造体１（揺動した可動側の関節部材９ｂ〜９ｅ）を基本姿勢とすることができる。
［実施例１の効果］
本実施例のアクチュエータ５は、基部側の関節部材９ａ〜９ｄにヒンジ１１を介して可動側の関節部材９ｂ〜９ｅが揺動自在に結合された関節部７ａ〜７ｄを駆動するアクチュエータであって、基部側及び可動側の関節部材９ａ〜９ｅにわたって走行駆動されるベルト２５を有する無端体ユニット１７と、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅに設けられ電圧の印加に応じてベルト２５の一部を引き付けてベルト２５の走行に抵抗を与える抵抗付与部１９とを備えている。
【００５９】
従って、本実施例のアクチュエータ５では、ベルト２５を走行駆動している状態で、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅの抵抗付与部１９により電圧の印加に応じてベルト２５の走行に抵抗を与えれば、ベルト２５が抵抗付与部１９を介して対応する可動側の関節部材を引張ることで揺動させることができる。
【００６０】
このため、本実施例のアクチュエータ５では、駆動源である電動モータ２７の出力制御によらず、抵抗付与部１９に対する電圧制御によって関節部７ａ〜７ｄを駆動することが可能となる。
【００６１】
結果として、本実施例のアクチュエータ５では、電動モータ２７はベルト２５を走行駆動するために一つ設ければよく、構造の簡素化や軽量化等を図ることができる。特に、複数の関節部７ａ〜７ｄを駆動する場合には、駆動源に代えて関節部７ａ〜７ｄに抵抗付与部１９をそれぞれ設ければよいので、構造の簡素化や軽量化等の上で有利である。
【００６２】
また、本実施例のアクチュエータ５では、上述のように駆動源である電動モータ２７の出力制御によらずに抵抗付与部１９に対する電圧制御によって関節部７ａ〜７ｄを駆動することが可能となるので、関節部７ａ〜７ｄの駆動後に可動側の関節部材９ｂ〜９ｅを容易に基本姿勢に戻すことができる。
【００６３】
すなわち、従来のように駆動源の出力制御によって関節部を駆動する場合は、可動側の関節部材を基本姿勢に戻す際も駆動源の出力制御を行う必要がある。
【００６４】
これに対し、本実施例のアクチュエータ５では、抵抗付与部１９に対する電圧の印加を解除すれば、関節部材９ｂ〜９ｅを自由に揺動させることができるので、バネのような付勢部材等を用いることで関節部材９ｂ〜９ｅを容易に基本姿勢に戻すことができる。また、そのような付勢部材を用いれば、関節構造体１を曲げない待機状態において、関節部材９ｂ〜９ｅの基本姿勢を保持するのにも有効である。
【００６５】
本実施例のアクチュエータ５では、ベルト２５に張力を与えて自由走行時に可動側の関節部材９ｂ〜９ｅを基本姿勢とするテンショナー３１を備える。
【００６６】
従って、アクチュエータ５では、ベルト２５のたるみを防止するテンショナー３１を利用して、関節部材９ｂ〜９ｅを容易且つ確実に基本姿勢に戻すこと及び基本姿勢の保持が可能となる。
【００６７】
抵抗付与部１９は、電気レオロジー材料及び導電性材料の一方で構成されてベルト２５に対する摺接面４７を有し、ベルト２５は、電気レオロジー材料及び導電性材料の他方で構成され、抵抗付与部１９は、ベルト２５との間に印可された電圧に応じてベルト２５の一部を摺接面４７に吸着する。
【００６８】
従って、本実施例のアクチュエータ５では、容易且つ確実にベルト２５の走行に抵抗を与えて関節部７ａ〜７ｄを駆動することができると共に、より確実に構成の簡素化を図ることができる。
【００６９】
本実施例のアクチュエータ５を適用した関節構造体１は、複数の関節部材９ａ〜９ｅを直列に設け、隣接する関節部材がヒンジ１１を介して揺動自在に結合されて関節部７ａ〜７ｄを構成し、アクチュエータ５のベルト２５が複数の関節部材９ａ〜９ｅにわたって走行駆動され、アクチュエータ５の抵抗付与部１９が、各関節部７ａ〜７ｄでの可動側となる関節部材９ｂ〜９ｅに設けられた。
【００７０】
このため、関節構造体１では、複数の各関節部７ａ〜ｄの駆動を抵抗付与部１９の電圧制御により容易且つ確実に行うことができる。
【００７１】
また、関節部７ａ〜７ｄが駆動時には、抵抗付与部１９に対する電圧印加と、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅの揺動をベルト２５の走行駆動とを継続させることで維持される。このため、例えば関節構造体１を用いて対象物を把持する際等には、対象物に対して圧力をかけ続けることができ、対象物の落下等を抑制することができる。
【００７２】
関節構造体１では、各関節部７ａ〜７ｄにベルト２５に対する駆動源がないので、構造の簡素化や軽量化等が実現される。
【００７３】
なお、アクチュエータ５を有する関節構造体は、必ずしも複数の関節部７ａ〜７ｄが要求されず、少なくとも１つの関節部を有するものとして構成できる。
［変形例］
図７は、実施例１の変形例に係り、抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図７（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図７（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。
【００７４】
本変形例の抵抗付与部１９は、吸着層部３５が電気レオロジー材料からなり、摺接面４７に対する反対側面に一対の電極４１ａ，４１ｂを有している。抵抗付与部１９は、一対の電極４１ａ，４１ｂ間に電圧を印加することで摺接面４７にベルト２５を吸着する。
【００７５】
このように、本変形例では、抵抗付与部１９が、電気レオロジー材料で構成されて、ベルト２５に対する摺接面４７と、この摺接面４７に対する反対側面に少なくとも一対の電極４１ａ，４１ｂとを有し、一対の電極４１ａ，４１ｂ間に電圧を印加することで摺接面４７にベルト２５を吸着する。
【００７６】
従って、かかる変形例では、実施例１と同様の作用効果を奏することができるのに加え、ベルト２５を接地する必要がなく、構成を簡素化することができる。
【００７７】
図８は、実施例１の他の変形例に係り、抵抗付与部の吸着層部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図８（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図８（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。
【００７８】
図８の変形例では、抵抗付与部１９の吸着層部３５の電気レオロジー粒子３９が電圧の印加に応じて摺接面４７に対して出没する構成となっている。
【００７９】
吸着層部３５は、粘着性及び弾性を有する電気絶縁媒体３７に複数の電気レオロジー粒子３９を分散させて形成されている。
【００８０】
電気レオロジー粒子３９は、吸着層部３５の摺接面４７から突出した状態で保持され、電気レオロジー効果によって、電圧の印加時に吸着層部３５の内部に相対的に没入する。
【００８１】
この没入により、吸着層部３５は、その粘着性によって摺接面４７にベルト２５に対する物理的な吸着力及びそれによる抵抗を生じさせる。
【００８２】
かかる変形例でも、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００８３】
図９は、実施例１の更に他の変形例に係り、抵抗付与部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図９（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図９（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。
【００８４】
図９の変形例では、図９（Ａ）のように、抵抗付与部１９を電磁石５１とアーマチャ５３とで構成し、ベルト２５を非磁性体で構成したものである。
【００８５】
電磁石５１は、関節部材９ｂ〜９ｅの対向壁部１３，１５間に固定されると共に電圧源４３に接続されている。アーマチャ５３は、電磁石５１に対してベルト２５を挟んで対向配置され、対向壁部１３，１５間で電磁石５１に対して近接離反可能に支持されている。
【００８６】
本変形例では、各関節部７ａ〜７ｄの駆動時に、図９（Ｂ）のように、電磁石５１が電圧を印加に応じて磁力を発生させ、磁力によって電磁石５１にアーマチャ５３を引き付ける。これにより、ベルト２５が電磁石５１とアーマチャ５３との間で挟持され、ベルト２５の走行に磁力に基づく抵抗が与えられる。
【００８７】
このように、本変形例の抵抗付与部１９は、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅに固定された電磁石５１と、この電磁石５１に対してベルト２５を挟んで対向配置された磁性体のアーマチャ５３とを備え、電磁石５１の電圧の印加に応じた磁力に基づいてベルト２５を電磁石５１とアーマチャ５３との間で挟持する。
【００８８】
従って、本変形例においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００８９】
図１０は、実施例１の更に他の変形例に係り、抵抗付与部の具体構造をベルトと共に示す概念図であり、図１０（Ａ）は、電圧が印可されていない状態、図１０（Ｂ）は、電圧が印可された状態である。
【００９０】
図１０の変形例では、図９の変形例に対してアーマチャ５３を省略し、ベルト２５を導電性材料による磁性体としたものである。
【００９１】
かかる変形例では、各関節部７ａ〜７ｂの駆動時に、図１０（Ｂ）のように、電磁石５１が電圧の印加に応じて磁力を発生させ、発生した磁力によってベルト２５を引き付ける。これにより、ベルト２５の走行に磁力に基づく抵抗が与えられる。
【００９２】
このように、本変形例では、ベルト２５が、磁性体で構成され、抵抗付与部１９が、可動側の関節部材９ｂ〜９ｅに固定された電磁石５１であり、電磁石５１の電圧の印加に応じた磁力に基づいてベルト２５を吸着する。
【００９３】
従って、本変形例においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例２】
【００９４】
図１１は、実施例２に係る関節構造体を示す断面図である。なお、実施例２は、基本構成が実施例１と共通するため、対応する構成部分に同符号又は同符号にＡを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００９５】
本実施例の関節構造体１Ａでは、アクチュエータ５Ａの無端体ユニット１７Ａが一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂを備え、抵抗付与部１９Ａが一対の各ベルト２５Ａａ，２５Ａｂに対して設けられている。
【００９６】
ベルト２５Ａａ，２５Ａｂは、ヒンジ１１に対する関節部材９ａＡ〜９ｅＡの揺動方向の両側にそれぞれ配置されて逆向きに走行駆動されるようになっている。
【００９７】
なお、一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂは、対称な構成であるため、主に一方のベルト２５Ａａについて説明し、他方のベルト２５Ａｂについて同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００９８】
ベルト２５Ａａは、従動ローラ２３Ａ，５５間に巻き回されている。従動ローラ５５は、実施例１の駆動ローラ２１に代えて設けられている。この従動ローラ５５は、テンショナー３１により付勢されている。
【００９９】
本実施例の駆動ローラ２１Ａは、従動ローラ５５に対して関節構造体１Ａの延設方向前方側で関節部材９ａＡに設けられている。駆動ローラ２１Ａは、ピンチ・ローラ５７と対で設けられ、ピンチ・ローラ５７との間に一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂの対向部分の一部を挟持している。これにより、駆動ローラ２１Ａは、一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂを逆方向に走行駆動可能となっている。なお、ベルト２５Ａａ，２５Ａｂに対しては、それぞれ電動モータ２７を設けてもよい。
【０１００】
抵抗付与部１９Ａは、基本的に実施例１と同様の構成であるが、ベルト２５Ａａ，２５Ａｂの双方に対応して、各関節部材９ａＡ〜９ｅＡに一対ずつ設けられている。
【０１０１】
各一対の抵抗付与部１９Ａは、関節部材９ａＡ〜９ｅＡの揺動方向の両縁部で相互に対向配置され、摺接面４７，４７がベルト２５Ａａ，２５Ａｂにそれぞれ摺接している。
【０１０２】
本実施例では、図１１の二点鎖線で示すように、ヒンジ１１に対して揺動方向の両側に位置するベルト２５Ａａ，２５Ａｂ及び抵抗付与部１９Ａによって各関節部７ａＡ〜７ｄＡを駆動し、関節部材９ｂＡ〜９ｅＡを揺動方向の両側に揺動させて関節構造体１Ａを曲げることができる。
【０１０３】
また、本実施例では、関節部７ａＡ〜７ｄＡの内の複数を駆動する場合、駆動される関節部を逆方向に揺動させることができる。例えば、関節部７ｅＡを図１１の二点差線のように図中左側に揺動させ、他の関節部７ｂＡや７ｃＡを図１１の二点差線のように図中右側に揺動させることも可能である。
【０１０４】
このため、本実施例では、関節構造体１Ａの動きの自由度を向上させることができる。
【０１０５】
また、本実施例のベルト２５Ａａ，２５Ａｂは、対向部分を挟持する駆動ローラ２１Ａ及びピンチ・ローラ５７を備え、駆動ローラ２１Ａによって逆向きに走行駆動される。
【０１０６】
従って、一対のベルト２５Ａａ，２５Ａｂに対して駆動ローラ２１Ａを駆動するための単一の駆動源を設ければよく、構造の簡素化等を図ることができる。
【０１０７】
その他、本実施例においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。なお、実施例２においても、実施例１の変形例の構造を採用することができる。
【実施例３】
【０１０８】
図１２は、実施例３に係る関節構造体を示す断面図である。なお、実施例３は、基本構成が実施例１と共通するため、対応する構成部分に同符号又は同符号にＢを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。また、図１２では、アクチュエータの記載を省略してあるが、実施例１又は２のアクチュエータ５又は５Ａを適用すればよい。
【０１０９】
本実施例の関節構造体１Ｂは、各関節部７ａＢ〜７ｄＢにおいて、隣接する関節部材間に付勢部材としてのバネ６１を設けたものである。なお、付勢部材としては、ゴム等を用いることも可能である。
【０１１０】
バネ６１は、ねじりバネ、圧縮バネ、引張バネ、板バネ等、各種のバネを関節構造体１Ｂの用途や基本姿勢等に応じて適宜採用することができる。本実施例のバネ６１は、ねじりバネとして構成され、コイル状のバネ本体６３の両端にアーム６５ａ，６５ｂが設けられている。
【０１１１】
各関節部７ａＢ〜７ｄＢのバネ６１は、バネ本体６３内にヒンジ１１を挿通させ、一方のアーム６５ａが可動側の関節部材９ｂＢ〜９ｅＢに固定され、且つ他方のアーム６５ｂが基部側の関節部材９ａＢ〜９ｄＢに固定されている。これにより、バネ６１は、各関節部７ａＢ〜７ｄＢで隣接する関節部材を基本姿勢となるように付勢する。本実施例の基本姿勢は、実施例１と同様に、本体部３Ｂを直線状とするが、関節構造体１Ｂの用途等に応じて適宜設定される。
【０１１２】
本実施例の関節構造体１Ｂでは、アクチュエータのベルトを走行させなくても、バネ６１によって関節構造体１Ｂを基本姿勢に容易に戻すことができると共に、関節構造体１Ｂの待機状態において基本姿勢を容易に保持することができる。
【０１１３】
基本姿勢の保持においては、例えば、図１２のように関節構造体１Ｂを上向きで用いる場合、関節構造体１Ｂの倒れを防止することができる。また、図１２とは逆に関節構造体１Ｂを下向きで用いる場合は、関節構造体１Ｂが不用意に揺動してふらつくことを防止できる。
【０１１４】
その他、本実施例でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができ、また、実施例１と同様の変形例を適用することができる。
【実施例４】
【０１１５】
図１３は、実施例４に係る関節構造体を示す断面図である。なお、実施例４は、基本構成が実施例１と共通するため、対応する構成部分に同符号又は同符号にＣを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。また、図１３では、アクチュエータの記載を省略してあるが、実施例１又は２のアクチュエータ５又は５Ａを適用すればよい。
【０１１６】
本実施例の関節構造体１Ｃは、各関節部７ａＣ〜７ｄＣにおいて、隣接する関節部材間に緩衝部材としてのダンパー６７を設けたものである。
【０１１７】
ダンパー６７は、直動ダンパーや回転ダンパー等、各種のダンパーを関節構造体１Ｃの用途や基本姿勢等に応じて適宜採用することができる。本実施例のダンパー６７は、直動ダンパーとして構成され、シリンダ６９に対してロッド７１が出没するようになっている。
【０１１８】
各関節部７ａＣ〜７ｄＣのダンパー６７は、例えばロッド７１の端部が可動側の関節部材９ｂＣ〜９ｅＣに軸支され、シリンダ６９の端部が基部側の関節部材９ａＢ〜９ｄＢに軸支されている。これにより、ダンパー６７は、各関節部７ａ〜７ｄで可動側の関節部材９ｂＣ〜９ｅＣの揺動を緩衝することができる。
【０１１９】
本実施例では、関節構造体１Ｃを関節部７ａＣ〜７ｄＣの駆動によって曲げる際や外部からの急激な力によって強制的に曲げられる際等に、可動側の関節部材９ｂＣ〜９ｅＣの揺動をダンパー６７によって緩衝することができる。このため、関節構造体１Ｃの動作速度を調節して、動作の安定性や確実性を向上できる。
【０１２０】
また、ダンパー６７は、関節構造体１Ｃの動作開始時や停止時の振動を抑制することもでき、より確実に関節構造体１Ｃの動作の安定性や確実性を向上できる。
【０１２１】
また、実施例３のバネ６１を更に採用すれば、バネ６１と共に関節部材９ｂＣ〜９ｅＣの揺動を緩衝すること等ができ、ダンパー６７による効果とバネ６１による効果とを相乗的に高めることができる。
【０１２２】
その他、本実施例でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができ、また、実施例１と同様の変形例を適用することができる。
【実施例５】
【０１２３】
図１４は、実施例５に係る関節構造体を示す側面図である。なお、実施例５は、基本構成が実施例１と共通するため、対応する構成部分に同符号又は同符号にＤを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。また、図１４では、アクチュエータの記載を省略してあるが、実施例１又は２のアクチュエータ５又は５Ａを適用すればよい。
【０１２４】
本実施例では、関節構造体１Ｄが三つの関節部材９ａＤ〜９ｃＤによる二つの関節部７ａＤ及び７ｂＤを有する場合を例示している。この関節構造体１Ｄでは、各関節部７ａＤ及び７ｂＤにおいて、隣接する関節部材の揺動範囲を規制するストッパー７３ａ，７３ｂが設けられている。
【０１２５】
ストッパー７３ａ，７３ｂは、それぞれ隣接する関節部材の一方に設けられた突起部７５と、隣接する関節部材の他方に設けられた突当部７７とからなっている。本実施例では、関節構造体１Ｄの中間部に位置する関節部材９ｂＤに、両関節部７ａＤ及び７ｂＤに対するストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５を設け、両端部に位置する関節部材９ａＤ，９ｃＤに、それぞれストッパー７３ａ，７３ｂの突当部７７を設けている。
【０１２６】
本実施例のストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５は、関節部材９ｂＤの対向壁部１３Ｄ，１５Ｄそれぞれに設けられている。なお、対向壁部１３Ｄ，１５Ｄは、対称な構成であるため、対向壁部１３Ｄについてのみ説明する。図１４においては、対向壁部１３Ｄを図示し、対向壁部１５Ｄについて符号のみを括弧書きで示す。
【０１２７】
ストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５は、対向壁部１３Ｄに対し、本体部３Ｄの延設方向の両側で一体に形成されている。これら突起部７５は、それぞれヒンジ１１に対する揺動方向の両側で、対向壁部１３Ｄの対角近傍に位置している。各突起部７５は、ブロック状に形成されており、対向壁部１３Ｄの表面から突出している。
【０１２８】
ストッパー７３ａ，７３ｂの突当部７７は、関節部材９ａＤ及び９ｃＤの突起部７５に対応する端縁部で構成されている。
【０１２９】
ストッパー７３ａの突当部７７は、本体部３Ｄの基本姿勢において、ストッパー７３ａの突起部７５に向けて関節部材９ａＤの端縁部を膨出させて形成されている。この突当部７７は、突起部７５に対して、本体部３Ｄの延設方向で間隔をあけて対向している。
【０１３０】
ストッパー７３ｂの突当部７７も同様に、本体部３Ｄの基本姿勢において、ストッパー７３ｂの突起部７５に向けて関節部材９ｃＤの端縁部を膨出させて形成され、本体部３Ｄの延設方向で突起部７５に間隔をあけて対向する。
【０１３１】
本実施例の関節構造体１Ｄでは、本体部３Ｄの延設方向の荷重を支える際に、ストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５及び突当部７７を相互に突き当てることができる。
【０１３２】
このため、本実施例の関節構造体１Ｄでは、相対的に大きな荷重であっても、関節部材９ｂＤ，９ｃＤの揺動範囲を規制して安定的に支えることが可能となる。従って、関節構造体１Ｄをロボットの脚部等の関節構造に適用することが可能となる。
【０１３３】
また、ストッパー７３ａ，７３ｂの突起部７５及び突当部７７が相互に突き当たることで、関節部材９ｂＤや９ｃＤが過度に揺動することを規制でき、アクチュエータの損傷を防止することができる。また、実施例３のバネ６１や実施例４のダンパー６７を更に採用した場合は、バネ６１やダンパー６７の損傷をも防止できる。
【０１３４】
その他、本実施例でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができ、また、実施例１と同様の変形例を適用することができる。
【実施例６】
【０１３５】
図１５は、実施例６に係る関節構造体を適用した歩行機構を示す斜視図、図１６は、同背面図、図１７は、同側面図である。なお、実施例６は、実施例１〜５と対応する構成部分に同符号又は同符号にＥを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【０１３６】
本実施例では、関節構造体１Ｅが歩行機構８３に適用され、歩行機構８３の一対の歩行用の脚部を、それぞれ関節構造体１Ｅによって構成している。本実施例の歩行機構８３は、矩形板状の連結ベース部８５に、脚部としての一対の関節構造体１Ｅが結合されている。
【０１３７】
各関節構造体１Ｅは、実施例５の関節構造体１Ｄに対して、上下逆向きに構成されている。なお、図１５〜図１７の例では、関節構造体１Ｅが四つの関節部材９ａＥ〜９ｄＥによる三つの関節部７ａＥ〜７ｃＥを有する場合であり、人間の脚部に対応した構成となっている。
【０１３８】
具体的には、基端部の関節部材９ａＥが連結ベース部８５に一体に結合され、下端部の関節部材９ａＥから下方に順次関節部材９ｂＥ〜９ｄＥがヒンジ１１により揺動自在に結合されている。関節部材９ｂＥ〜９ｄＥは、それぞれ脚部の大腿部、下腿部、足に対応し、関節部７ａＥ〜７ｃＥは、それぞれ股関節、膝、足首に対応する。
【０１３９】
かかる関節構造体１Ｅでは、関節部７ａＥ及び７ｂＥ間にストッパー７３ａＥ，７３ｂＥが設けられている。ストッパー７３ａＥ，７３ｂＥは、実施例３と同様に、突起部７５Ｅ及び突当部７７Ｅで構成されている。
【０１４０】
ただし、本実施例のストッパー７３ａＥ，７３ｂＥの突起部７５Ｅは、関節部材９ａＥ，９ｂＥに設けられ、突当部７７Ｅは、関節部材９ｂＥ及び９ｃＥに設けられている。
【０１４１】
これらストッパー７３ａＥ，７３ｂＥは、関節部材９ｂＤ，９ｃＤの揺動範囲を規制できる点で実施例３と同様である。特に、ストッパー７３ｂＥは、ヒンジ１１に対する揺動方向の一側、本実施例では歩行機構８３の歩行方向の前方側に位置しており、ストッパー７３ａＥは、ヒンジ１１に対する揺動方向の他側、本実施例では歩行機構８３の歩行方向の後方側に位置している。
【０１４２】
従って、関節部材９ｂＤ，９ｃＤの揺動範囲の規制を通じ、関節部７ａＥ及び７ｂＥを股関節及び膝と同様の可動範囲とすることができる。
【０１４３】
関節構造体１Ｅのアクチュエータ５Ｅは、図１７のように、実施例２のアクチュエータ５Ａを上下逆向きにした構成に略対応する。
【０１４４】
すなわち、関節構造体１Ｅでは、アクチュエータ５Ｅの無端体ユニット１７Ｅが一対のベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂを備え、抵抗付与部１９Ｅが一対の各ベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂに対して設けられている。
【０１４５】
ベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂは、それぞれ基端部の関節部材９ａＥに支持された従動ローラ５５Ｅと、下端部の関節部材９ｄＥに支持された従動ローラ２３Ｅとの間に巻き回されている。これらベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂは、関節部材９ａＥに支持された駆動ローラ２１Ｅ及びピンチ・ローラ５７Ｅに部分的に挟持され、駆動ローラ２１Ｅによって逆方向に走行駆動可能となっている。
【０１４６】
駆動ローラ２１Ｅは、図１６のように、電動モータ２７Ｅによって回転駆動される。電動モータ２７Ｅは、一対の関節構造体１Ｅ間に配置され、出力軸８７ａ，８７ｂが一対の関節構造体１Ｅの対向壁部１５Ｅに回転自在に支持されている。この出力軸８７ａ，８７ｂに一対の関節構造体１Ｅの駆動ローラ２１Ｅがそれぞれ結合されている。従って、電動モータ２７Ｅは、一対の関節構造体１Ｅの駆動ローラ２１Ｅを駆動する単一の駆動源となっている。
【０１４７】
かかる構成の歩行機構８３は、一対の脚部としての関節構造体１Ｅにおいてアクチュエータ５Ｅにより関節部７ａＥ〜７ｃＥを駆動し、それら関節構造体１Ｅを曲げながら歩行することができる。
【０１４８】
また、各関節構造体１Ｅは、実施例１で説明したように、電動モータ２７Ｅによってベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂを走行状態とさえしておけば、あとは抵抗付与部１９Ｅに対する電圧制御によって関節部７ａＥ〜７ｃＥを駆動することが可能である。
【０１４９】
結果として、一対の関節構造体１Ｅに対しても、電動モータ２７Ｅはベルト２５Ｅａ，２５Ｅｂを走行駆動するために一つ設ければよく、構造の簡素化や軽量化等を図ることができる。
【０１５０】
このように構成しても、歩行機構８３は、一対の関節構造体１Ｅの動作に対し、アクチュエータ５Ｅでの抵抗付与部１９Ｅの電圧制御を通じた複雑な制御ができ、確実な歩行を実現できる。
【０１５１】
また、本実施例の走行機構８３は、実施例５と同様、ストッパー７３ａＥ，７３ｂＥによって大きな荷重でも安定的に支えることができ、歩行型ロボットの脚部等として確実に適用できる。
【０１５２】
また、本実施例の歩行機構８３では、ストッパー７３ａＥ，７３ｂＥの配置を通じて人間の脚部を再現でき、歩行性能を向上することができる。
【０１５３】
その他、本実施例においても、上記実施例１〜５と同様の作用効果を奏することができ、また、実施例１と同様の変形例を適用することができる。
[その他]
実施例１〜６では、アクチュエータ及び間接構造体をロボットの指や脚部等に適用する場合を例について説明したが、本発明のアクチュエータ及び関節構造体は、駆動が必要な関節部を有する各種の構造体に広く適用することができる。例えば、クレーンや関節部での蛇行運動により走行する走行体等にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１  関節構造体
５  アクチュエータ
７ａ〜７ｂ  関節部
９ａ〜９ｅ  関節部材
１１  ヒンジ
１７  無端体ユニット
１９  抵抗付与部
２１，２１Ａ  駆動ローラ
２３，２３Ａ，５５  従動ローラ
２５，２５Ａａ，２５Ａｂ  ベルト
２７  電動モータ（駆動源）
３１  テンショナー
４７，４７Ａａ，４７Ａｂ  摺接面
５１  電磁石
５３  アーマチャ
５７  ピンチ・ローラ
【図１】
2015200349.tif 000003
【図２】
2015200349.tif 000004
【図３】
2015200349.tif 000005
【図４】
2015200349.tif 000006
【図５】
2015200349.tif 000007
【図６】
2015200349.tif 000008
【図７】
2015200349.tif 000009
【図８】
2015200349.tif 000010
【図９】
2015200349.tif 000011
【図１０】
2015200349.tif 000012
【図１１】
2015200349.tif 000013
【図１２】
2015200349.tif 000014
【図１３】
2015200349.tif 000015
【図１４】
2015200349.tif 000016
【図１５】
2015200349.tif 000017
【図１６】
2015200349.tif 000018
【図１７】
2015200349.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月18日(2015.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に隣接する複数の関節部材と、前記複数の関節部材をヒンジにより揺動自在に結合する複数の関節部とを備え、前記複数の関節部を選択的に駆動するアクチュエータであって、
前記複数の関節部材にわたって走行駆動される無端体を有した無端体ユニットと、
前記複数の関節部材にそれぞれ設けられ電圧の選択的な印加に応じて前記無端体の一部を引き付けて前記無端体の走行に抵抗を与える抵抗付与部と、
を備えたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１記載のアクチュエータであって、
前記無端体ユニットは、前記ヒンジに対する前記関節部材の揺動方向の両側にそれぞれ配置されて逆向きに走行駆動される一対の無端体を備え、
前記抵抗付与部は、前記一対の各無端体に対して設けられた、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２記載のアクチュエータであって、
前記無端体ユニットは、前記一対の無端体の対向部分を挟持する駆動ローラ及びピンチ・ローラを備え、
前記駆動ローラによって前記一対の無端体を走行駆動する、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のアクチュエータであって、
前記無端体に張力を与えて自由走行時に前記複数の関節部材を基本姿勢とするテンショナーを備える、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のアクチュエータであって、
前記複数の関節部材間に設けられ該複数の関節部材を基本姿勢とする付勢部材を備える、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のアクチュエータであって、
前記複数の関節部材間に設けられ該複数の関節部材間の揺動を緩衝する緩衝部を備える、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のアクチュエータであって、
前記複数の関節部材間に設けられ該複数の関節部材間の揺動を規制するストッパーを備える、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のアクチュエータを備えた関節構造体であって、
直列に隣接して設けた複数の関節部材と、
前記関節部材をヒンジにより揺動自在に結合した複数の関節部と、
前記複数の関節部材にわたって走行駆動される無端体を有した無端体ユニットと、
前記複数の関節部材にそれぞれ設けられ電圧の選択的な印加に応じて前記無端体の一部を引き付けて前記無端体の走行に抵抗を与える抵抗付与部と、
を備えたことを特徴とする関節構造体。
【請求項９】
請求項８記載の関節構造体を有する歩行機構であって、
歩行用の一対の脚部を、それぞれ歩行方向で前記可動側の関節部材が揺動する前記関節構造体で構成した、
ことを特徴とする歩行機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明のアクチュエータは、駆動源の出力制御によらずに関節部を駆動することを可能とするため、直列に隣接する複数の関節部材と、前記複数の関節部材をヒンジにより揺動自在に結合する複数の関節部とを備え、前記複数の関節部を選択的に駆動するアクチュエータであって、前記複数の関節部材にわたって走行駆動される無端体を有した無端体ユニットと、前記複数の関節部材にそれぞれ設けられ電圧の選択的な印加に応じて前記無端体の一部を引き付けて前記無端体の走行に抵抗を与える抵抗付与部とを備えたことを最も主要な特徴とする。