(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単で簡易軽量、かつメンテナンス性を向上させた収縮量検出手段を備えたアクチュエータを提供する。【解決手段】管状体の外側に、管状体全体を覆う編組み補強繊維体３４を配設し、管状体と編組み補強繊維体３４の両端開口部を一対の端部閉鎖部材で封止合着したアクチュエータ４０に、その収縮動作に対応する収縮量を検出する環状伸びセンサ３０を、管状体の外側の周方向に密着配置する。そして、管状体が径方向に拡大したとき、管状体の膨脹に追随して伸びる環状伸びセンサ３０のセンサ部３３の抵抗値変化を出力として取り出す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム状弾性材料からなる管状体部の外側に、その管状体部全体を覆う、有機または無機質の高張力繊維類の編組み補強繊維体部を配設し、前記管状体部および前記編組み補強繊維体部の両端開口部を一対の閉鎖部材で封止合着して、前記管状体部に流体を注入することで、その管状体部が径方向に拡大し、前記一対の閉鎖部材間の距離が減少して軸方向に引張力を発生させるアクチュエータであって、
前記一対の閉鎖部材間の距離が減少することによるアクチュエータの収縮動作に対応する収縮量を検出するための所定の出力を取り出すことができるセンサを、前記管状体部の外側の周方向に密着配置したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記センサは、前記所定の出力として、前記管状体部の径方向への拡大によって印加される外力に応じた変形による抵抗率の変化を電気的な信号として取り出すことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記センサは、前記外力に応じた変形により抵抗率が変化するセンサ部と、前記電気的な信号を取り出すための電極部とを備え、前記センサ部が当該アクチュエータの前記周方向のほぼ全周に渡って取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記センサは、前記外力に応じた変形により抵抗率が変化するセンサ部と、前記電気的な信号を取り出すための電極部と、前記センサ部と前記電極部とを結合する非導電性の連結部とを備え、前記センサ部が当該アクチュエータの前記周方向のほぼ１／２に渡って取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記センサ部は、導電材料を分散させたエラストマからなる部材を所定寸法に裁断して形成したことを特徴とする請求項３または４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記センサは、前記所定の出力として、前記管状体部の長手方向の収縮によって印加される外力に応じた変形による抵抗率の変化を電気的な信号として取り出すことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記センサは、印加される荷重により抵抗値が変化するセンサ部と、前記抵抗値の変化を電気的な信号として取り出すための電極部とを備え、前記センサ部は、前記管状体部の外面上において、当該アクチュエータの前記周方向の全周に渡って取り付けた非伸長性のベルト状部材と前記管状体部とで挟持されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を注入することで収縮を発生させるマッキベン型のアクチュエータ（人工筋肉）に関し、特に収縮量検知機能付きのアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より提案されているマッキベン（McKibben）型人工筋肉は、その端部から加圧流体（空気）を供給することで収縮力を発生させる人工筋肉であり、Pneumatic Artificial Muscles（PAM）と称されたり、あるいは、流体の注入により収縮力を発生させるアクチュエータとしての用途があることからニューマチック・アクチュエータ（Pneumatic Actuator）とも呼ばれる。
【０００３】
図９は、従来の人工筋アクチュエータの外観構造を模式的に示している。図９の人工筋アクチュエータ５００は、管状体５０１と、管状体５０１の外側に配置した編組み補強繊維体５０３と、管状体５０１および編組み補強繊維体５０３を固定するための端部閉鎖部材５０５ａ，５０５ｂとからなる。管状体５０１にはゴムまたはゴム状弾性材料が使用されるが、その他、これらと同様の弾性を有し、かつ、注入される流体を漏らさず圧力に耐える材料であれば、各種のプラスチック材料で代替してもよい。また、編組み補強繊維体５０３は、管状体５０１の内圧上昇による最大膨径時において静止角に至るような編組み構造を有しており、例えば、芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維、極細金属ワイヤの撚り線等の無機質高張力繊維類などが使用できる。
【０００４】
端部閉鎖部材５０５ａ，５０５ｂは、管状体５０１を軸（長手）方向の両側から気密に封止し、実質的に張力を発生する編組み補強繊維体５０３を固定しており、流体の注入部５０７と、駆動力を伝えるための連結部５１１ａ，５１１ｂを有する構成をとる。また、管状体５０１は気密を保てるような方法、例えば端部閉鎖部材５０５ａ，５０５ｂ各々の外周に溝を形成し、その溝を利用して管状体５０１の端部を、押さえリングを用いる等の方法で固定する。編組み補強繊維体５０３は、バインド５０９ａ，５０９ｂで固定するか、あるいは接着等の手段で固定する。
【０００５】
図９に示す人工筋アクチュエータの動作について簡単に説明する。注入部５０７より管状体５０１の内部空洞内に加圧流体（空気）を導入することにより、管状体５０１が直径方向に膨脹し、管状体５０１の周囲に形成された編組み補強繊維体５０３が径方向に変形する。管状体５０１の外側に配された編組み補強繊維体５０３の補強繊維体の繊維は、斜めに編んで形成されているため、編組み補強繊維体５０３の径方向への変形により、長手方向に大きな駆動力を発生する。よって、このような収縮時の駆動力を利用して人工筋をリンク機構に組み込むことで、流体の注入により所望の力を得る動作、例えば、人間の体に装着して筋力を補助するウエアラブルな装置等を実現できる。
【０００６】
このように空気で動作するマッキベン型のアクチュエータは、油圧シリンダを用いた往復運動アクチュエータやサーボモータに比べて、装置自体の重量が軽く、作動油の漏洩による環境汚染がない、構造が簡単で軽量でありながら高出力である等の優れた特徴を有している。しかしその反面、他の直線運動タイプのシリンダや角度を検知できるサーボモータと比較すると、収縮量を把握しにくいという課題がある。
【０００７】
マッキベン型人工筋においても、その収縮量を読み取る手段が提案されているが、流体圧力で収縮量を見る場合、無負荷のときと、大負荷の掛かっているときとでは力の釣り合うポイントがずれてしまい、収縮量を正しく読み取ることができないという問題がある。
【０００８】
例えば、特許文献１には、弱い引張ばねを用いた長さセンサ、および圧力センサを内蔵した流体圧式アクチュエータが開示されている。ここでは、アクチュエータ内部に制御基板ごとにセンサを内蔵することで、ホストコンピュータに長さ情報、および圧力情報を素早くフィードバックしている。また、特許文献２では、アクチュエータ内に光源と受光素子を組み込み、位置変位に対する光量変化をカウントすることで管状体の長手方向の収縮量変位（両閉鎖部材の相対変位量）を測定する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４３１０４３８号公報
【特許文献２】特公平７−０５４１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のようにアクチュエータの長さ等を検出するために、アクチュエータ一つ一つに制御回路ユニットを入れることは、大幅なコスト上昇となる。また、特許文献１では、アクチュエータ内部において軸方向に長さ測定用スプリングを通し渡していることから構造が複雑となり、ばねの張り圧調整や固定についての課題も生じるため、軽量、簡便を特徴とするマッキベン型人工筋の特徴を活かせないという問題がある。
【００１１】
一方、特許文献２は、アクチュエータ内部に（直線的に）受光素子等の測定部材を組み込むことで測定精度が向上するという利点はあっても製造が難しく、コスト高になる。また、特許文献２の構成では、エアーバック型アクチュエータの最大の利点である軽さや、横方向に曲げても問題がないという柔軟性を損なう構造となる。そして、最悪の場合、アクチュエータが伸長時（不動作時）に横向きの力を受けて曲がった場合、アクチュエータ内部の変位測定部分が破損するおそれがある。
【００１２】
このように特許文献１，２では、いずれもアクチュエータの管状体内部にセンサを設ける構成となっているため、測定精度を向上できても、製造時にセンサ周辺部を気密構造の内部に入れる必要があり、信号線や電源線の取り回し等も含めて構造や工程が複雑になり、さらには、センサの交換、調整を行うメンテナンス性に欠けるという問題がある。
【００１３】
また、特許文献１，２のように、センサをアクチュエータの軸に平行な方向に取り付けた場合、入力である注入流体量または圧力と、出力である伸縮量とが反比例する。また、ばね等の弾性体をセンサに使用すると、非動作時にもかかわらずセンサには常に最大荷重がかかり、ばね等が伸びている状態になってしまうため、長時間の安定性を維持するという観点からは問題が生じる。
【００１４】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、構造が簡単で簡易軽量、かつメンテナンス性を向上させた収縮量の検出手段を備えるアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
かかる目的を達成し、上述した課題を解決する一手段として、例えば、以下の構成を備える。すなわち、本発明は、ゴム状弾性材料からなる管状体部の外側に、その管状体部全体を覆う、有機または無機質の高張力繊維類の編組み補強繊維体部を配設し、前記管状体部および前記編組み補強繊維体部の両端開口部を一対の閉鎖部材で封止合着して、前記管状体部に流体を注入することで、その管状体部が径方向に拡大し、前記一対の閉鎖部材間の距離が減少して軸方向に引張力を発生させるアクチュエータであって、前記一対の閉鎖部材間の距離が減少することによるアクチュエータの収縮動作に対応する収縮量を検出するための所定の出力を取り出すことができるセンサを、前記管状体部の外側の周方向に密着配置したことを特徴とする。
【００１６】
例えば、前記センサは、前記所定の出力として、前記管状体部の径方向への拡大によって印加される外力に応じた変形による抵抗率の変化を電気的な信号として取り出すことを特徴とする。また、例えば、前記センサは、前記外力に応じた変形により抵抗率が変化するセンサ部と、前記電気的な信号を取り出すための電極部とを備え、前記センサ部が当該アクチュエータの前記周方向のほぼ全周に渡って取り付けられていることを特徴とする。また、例えば、前記センサは、前記外力に応じた変形により抵抗率が変化するセンサ部と、前記電気的な信号を取り出すための電極部と、前記センサ部と前記電極部とを結合する非導電性の連結部とを備え、前記センサ部が当該アクチュエータの前記周方向のほぼ１／２に渡って取り付けられていることを特徴とする。また、例えば、前記センサ部は、導電材料を分散させたエラストマからなる部材を所定寸法に裁断して形成したことを特徴とする。
【００１７】
さらに、例えば、前記センサは、前記所定の出力として、前記管状体部の長手方向の収縮によって印加される外力に応じた変形による抵抗率の変化を電気的な信号として取り出すことを特徴とする。また、例えば、前記センサは、印加される荷重により抵抗値が変化するセンサ部と、前記抵抗値の変化を電気的な信号として取り出すための電極部とを備え、前記センサ部は、前記管状体部の外面上において、当該アクチュエータの前記周方向の全周に渡って取り付けた非伸長性のベルト状部材と前記管状体部とで挟持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アクチュエータ（人工筋）の円周方向に収縮検知手段を設置することで、アクチュエータ（人工筋）が収縮する長手方向に検知手段を設置する方法に比べて、センサ部を含むセンサ全体として使用する材料が少なくて済み、構造が簡素化されることで、コスト低減・軽量化ができる。
【００１９】
また、アクチュエータの円周方向へのセンサの取り付けの際、取り付け位置はアクチュエータの中央部分に限定されず、例えば、管状体の固定部（管末端部）に近い部分を選択して取り付けることで、変位量の少ないセンサも利用できる。さらに、取り付け位置によって、変位させる量を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態例に係るアクチュエータ（人工筋）を外観を示す図である。
【図２】本実施の形態例に係るアクチュエータの収縮動作に対応する収縮量を検出するセンサの一例を示す図である。
【図３】本実施の形態例の実施例１に係るアクチュエータにおける収縮量の検出動作を説明するための図である。
【図４】実施例１におけるアクチュエータの収縮率と、環状伸びセンサの抵抗値との関係を示す図である。
【図５】実施例１におけるアクチュエータの収縮率と、環状伸びセンサの抵抗値変化との関係を示す図である。
【図６】本実施の形態例の実施例３に係るアクチュエータにおける収縮量の検出動作を説明するための図である。
【図７】本実施の形態例の実施例４に係るアクチュエータの収縮量検出動作を説明するための図である。
【図８】本実施の形態例の実施例６に係るアクチュエータの収縮量検出動作を説明するための図である。
【図９】従来の人工筋アクチュエータの外観構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る一実施の形態例を詳細に説明する。図１は、本実施の形態例に係るアクチュエータ（人工筋）を外観を示し、図２は、図１のアクチュエータの収縮動作に対応する収縮量を検出するためのセンサの一例を示している。ここでは、以降の各実施例において詳述するように、図１に示すアクチュエータ１０の管状体１の外側であって、その円周方向（外周方向）に、図２に示すセンサ２１を密着させて収縮量を検出する。より詳細には、アクチュエータ１０の収縮動作に応じた出力を取り出すセンサ２１を、アクチュエータ１０の管状体１の外側に配置した編組み補強繊維体４の表面に密着状態で配置する。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態例に係るアクチュエータ１０は、管状体１全体を覆って気密に封止し、実質的に張力を発生する編組み補強繊維体３と、編組み補強繊維体３を固定するための一対の端部閉鎖部材５ａ，５ｂとを備える。端部閉鎖部材５ａ，５ｂ各々には、外部に駆動力を伝えるための連結部１１ａ，１１ｂが設けられ、一方の端部閉鎖部材には流体の注入部１８が配置されている。
【００２３】
管状体１には、例えば、ゴムまたはゴム状弾性材料を使用するが、これらと同様の弾性を有し、かつ、注入される流体を漏らさず圧力に耐える材料であれば、各種のプラスチック材料で代替してもよいことは、従来のアクチュエータと同様である。また、編組み補強繊維体３は、管状体１の内圧上昇による最大膨径時において静止角に至るような編組み構造を有し、例えば、芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維、極細金属ワイヤの撚り線等の無機質高張力繊維類などが使用できる。
【００２４】
なお、本実施の形態例に係るアクチュエータにおいて、管状体１の気密を保持しながら管状体１の端部を端部閉鎖部材５ａ，５ｂに固定する方法、および編組み補強繊維体３を固定等する方法は、従来のアクチュエータと同様であるため、ここでは、その説明を省略する。
【００２５】
図２に示すセンサ２１は、アクチュエータの収縮量に応じた変位量を検出する手段として機能する伸びセンサである。このセンサ２１は、ゴム状エラストマにカーボンを練り込んだ導電性ゴムシート（例えば、共和工業（株）製の導電シリコーンゴム）を所定の長さ、および所定の幅に切断してなるセンサ部２３と、そのセンサ部２３の両端の対向する位置に取り付けた電極部２５ａ，２５ｂとを含んで構成される。センサ部２３の幅、および長さは、使用する導電性ゴムシートの比抵抗、取り出す出力、使用する位置等により適宜、決めることができる。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態例に係るアクチュエータの種々の実施例について具体的に説明する。
＜実施例１＞
図３は、本実施の形態例の実施例１に係るアクチュエータ（人工筋）における収縮量の検出動作を説明するための図である。図３（ａ）は、アクチュエータ４０の非収縮時において、実施例１で使用するセンサ（環状伸びセンサ）３０を取り付けたときの様子を示している。ここでは、図３（ａ）に示すように、アクチュエータ４０の周方向の全周に渡って環状伸びセンサ３０を取り付ける。
【００２７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ部の詳細拡大図であり、非収縮時における環状伸びセンサ３０の外観を示している。環状伸びセンサ３０は、伸縮性の導電性シリコーンゴムを、例えば、長さが約１０ｃｍ、幅が約１．５ｃｍとなるように切り取ってセンサ部３３とし、その長手方向の両端に電極部３５ａ，３５ｂを取り付け、さらに、電極部３５ａ，３５ｂの導電性ゴムの付いていない端部同志を非伸長性部材で連結した構成を有する。
【００２８】
なお、環状伸びセンサ３０の外周寸法を、非収縮時のアクチュエータ４０の外周寸法よりもやや小さく作成することで、環状伸びセンサ３０自身の収縮性を利用してアクチュエータ４０に取り付けることができる。また、位置ずれしないようにするために、環状伸びセンサ３０の電極部３５ａ，３５ｂを、アクチュエータ４０の管状体全体を覆う編組み補強繊維体３４（図３において格子模様を付して示した部分）に接着等によって固定しても良い。さらには、環状伸びセンサ３０のセンサ部３３は、取り外しが容易になるように脱着ができる機構を備えるようにしても良い。
【００２９】
実施例１に係るアクチュエータ４０の管状体に流体を注入すると、図３（ｃ）に示すように管状体が直径方向に膨脹するため、アクチュエータ４０の管状体上（より詳細には、図３（ａ）で格子模様を付して示す編組み補強繊維体３４の上面）の外周方向に密着させた環状伸びセンサ３０のセンサ部３３も、管状体の膨脹に追随して伸びる。そのときの環状伸びセンサ３０の様子を、図３（ｃ）のＢ部の詳細拡大図である図３（ｄ）に示す。図３（ｄ）に示すようにセンサ部３３が伸びることで抵抗値が変化し、電極部３５ａ，３５ｂに接続されたリード線３７を介して、環状伸びセンサ３０のセンサ部３３の抵抗値変化を出力として取り出すことができる。
【００３０】
なお、アクチュエータ４０における環状伸びセンサ３０の円周方向への取り付け位置は、必ずしもアクチュエータ４０の中央部分に限定されず、例えば、管状体の固定部（管末端部）に近い部分を選択して取り付けてもよい。こうすることで、環状伸びセンサ３０として、変位量の少ない（つまり、あまり伸びない）センサも利用できる。また、取り付け位置で変位させる量を調整することができる。
【００３１】
図４は、実施例１におけるアクチュエータの収縮率と、環状伸びセンサの抵抗値との関係を示している。図４に示すように、アクチュエータの収縮率と、環状伸びセンサ３０のセンサ部３３の抵抗値の逆数（１／抵抗値）との関係は、アクチュエータの使用範囲において一次で近似しても実用上、問題がないと解される。
【００３２】
また、図５は、実施例１におけるアクチュエータの収縮率と、環状伸びセンサの抵抗値変化との関係を示している。図５から明らかなように、アクチュエータの長さ方向の収縮率と、環状伸びセンサの抵抗値変化ΔＲとに比例関係が認められる。このことから、アクチュエータの収縮量を環状伸びセンサの抵抗値変化で測定できることが分かる。
【００３３】
なお、図５によれば、荷重負荷の違いにより、アクチュエータの長さ方向の収縮率と、環状伸びセンサの抵抗値変化量とが若干ずれるが、このようなずれは、圧力とのバランス点がずれるという原理的なものであるため補正可能であり、アクチュエータの収縮量の検出において特段の問題は生じない。また、アクチュエータの収縮と膨張を何度か繰り返したところ、繰り返し誤差は５％程度であった。
【００３４】
＜実施例２＞
本実施の形態例の実施例２では、伸縮性の導電性シリコーンゴムを、例えば、長さが約５ｃｍ、幅が１．５ｃｍとなるように切り取り、それをセンサ部として、その長手方向の両端に電極部を取り付けたものを準備する。ここでは、図示を省略するが、電極部の導電性ゴムの付いていない端部同志を、別の伸長性のある非導電性エラストマ部材で連結して環状伸びセンサを作成する。
【００３５】
上記実施例１では、アクチュエータの管状体のほぼ全周方向に渡って、環状伸びセンサのセンサ部を密着させる構成をとったが、実施例２では、アクチュエータの管状体の周方向の１／２程度にセンサ部を密着させ、その周方向の残りの部分には、伸縮性エラストマが配置される構成としたことを特徴とする。このように実施例２では、センサを構成する導電性シリコーンゴムの一部を、それと同様の伸縮性を持つエラストマに置き換えることで、センサに使用するセンサ部材を減らすことができる。
【００３６】
このような構成とした実施例２の環状伸びセンサによっても、アクチュエータの収縮率と、環状伸びセンサの抵抗値変化とは、実施例１の場合と同様の関係が得られた。
【００３７】
＜実施例３＞
図６は、本実施の形態例の実施例３に係るアクチュエータ（人工筋）における収縮量の検出動作を説明するための図である。図６（ａ）は、アクチュエータ４０の非収縮時において、実施例３で使用する環状伸びセンサ７０を取り付けたときの様子を示しており、ここでは、アクチュエータ４０の周方向の全周に渡って環状伸びセンサ７０を取り付ける。
【００３８】
図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ部の詳細拡大図であり、非収縮時における環状伸びセンサ７０の外観を示している。実施例３の環状伸びセンサ７０は、伸縮性の導電性シリコーンゴムを、例えば、長さが約５ｃｍ、幅が１．５ｃｍとなるように切り取ってセンサ部７３とし、その長手方向の両端に電極部７５ａ，７５ｂを取り付け、さらに、電極部７５ａ，７５ｂの導電性ゴムの付いていない端部同志を非伸長性、かつ非導電性部材で連結した構成を有する。
【００３９】
なお、実施例３の環状伸びセンサ７０の外周寸法についても、実施例１に係る環状伸びセンサと同様、収縮前のアクチュエータ４０の外周寸法よりもやや小さく作成して、アクチュエータ４０の管状体上の編組み補強繊維体への密着性を確保する。
【００４０】
実施例３において、アクチュエータ４０の管状体に流体が注入されると、図６（ｃ）に示すように管状体が直径方向に膨脹する。このとき、アクチュエータ４０の管状体上に配置した編組み補強繊維体の外周方向に密着させた環状伸びセンサ７０のセンサ部７３も、図６（ｃ）のＤ部の詳細拡大図である図６（ｄ）に示すように、管状体の膨脹に追随して伸びる。
【００４１】
しかしながら、実施例３の環状伸びセンサ７０では、センサ部７３以外の部分が、電極部７５ａ，７５ｂの導電性ゴムの付いていない端部同志を非伸長性、かつ非導電性部材（例えば、非伸縮性テープ等）で連結してなる非伸縮部７９からなるため、アクチュエータ４０の収縮時にはセンサ部７３のみが伸びることになる。その結果、アクチュエータ４０の収縮量の検出時には、図６（ｃ）に示すように、管状体の直径方向への膨脹により、アクチュエータ４０の環状伸びセンサ７０を密着させた周回部分にくびれ４１が生じることから、環状伸びセンサ７０が管状体に、より強固に締め付けられ、センサの密着性を確保できる。
【００４２】
このように実施例３は、アクチュエータの周方向の１／２程度にセンサ部が密着され、周方向の残りの部分を非伸縮部とした構成の環状伸びセンサ７０を使用することを特徴とする。この場合においても、実施例２と同様、環状伸びセンサ７０を構成するセンサ部材（導電性シリコーンゴム）を減らすことができるとともに、環状伸びセンサ７０の管状体への密着性を向上できる。
【００４３】
なお、実施例３に係る環状伸びセンサ７０においても、電極部７５ａ，７５ｂに接続されたリード線７７を介して、環状伸びセンサ７０のセンサ部７３の抵抗値変化を出力として取り出すが、アクチュエータの収縮率と環状伸びセンサの抵抗値変化との関係は、実施例１の場合と同様であるため、それらの説明を省略する。
【００４４】
＜実施例４＞
図７は、本実施の形態例の実施例４に係るアクチュエータ（人工筋）の収縮量検出動作を説明するための図である。ここでは、図７に示すように、伸びセンサ９０を、アクチュエータ４０の全周方向の一部に貼り付ける。そのため、伸びセンサ９０は、伸縮性の導電性シリコーンゴムを所定の大きさに切り取ったものをセンサ部９３とし、そのセンサ部９３の一方端に電極部９５ａを、他方端に電極部９５ｂを設けた構成とする。そして、これらの電極部９５ａ，９５ｂに、伸びセンサ９０のセンサ部９３の抵抗値変化を出力として取り出すためにリード線９７を接続する。
【００４５】
実施例４では、伸びセンサ９０の電極部９５ａ，９５ｂを直接、アクチュエータ４０表面の編組み補強繊維体９４（図７で格子模様を付して示す部分）に接着で固定する。そこで、実施例４に係るアクチュエータ４０の管状体に流体を注入すると、図７（ｂ）に示すように、管状体の直径方向への膨脹によって、編組み補強繊維体９４に接着固定された電極部９５ａ，９５ｂが互いに離間する方向へ移動する。その結果、電極部９５ａ，９５ｂ間に配置されたセンサ部９３は、アクチュエータ４０の管状体の円周方向に伸びる。
【００４６】
このように実施例４では、伸びセンサ９０を上述した構成とすることで、伸びセンサ９０の小型化が可能となり、それによりアクチュエータの管状体の外側面の一部に貼り付けることができるので、簡単な構成でアクチュエータの収縮率と、伸びセンサの抵抗値変化との関係を得ることができる。
【００４７】
＜実施例５＞
本実施の形態例の実施例５では、実施例１等と同様、アクチュエータ（人工筋）の周方向の全周に渡ってセンサを取り付けるが、そのセンサのセンサ部として、導電性シリコーンゴムではなく、張力によってその抵抗値が変わるセンサ部材を使用した張力センサとする。このような構成とすることで、アクチュエータの管状体の周方向（径方向）の膨張がやや阻害され、アクチュエータの収縮量は減ることがあっても、アクチュエータそのものの動作に影響はない。
【００４８】
すなわち、実施例５では、張力センサを用いることでアクチュエータの繰り返し動作における出力シフトが抑制され、精度の高い測定が可能となる。なお、張力に対するセンサの直径を、非収縮時のアクチュエータの直径よりも小さくし、自己の収縮性を利用して取り付けることができる。また、アクチュエータに対する、より強固な固定が必要な場合には、電極部を直接、アクチュエータ表面の編組み補強繊維体に接着等で固定してもよい。
【００４９】
実施例５のように、張力によって抵抗値が変わるセンサ部材を使用した張力センサを用いても、アクチュエータの収縮率と張力センサの抵抗値変化については、実施例１の場合と同様の関係が得られる。
【００５０】
＜実施例６＞
図８は、本実施の形態例の実施例６に係るアクチュエータ（人工筋）の収縮量検出動作を説明するための図である。実施例６では、アクチュエータの収縮量の検出に収縮センサを使用し、その収縮センサの抵抗値変化からアクチュエータの収縮率を検出する。そのため、例えば、図８（ａ）に示すように、所定の大きさに切り取った伸縮性の導電性シリコーンゴム部をセンサ部１０３とし、そのセンサ部１０３の両端の対向する位置に電極部１０５ａ，１０５ｂを取り付けた収縮センサ１００を準備する。そして、その収縮センサ１００を、アクチュエータ４０の全周方向に渡って取り付けたベルト１１１の下部に固定する。すなわち、実施例６では、収縮センサ１００が、アクチュエータ４０の管状体上の編組み補強繊維体１０４（図８で格子模様を付した部分）と、ベルト１１１とで挟まれた状態で固定される。
【００５１】
実施例６に係るアクチュエータ４０の管状体に流体を注入すると、図８（ｂ）に示すように管状体が直径方向に膨脹し、編組み補強繊維体１０４は長手方向に収縮する。一方、ベルト１１１は非伸長性材料からなるので、ベルト１１１部分の管状体は、くぼみ１０１を形成しながら膨脹し、その部分において、ほぼ非収縮時の径が維持される。
【００５２】
実施例６では、アクチュエータ４０の管状体の直径方向への膨脹時、管状体（より詳細には、編組み補強繊維体１０４）と、ベルト１１１とによって挟まれた収縮センサ１００のセンサ部１０３も、アクチュエータ４０の長手方向に収縮する。そして、電極部１０５ａ，１０５ｂに接続されたリード線１０７を介して、収縮センサ１００のセンサ部１０３の抵抗値変化を出力として取り出す。
【００５３】
なお、図８では、電極部１０５ａ，１０５ｂをセンサ１００の長さ方向に取り出しているが、適宜、金属箔を貼り合せたり、あるいは導電テープを貼る等により厚み方向に電極部を形成するようにしても良い。また、センサ部には、導電ゴム系に限らず、管状体の直径方向への膨脹により、管状体（編組み補強繊維体１０４）とベルト１１１との間に発生する圧縮圧力（荷重）により抵抗値が変化する圧電センサを使用することもできる。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態例に係るアクチュエータは、そのアクチュエータの収縮量を検知するセンサとして、柔軟な導電性エラストマからなる伸びセンサを使用することで、人工筋としてのアクチュエータが持つ柔軟性を損なうことがない。また、センサを人工筋アクチュエータの外部の周囲方向に取り付ける構成とすることで、センサ構造を極めて簡素化でき、かつ、簡便軽量でコストが抑えられ、交換、調整等のメンテナンス性も向上する。
【００５５】
また、本実施の形態例に係るアクチュエータは、上述した構造によりアクチュエータの収縮量に応じて荷重がセンサ部に加わり、それに応じてセンサ部の抵抗値が変化することから、収縮時に荷重がかかり、伸長（弛緩）時には荷重がかからないというセンサ本来の動きを実現でき、アクチュエータの収縮量と、センサより得た抵抗値の逆数とから、収縮量に対して比例する出力を取り出すことができる。
【００５６】
さらには、センサをアクチュエータの外周部に密着して配置し、センサそのものも小型であるため、センサをアクチュエータの外部に取り付けても大きな容積を占めることがなく、センサのないアクチェータと同様に取り扱うことができる。
【００５７】
また、人工筋は流体の注入がない非動作時には小さくしぼむため、使用法によってはアクチュエータが曲がることも想定されるが、その場合でも、センサの配置をアクチュエータ外側の周方向とし、人工筋の長手方向に軸を通した可動部を持たない構成としたので、アクチュエータの曲げによる影響を受けることがない。
【００５８】
さらに、柔軟なゴム系センサでは、変形を繰り返すことで弾性変形から塑性変形が増加して出力値がシフトすることも考えられるが、人工筋アクチュエータでは、収縮の繰り返しに用いられ、同じ位置で長時間保持することがほとんどない。そのため、無負荷時にゼロ点合わせ（原点合わせ）を行うことで出力値のシフトが回避可能となる。また、センサを人工筋の外部に取り付けることが可能な構成としたので、無負荷時の測定で数値が基準範囲外になったセンサを容易に交換できるというメンテナンス面での利点がある。
【符号の説明】
【００５９】
１  管状体
４，３４，９４，１０４  編組み補強繊維体
５ａ，５ｂ  端部閉鎖部材
１０，４０  アクチュエータ
１１ａ，１１ｂ  連結部
１８  注入部２１  センサ２３，３３，７３，９３，１０３  センサ部２５ａ，２５ｂ，３５ａ，３５ｂ７５ａ，７５ｂ，９５ａ，９５ｂ，１０５ａ，１０５ｂ  電極部３０，７０  環状伸びセンサ
３７，７７，９７，１０７  リード線
９０  伸びセンサ１００  収縮センサ１１１  ベルト
【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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【図９】
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