(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスティック材料からなる長方形状の第１シート部材の長辺方向の途中に位置するアクチュエータ作製領域で、前記長辺方向に所定間隔離して複数設けられる短辺方向に平行な折り目線に従って山折り谷折りを交互に繰り返し行うことによって山部と谷部を交互に形成する工程と、
前記山部を形成する一対の傾斜部の前記短辺方向の両端側の互いに対向する辺をそれぞれ溶着又は接着して、内部に作動流体を収納可能な袋状構造体を前記長辺方向に連続して複数形成することにより内部で前記作動流体を流通可能な複数の前記袋状構造体を有する第１流体圧アクチュエータを作製する工程と、
プラスティック材料からなる長方形状の第２シート部材の外枠と前記第１シート部材の前記アクチュエータ作製領域を除く外枠とを溶着又は接着することにより前記第１流体圧アクチュエータの両側にそれぞれ内部に流体を収納可能な袋状構造に形成される第１リンク部及び第２リンク部を作製する工程と、を含むことを特徴とするロボットアームの製造方法。
【請求項２】
前記短辺方向に平行な前記折り目線の長さと前記折り目線が設けられる前記所定間隔の長さとの比が３：１〜３：２であることを特徴とする請求項１に記載のロボットアームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インフレータブル構造を用いたロボットアーム及びロボットアームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、駆動エネルギーとして空気等の流体を用いて作動させるインフレータブル構造のアクチュエータを有するロボットアームが様々提案されている。このようなインフレータブル構造のロボットアームでは、柔らかい材料を用いて軽量化を図ることができるので、人体との接触等においての安全性を確保することができる。
【０００３】
このようなインフレータブル構造を用いたロボットアームとして、これまでに本発明者は、関節部において第１リンクと第２リンク間でねじれが生じることを防止し、位置決め精度を向上させるために、プラスティック材料により内部に流体を封入可能な袋状構造に形成される第１リンクと、プラスティック材料により内部に流体を封入可能な袋状構造に形成される第２リンクと、前記第１リンクと前記第２リンクとを連結する関節部と、当該関節部に拮抗的に配置される一対の流体圧アクチュエータと、を備えるロボットアームであって、前記関節部が、前記第１リンクが取り付けられる第１剛体部材と、前記第２リンクが取り付けられる第２剛体部材を有して構成されるロボットアームを提案している（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１のロボットアームでは、第１リンク及び第２リンクは、第１剛体部材及び第２剛体部材にそれぞれ取り付けられているので、関節部において第１リンクと第２リンク間でねじれが生じることを防止し、位置決め精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】２０１５−１６６１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のロボットアームでは、関節部に剛体部材を設けているので、全体の重量が増加すると共に、関節部は外部から接触した際に柔軟でない。そのため、人と接触した際等の安全性等において問題が生じる虞がある。また、作製過程が複雑であるため、作製に手間が掛かる。
【０００６】
本発明は、上記のような種々の課題に鑑みてなされたものであって、製作が容易で、且つ、安全性に優れているロボットアーム及びロボットアームの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るロボットアームは、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成される第１リンク部と、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成される第２リンク部と、前記第１リンク部と前記第２リンク部との間に配置され、前記第１リンク部に対して前記第２リンク部を屈曲動作させる第１流体圧アクチュエータと、を備えるロボットアームであって、前記第１流体圧アクチュエータは、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体が連続して複数設けられ、前記それぞれの袋状構造体は内部で作動流体が流通可能なように連通して形成されており、前記作動流体が供給されて前記それぞれの袋状構造体が膨張することにより前記第１リンク部に対して前記第２リンク部を屈曲動作させることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るロボットアームでは、前記袋状構造体は、前記作動流体が供給されていない状態の形状がそれぞれ略長方形状になるように形成されており、前記第１リンク部及び前記第２リンク部の幅方向と平行な横方向の辺の長さと前記横方向の辺に対して略直角に設けられる縦方向の辺の長さの比が３：１〜３：２であることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係るロボットアームは、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状に形成され、前記第１リンク部に対して前記第２リンク部を屈曲動作及び伸展動作させるために、前記第１流体圧アクチュエータに対して拮抗的に配置される第２流体圧アクチュエータを備えることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係るロボットアームは、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成され、前記第２リンク部の前記第１リンク部側に位置する一方の端縁部とは反対側の他方の端縁部側に設けられる第３リンク部と、前記第２リンク部と前記第３リンク部との間に配置され、前記第２リンク部に対して前記第３リンク部を屈曲動作させる第３流体圧アクチュエータと、を備え、前記第２リンク部の前記他方の端縁部は、前記一方の端縁部が閉じられている方向と異なる方向に閉じられており、前記第３流体圧アクチュエータは、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体が連続して複数設けられ、前記それぞれの袋状構造体は内部で作動流体が流通可能なように連通して形成されており、前記作動流体が供給されて前記それぞれの袋状構造体が膨張することにより前記第２リンク部に対して前記第３リンク部を前記第２リンク部の屈曲動作方向と異なる方向に屈曲動作させることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係るロボットアームは、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状に形成され、前記第２リンク部に対して前記第３リンク部を屈曲動作及び伸展動作させるために、前記第３流体圧アクチュエータに対して拮抗的に配置される第４流体圧アクチュエータを備えることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係るロボットアームは、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成され、前記第１リンク部から所定距離離して前記第１リンク部と平行になるように固定されているベースリンク部と、プラスティック材料によってシート状に形成され、前記第１リンク部と前記ベースリンク部を接続する接続部と、前記第１リンク部を前記ベースリンク部の周りで一方の方向に旋回動作させるために、前記接続部に配置される第５流体圧アクチュエータと、前記第１リンク部を前記ベースリンク部の周りで他方の方向に旋回動作させるために、前記接続部に前記第５流体圧アクチュエータに対して拮抗的に配置される第６流体圧アクチュエータと、を備え、前記第５流体圧アクチュエータは、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体が連続して複数設けられ、前記それぞれの袋状構造体は内部で作動流体が流通可能なように連通して形成されており、前記作動流体が供給されて前記それぞれの袋状構造体が膨張することにより前記第１リンク部を前記ベースリンク部の周りで一方の方向に旋回動作させ、前記第６流体圧アクチュエータは、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体が連続して複数設けられ、前記それぞれの袋状構造体は内部で作動流体が流通可能なように連通して形成されており、前記作動流体が供給されて前記それぞれの袋状構造体が膨張することにより前記第１リンク部を前記ベースリンク部の周りで他方の方向に旋回動作させることを特徴としている。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係るロボットアームの製造方法は、プラスティック材料からなる長方形状の第１シート部材の長辺方向の途中に位置するアクチュエータ作製領域で、前記長辺方向に所定間隔離して複数設けられる短辺方向に平行な折り目線に従って山折り谷折りを交互に繰り返し行うことによって山部と谷部を交互に形成する工程と、前記山部を形成する一対の傾斜部の前記短辺方向の両端側の互いに対向する辺をそれぞれ溶着又は接着して、内部に作動流体を収納可能な袋状構造体を前記長辺方向に連続して複数形成することにより内部で前記作動流体を流通可能な複数の前記袋状構造体を有する第１流体圧アクチュエータを作製する工程と、プラスティック材料からなる長方形状の第２シート部材の外枠と前記第１シート部材の前記アクチュエータ作製領域を除く外枠とを溶着又は接着することにより前記第１流体圧アクチュエータの両側にそれぞれ内部に流体を収納可能な袋状構造に形成される第１リンク部及び第２リンク部を作製する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明に係るロボットアームの製造方法は、前記短辺方向に平行な前記折り目線の長さと前記折り目線が設けられる前記所定間隔の長さとの比が３：１〜３：２であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るロボットアームによれば、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成される第１リンク部と第２リンク部との間に、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体が連続して複数設けられ、前記それぞれの袋状構造体は内部で作動流体が流通可能なように連通して形成されており、前記作動流体が供給されて前記それぞれの袋状構造体が膨張することにより前記第１リンク部に対して前記第２リンク部を屈曲動作させる第１流体圧アクチュエータが配置されているので、剛体構造を設けることなく、簡易な柔らかい構造のみで屈曲動作を行うことができると共に、安全性を向上させることができる。また、本発明に係るロボットアームでは、剛体構造を用いていない簡易な構造であるので、製作が容易であると共に製造コストを軽減することができる。
【００１６】
また、本発明に係るロボットアームによれば、前記袋状構造体は、前記作動流体が供給されていない状態の形状がそれぞれ略長方形状になるように形成されており、前記第１リンク部及び前記第２リンク部の幅方向と平行な横方向の辺の長さと前記横方向の辺に対して略直角に設けられる縦方向の辺の長さの比が３：１〜３：２になるように設計されているので、第２リンク部を屈曲動作させるためのトルクを効率的に伝達することができると共に、第１リンク部と第２リンク部の間で捩じれが生じることを抑制することができる。
【００１７】
また、本発明に係るロボットアームによれば、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状に形成され、第１リンク部に対して第２リンク部を屈曲動作及び伸展動作させるために、第１流体圧アクチュエータに対して拮抗的に配置される第２流体圧アクチュエータを備えているので、剛体構造を設けることなく、簡易な柔らかい構造のみで第１リンク部に対して第２リンク部を屈曲動作及び伸展動作させることができる。
【００１８】
また、本発明に係るロボットアームによれば、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成され、第２リンク部の第１リンク部側に位置する一方の端縁部とは反対側の他方の端縁部側に設けられる第３リンク部と、前記第２リンク部と前記第３リンク部との間に配置され、前記第２リンク部に対して前記第３リンク部を屈曲動作させる第３流体圧アクチュエータと、を備え、前記第２リンク部の前記他方の端縁部は、前記一方の端縁部が閉じられている方向と異なる方向に閉じられており、前記第３流体圧アクチュエータは、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体が連続して複数設けられ、前記それぞれの袋状構造体は内部で作動流体が流通可能なように連通して形成されており、前記作動流体が供給されて前記それぞれの袋状構造体が膨張することにより前記第２リンク部に対して前記第３リンク部を前記第２リンク部の屈曲動作方向と異なる方向に屈曲動作させるので、剛体構造を設けることなく、簡易な柔らかい構造のみで第３リンク部を第２リンク部の屈曲動作方向と異なる方向に屈曲動作させることができる。これにより、本発明に係るロボットアームでは、簡易な柔らかい構造のみで運動方向の異なる多関節ロボットアームを実現することができる。
【００１９】
また、本発明に係るロボットアームによれば、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状に形成され、第２リンク部に対して第３リンク部を屈曲動作及び伸展動作させるために、第３流体圧アクチュエータに対して拮抗的に配置される第４流体圧アクチュエータを備えているので、簡易な柔らかい構造のみで第３リンク部を第２リンク部とは異なる方向に屈曲動作及び伸展動作させることができる。
【００２０】
また、本発明に係るロボットアームによれば、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成され、前記第１リンク部から所定距離離して前記第１リンク部と平行になるように設けられるベースリンク部と、プラスティック材料によってシート状に形成され、前記第１リンク部と前記ベースリンク部を接続する接続部と、前記第１リンク部を前記ベースリンク部の周りで一方の方向に旋回動作させるために、前記接続部に配置される第５流体圧アクチュエータと、前記第１リンク部を前記ベースリンク部の周りで他方の方向に旋回動作させるために、前記接続部に前記第５流体圧アクチュエータに対して拮抗的に配置される第６流体圧アクチュエータと、を備えているので、剛体構造を設けることなく、簡易な柔らかい構造のみで第１リンク部をベースリンク部の周りで旋回動作させることができる。
【００２１】
また、本発明に係るロボットアームの製造方法によれば、プラスティック材料からなる長方形状の第１シート部材の長辺方向の途中に位置するアクチュエータ作製領域で、前記長辺方向に所定間隔離して複数設けられる短辺方向に平行な折り目線に従って山折り谷折りを交互に繰り返し行うことによって山部と谷部を交互に形成する工程と、前記山部を形成する一対の傾斜部の前記短辺方向の両端側の互いに対向する辺をそれぞれ溶着又は接着して、内部に作動流体を収納可能な袋状構造体を前記長辺方向に連続して複数形成することにより内部で前記作動流体を流通可能な複数の前記袋状構造体を有する第１流体圧アクチュエータを作製する工程と、プラスティック材料からなる長方形状の第２シート部材の外枠と前記第１シート部材の前記アクチュエータ作製領域を除く外枠とを溶着又は接着することにより前記第１流体圧アクチュエータの両側にそれぞれ内部に流体を収納可能な袋状構造に形成される第１リンク部及び第２リンク部を作製する工程とを含むことにより、第１流体圧アクチュエータのそれぞれの袋状構造体が膨張することによって第１リンク部に対して第２リンク部を屈曲動作させるロボットアームを製造することができるので、剛体構造を設けることなく、簡易な柔らかい構造のみで屈曲動作を行うことができると共に、安全性を向上させることができる。また、本発明に係るロボットアームの製造方法によれば、剛体構造を用いることなく、製造も容易であるので、製造コストを軽減することができると共に製造効率を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明に係るロボットアームの製造方法によれば、折り目線の長さと前記折り目線が設けられる所定間隔の長さとの比が３：１〜３：２であるので、第２リンク部を屈曲動作させるためのトルクを効率的に伝達することができると共に、第１リンク部と第２リンク部の間で捩じれが生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るロボットアームの一例を示す概略正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロボットアームの屈曲動作を行うための基本構造の一例を示す概略正面図であって、（ａ）は屈曲動作前の状態を示しており、（ｂ）は屈曲動作時の状態を示している。
【図３】本発明の実施形態に係るロボットアームの基本構造の製造方法における折り目線の一例について説明するための概略説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るロボットアームの基本構造の製造方法における山折り谷折りの作製の一例について説明するための概略説明図であって、（ａ）は平面から見た状態を示しており、（ｂ）は正面から見た状態を示している。
【図５】本発明の実施形態に係るロボットアームの基本構造の製造方法における第１流体圧アクチュエータの袋状構造体の作製の一例について説明するための概略説明図であって、（ａ）は平面から見た状態を示しており、（ｂ）は正面から見た状態を示している。
【図６】本発明の実施形態に係るロボットアームの基本構造の製造方法における第１流体アクチュエータの供給口の作製の一例について説明するための概略説明図であって、（ａ）は側面から見た状態を示しており、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図を示している。
【図７】本発明の実施形態に係るロボットアームの基本構造の製造方法における第１リンク部及び第２リンク部の作製の一例について説明するための概略説明図であって、（ａ）は第１シート部材と第２シート部材との溶着前の正面から見た状態を示しており、（ｂ）は第１シート部材と第２シート部材との溶着後の底面から見た状態を示している。
【図８】本発明の実施形態に係るロボットアームの屈曲伸展構造の一例を示す正面概略図である。
【図９】本発明の実施形態に係るロボットアームの屈曲伸展構造の他の一例を示す正面概略図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るロボットアームの屈曲伸展構造の更に他の一例を示す正面概略図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るロボットアームの運動方向変更構造の一例を示す正面概略図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るロボットアームの運動方向変更構造の作製方法の一例について説明するための概略説明図である。
【図１３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るロボットアームの旋回構造の作製方法の一例について説明するための概略説明図であって、（ａ）は旋回構造の製造に用いるシート部材を正面から見た場合の一例を示しており、（ｂ）はシート部材を用いて流体圧アクチュエータを形成する際の平面から見た状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態に係るロボットアーム１について、図面を参照しつつ説明する。ロボットアーム１は、例えば、対象物（不図示）を把持して、目的の場所へと運ぶ作業等を行うためのものであって、図１に示すように、内部に流体を収納可能な袋状構造に形成される第１リンク部６と、内部に流体を収納可能な袋状構造に形成される第２リンク部７と、第１リンク部６に対して第２リンク部７を屈曲動作及び伸展動作させるために、第１リンク部６と第２リンク部７の間に互いに拮抗的に配置される第１流体圧アクチュエータ８と、第２流体圧アクチュエータ９とを有する屈曲伸展構造３と、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成され、第２リンク部７の第１リンク部６側に位置する一方の端縁部とは反対側の他方の端縁部側に設けられる第３リンク部１０と、第２リンク部７に対して第３リンク部１０を第２リンク部７の屈曲動作方向と異なる方向に屈曲動作及び伸展動作させるために、第２リンク部７と第３リンク部１０の間に互いに拮抗的に配置される第３流体圧アクチュエータ１１と、第４流体圧アクチュエータ１２とを有する運動方向変換構造４と、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成され、第１リンク部６から所定距離離して第１リンク部６と平行になるように設けられ、下端が土台３０に固定されているベースリンク部１３と、プラスティック材料によってシート状に形成され、第１リンク部６とベースリンク部１３を接続する接続部１４と、第１リンク部６をベースリンク部１３の周りで旋回動作させるために、接続部１４に互いに拮抗的に配置される第５流体圧アクチュエータ１５と、第６流体圧アクチュエータ１６とを有する旋回構造５とを備えている。尚、図１に示すロボットアーム１では、第２流体圧アクチュエータ９は第１流体圧アクチュエータ８の奥側に隠れるように配置され、第６流体圧アクチュエータ１６は第５流体圧アクチュエータ１５の奥側に隠れるように配置されており、第１リンク部６が旋回していない状態において、第２リンク部７は図１中の紙面奥方向又は紙面手前方向に屈曲動作し、第３リンク部１０は左方向又は右方向に屈曲動作するように構成されている。
【００２５】
このロボットアーム１では、各流体圧アクチュエータ等の各部に流体を供給するための供給源である流体ポンプ１７及び流体ポンプ１７から各部の給排孔へ接続されるチューブ１８等を備えている。また、ロボットアーム１では、詳しくは図示しないが、例えば、不図示のコンピュータ等の制御手段によって流体ポンプ１７から各流体圧アクチュエータ等に供給される作動流体のタイミングや流体圧が適宜制御できるように構成されている。
【００２６】
本発明の実施形態に係るロボットアーム１の基本的な屈曲動作を行うための基本構造２は、図２に示すように、第１リンク部６と、第２リンク部７と、第１リンク部６と第２リンク部７との間に配置される第１流体圧アクチュエータ８とを備えることによって構成される。尚、図２では、説明の便宜のため、流体を供給するためのチューブ１８等については省略して図示している。
【００２７】
第１リンク部６及び第２リンク部７は、それぞれプラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成されている。この第１リンク部６及び第リンク部７を形成するために用いられるプラスティック材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等を用いることができ、低コストで作製が可能である。
【００２８】
第１流体圧アクチュエータ８は、図２に示すように、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体８１が連続して複数設けられている。それぞれの袋状構造体８１は、例えば、流体ポンプ１７からチューブ１８を介して供給される作動流体が内部で流通可能なように基端側で連通するように形成されている。これにより、第１流体圧アクチュエータ８では、それぞれの袋状構造体８１が扇状に回動するように膨張することによって、図２（ｂ）に示すように、第１リンク部６に対して第２リンク部７を屈曲動作させる。このような第１流体圧アクチュエータ８を形成するプラスティック材料としては、例えば、第１リンク部６及び第２リンク部７と同様にポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等を用いることができる。また、第１流体圧アクチュエータ８に供給される作動流体としては、例えば、空気等の気体を好適に用いることができるが、これに限定されるものではなく、他の流体を用いることも可能である。
【００２９】
このような基本構造２は、例えば、長方形状に形成される２枚の柔軟性を有するプラスティック材料からなる第１シート部材１９及び第２シート部材２０を用いることによって作製することができる。以下、基本構造２の製造方法の一例について図面を参照しつつ説明する。まず、基本構造２の製造方法では、図３に示すように、プラスティック材料からなる長方形状の第１シート部材１９の長辺方向の途中に位置する二点鎖線で示しているアクチュエータ作製領域Ｓで、長辺方向に所定間隔Ｌ１ずつ離して短片方向に平行な折り目線２１（２１ａ、２１ｂ）を複数形成する。ここで、アクチュエータ作製領域Ｓは、最終的に第１流体圧アクチュエータ８を構成する部分であり、アクチュエータ作製領域Ｓの両側に位置する領域が第１リンク部６及び第２リンク部８の一部を構成することになる。尚、図３中の実線で示す折り目線２１ａは、後述する山部に位置し、一点鎖線で示す折り目線２１ｂは、谷部に位置することになる。
【００３０】
また、第１シート部材１９では、アクチュエータ作製領域Ｓに最終的に構成される第１流体圧アクチュエータ８の袋状構造体８１が、作動流体が供給されていない状態において、略長方形状になるように形成され、第１リンク部６及び第２リンク部７の幅方向と平行な横方向の辺の長さと当該横方向の辺に対して略直角に設けられる縦方向の辺の長さの比が３：１〜３：２になるように、折り目線２１の長さ（第１シート部材１９の短辺の長さ）Ｗ１と折り目線２１が設けられる所定間隔Ｌ１の長さとの比は、３：１〜３：２になるように設計されることが好ましい。これにより、第１流体圧アクチュエータ８によって第２リンク部７を屈曲動作させるためのトルクを効率的に伝達することができると共に、第１リンク部６と第２リンク部７の間で捩じれが生じることを抑制し、位置決め精度を向上させることができる。尚、折り目線２１の長さＷ１及び所定間隔Ｌ１は、第１リンク部６や第２リンク部７の長さや形状等に応じて適宜設計すれば良く、特に限定されるものではない。
【００３１】
次に、基本構造２の製造方法では、図４に示すように、第１シート部材１９に設けられている折り目線２１に従って山折り谷折りを交互に繰り返し行うことによってアクチュエータ作製領域Ｓに山部２２と谷部２３を交互に形成する。尚、図４では、アクチュエータ作製領域Ｓに山部２２が６個形成される（最終的に袋状構造体８１が６個形成される）例を示しているが、山部２２の個数はこれに限定されるものではなく、例えば、要求される第２リンク部７の屈曲動作等の条件に応じて適宜設定すれば良い。
【００３２】
次に、基本構造２の製造方法では、図４に示すように、山部２２を形成する一対の傾斜部２４ａ、２４ｂの第１シート部材１９の短辺方向の両端側で互いに対抗する辺２５ａ、２５ｂをそれぞれ溶着する（図４（ａ）中の網掛けのハッチングで示す部分を溶着する）。これにより、第１シート部材１９には、図５に示すように、内部に作動流体を収納可能な袋状構造体８１が第１シート部材１９の長辺方向に連続して複数形成される。尚、山部２２を形成する一対の傾斜部２４ａ、２４ｂの第１シート部材１９の短辺方向の両端側で互いに対抗する辺２５ａ、２５ｂをそれぞれ溶着する代わりに接着剤等を用いて接着することによって複数の袋状構造体８１を形成するようにしても良い。
【００３３】
その後、基本構造２の製造方法では、例えば、図６に示すように、内部で作動流体が流通可能なように袋状構造体８１の基端側の下方にチューブ１８を接続するための供給口２６を取り付けて、第１流体圧アクチュエータ８を作製する。この第１流体圧アクチュエータ８では、図６（ｂ）に示すように、袋状構造体８１の内部に作動流体を供給した際に、作動流体が袋状構造体８１の内部から漏れないように、供給口２６を除く袋状構造体８１の基端８２より下方に位置する網掛けのハッチングを施している外枠部分の領域Ｔを溶着して閉じている。この外枠部分の領域Ｔは、図３に網掛けのハッチングを施して示している領域ＴａとＴｂが溶着され、領域ＴｂとＴｄが溶着されているものである。これにより、第１流体圧アクチュエータ８では、供給口２６以外からは袋状構造体８１の内部の作動流体が外部へ漏れないように構成されている。また、第１流体圧アクチュエータ８では、図６に示すように、袋状構造体８１の基端８２よりも下方にそれぞれの袋状構造体８１と内部で連通するための連通空間８３が設けられることにより、内部で作動流体が流通可能に構成されている。尚、袋状構造体８１の内部で作動流体を流通可能にするための構成は、これに限定されるものではなく、例えば、隣接する袋状構造体８１の一部を溶着し、その溶着部分の一部に連通孔を形成することによって隣接する袋状構造体８１同士で作動流体が流通可能なように構成しても良い。
【００３４】
次に、基本構造２の製造方法では、例えば、図７に示すように、供給口２６にチューブ１８を接続する。この際、供給口２６とチューブ１８の接続部分には、シールテープ（不図示）等を装着することによって作動流体の漏れをより確実に防止するように構成することが好ましい。そして、プラスティック材料からなる長方形状の第２シート部材２０を用意し、第２シート部材２０の外枠（網掛けのハッチングで示す領域Ｕ）と第１シート部材１９の第１流体圧アクチュエータ８が作製されているアクチュエータ作製領域Ｓを除く外枠の領域とを溶着することによって第１流体圧アクチュエータ８の両側にそれぞれ内部に流体を収納可能な袋状構造に形成される第１リンク部６及び第２リンク部７を作製する。このようにして第１流体圧アクチュエータ８への作動流体の供給によって第１リンク部６に対して第２リンク部７が屈曲動作するロボットアーム１の基本構造２を作製することできる。
【００３５】
また、その際、基本構造２の製造方法では、第１流体圧アクチュエータ８の内部に作動流体を供給するためのチューブ１８が第１リンク部６の内部を通って外部に出るように設けると共に、第１リンク部６及び第２リンク部７を膨らませるためのチューブ１８を接続するための供給口２７を第１リンク部６側に取り付ける。尚、基本構造２では、チューブ１８を第１リンク部６の内部を通さずに外部から直接第１流体圧アクチュエータ８に接続するように構成しても良い。また、基本構造２では、図７（ｂ）に示すように、第１リンク部６に対して第２リンク部７が屈曲動作及び伸展動作し易くするために、例えば、斜線のハッチングで示す第２リンク部７の基端側の端縁部７１の供給口２６とは重ならない領域Ｖを溶着して閉じておくことが好ましい。尚、基本構造２では、第１流体圧アクチュエータ８の内部に作動流体を供給するチューブ１８を接続するための供給口２６を設けずに、第１リンク部６に設けられている供給口２７から作動流体を供給することによって第１流体圧アクチュエータ８を駆動できるように構成しても良い。また、第１リンク部６及び第２リンク部７は予め内部に空気を収納するように作製しておき、供給口２７は設けずに、第１流体圧アクチュエータ８の内部に作動流体を供給するチューブ１８を接続するための供給口２６のみを設けるように構成しても良い。また、基本構造２の製造方法は、これに限定されるものではなく、第１リンク部６、第２リンク部７、及び第１流体圧アクチュエータをそれぞれ別のプラスティック材料からなるシート部材によって形成した後に溶着又は接着することによって基本構造２を構成しても良い。また、基本構造２では、第１流体圧アクチュエータ８を第１シート部材１９に１つだけ形成する例を示しているが、同様の方法で長辺方向にリンク部及び第１流体圧アクチュエータ８を連続して追加するように作製することも可能である。
【００３６】
ロボットアーム１の屈曲伸展構造３では、このような基本構造２を応用して、第１リンク部６に対して第２リンク部７を屈曲動作及び伸展動作させる構造になっている。屈曲伸展構造３としては、例えば、図８に示すように、第１リンク部６に対して第２リンク部７を屈曲動作させるための構造は基本構造２と同様である。尚、基本構造２と同様の構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【００３７】
屈曲伸展構造３では、図８に示すように、第２シート部材２０にも第１シート部材１９に第１流体圧アクチュエータ８を形成しているのと同様に、内部に作動流体を収納可能な袋状構造体９１が連続して複数設けられる第２流体圧アクチュエータ９を形成し、この第２流体圧アクチュエータ９が第１流体圧アクチュエータ９に対して拮抗的に配置されるように構成されている。これにより、屈曲伸展構造３では、第１流体圧アクチュエータ８によって屈曲動作した第２リンク部７に対して、第２流体圧アクチュエータ９へ作動流体を供給して袋状構造体９１が扇状に回動するように膨張させることによって伸展動作させ、第２リンク部７を元の状態へと戻すことができると共に、第１流体圧アクチュエータ８による屈曲動作とは逆方向にも屈曲動作を行わせることができる。本実施形態に係るロボットアーム１では、図１に示すように、このような屈曲伸展構造３を用いている。尚、屈曲伸展構造３では、第２流体圧アクチュエータ９は第２シート部材２０を用いて形成しているが、必ずしも第２シート部材２０から形成する必要はなく、別のプラスティック材料によって第２流体圧アクチュエータ９と同様の構造に形成したものを基本構造２の第１流体圧アクチュエータ８に対して拮抗的に配置するようにしても良い。
【００３８】
図９は、屈曲伸展構造の他の一例を示すものである。屈曲伸展構造３ａでは、図９に示すように、２個の基本構造２、２ａを用いて、第１リンク部６０に対して第２リンク部７０が屈曲動作及び伸展動作を行えるように構成している。この屈曲伸展構造３ａでは、基本構造２の第１流体圧アクチュエータ８に対して基本構造２ａの第２流体圧アクチュエータ９ａが拮抗的に配置されるように構成されている。また、屈曲伸展構造３ａでは、２個の基本構造２、２ａを用いて構成されているので、第１リンク部６０は、基本構造２の第１リンク部６と基本構造２ａの第１リンク部６ａとが合体したものとして形成されている。同様に屈曲伸展構造３ａの第２リンク部７０は、基本構造２の第２リンク部７と基本構造２ａの第２リンク部７ａとが合体したものとして形成されている。尚、詳しくは図示しないが、屈曲伸展構造３ａでは、基本構造２の第１リンク部６と基本構造２ａの第１リンク部６ａ、及び、基本構造２の第２リンク部７と基本構造２ａの第２リンク部７ａは、例えば、プラスティック材料からなる円筒状に形成されたシート等によって外周が覆われることによって第１リンク部６０及び第２リンク部７０が構成されている。このような屈曲伸展構造３ａでは、第１流体圧アクチュエータ８によって屈曲動作した第２リンク部７０に対して、第２流体圧アクチュエータ９aへ作動流体を供給して袋状構造体９１ａが扇状に回動するように膨張させることによって伸展動作させ、第２リンク部７０を元の状態へと戻すことができると共に、第１流体圧アクチュエータ８による屈曲動作とは逆方向にも屈曲動作を行わせることができる。
【００３９】
図１０は、屈曲伸展構造の更に他の一例を示すものである。屈曲伸展構造３ｂは、図１０に示すように、第１リンク部６に対して第２リンク部７を屈曲動作させるための基本構造２の第１流体圧アクチュエータ８に対して拮抗的に第２流体圧アクチュエータ９ｂを配置したものである。この屈曲伸展構造３ｂでは、図８に示す屈曲伸展構造３のように内部に作動流体を収納可能な袋状構造体９１が連続して複数設けられる第２流体圧アクチュエータ９を設ける代わりに、第１シート部材１９及び第２シート部材２０とは別のプラスティック材料によって１つの袋状に形成されている第２流体圧アクチュエータ９ｂを第１リンク部６及び第２リンク部７を跨ぐように第１流体圧アクチュエータ８に対して拮抗的に配置している。これにより、屈曲伸展構造３ｂでは、第１流体圧アクチュエータ８によって屈曲動作した第２リンク部７に対して、第２流体圧アクチュエータ９ｂへ作動流体を供給して膨張させることによって伸展動作させ、第２リンク部７を元の状態へと戻すことができる。このような屈曲伸展構造３では、図８に示す屈曲伸展構造３のような第２流体圧アクチュエータ９が設けられている場合と異なり、複数の袋状構造体９１を有していないので、対象物を把持するために屈曲動作を行う際等の対象物との干渉を少なくすることができる。
【００４０】
運動方向変更構造４は、図１及び図１１に示すように、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成され、第２リンク部７の第１リンク部６側に位置する一方の端縁部７１とは反対側の他方の端縁部７２側に設けられる第３リンク部１０と、第２リンク部７に対して第３リンク部１０を第２リンク部７の屈曲動作方向と異なる方向に屈曲動作及び伸展動作させるために、第２リンク部７と第３リンク部１０の間に互いに拮抗的に配置される第３流体圧アクチュエータ１１及び第４流体圧アクチュエータ１２とを有している。尚、図１１では、説明の便宜のため、第１リンク部６と第２リンク部７の間に互いに拮抗的に配置される第１流体圧アクチュエータ８及び第２流体圧アクチュエータ９や、流体を供給するためのチューブ１８等については省略して図示している。
【００４１】
この運動方向変更構造４では、図１１に示すように、第２リンク部７は、第１リンク部６側に位置する一方の端縁部７１が溶着によって閉じられている方向と異なる方向に他方の端縁部７２は溶着によって閉じられている。そして、運動方向変更構造４では、この第２リンク部７の端縁部７２から連続して第３リンク部１０が形成されており、第２リンク部７と第３リンク部１０の間に第３流体圧アクチュエータ１１及び第４流体圧アクチュエータ１２が互いに拮抗的になるように配置されている。ロボットアーム１では、このような運動方向変更構造４を備えることにより、第３流体圧アクチュエータ１１又は第４流体圧アクチュエータ１２に不図示のチューブ１８を介して作動流体を供給することによって第３リンク部１０を第２リンク部７の屈曲動作方向と異なる方向に屈曲動作及び伸展動作させることができる。
【００４２】
以下、運動方向変更構造４の作製方法の一例について図１２を参照しつつ説明する。運動方向変更構造４の作製方法では、例えば、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第２リンク部７を形成する際に、第１リンク部６側に位置する一方の端縁部７１が溶着によって閉じられる方向と異なる方向に他方の端縁部７２を溶着によって閉じる。
【００４３】
次に、運動方向変更構造４の作製方法では、図１２（ｂ）に示すように、第３リンク部１０を形成するために、第３リンク部１０の先端側の端縁部１０１を第２リンク部７の端縁部７２と同じ方向に閉じる。そして、第２リンク部７と第３リンク部１０の間に、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体１１１が連続して複数設けられる第３流体圧アクチュエータ１１及びプラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体１２１が連続して複数設けられる第４流体圧アクチュエータ１２を拮抗的に配置することによって運動方向変更構造４を作製する。尚、運動方向変更構造４の作製方法は、これに限定されるものではなく、基本構造２と同様の作製方法を用いることによって、第３リンク部１０と第３流体圧アクチュエータ１１及び第４流体圧アクチュエータ１２とを一体的に形成するようにしても良い。また、運動方向変更構造４では、第３リンク部１０を第２リンク部７の屈曲動作方向と９０度異なる方向に屈曲動作及び伸展動作させる例を示しているが、第２リンク部７の端縁部７２の閉じる方向を調整することで第３リンク部１０の屈曲動作方向を適宜設定することも可能である。また、運動方向変更構造４では、第３流体圧アクチュエータ１１又は第４流体圧アクチュエータ１２のいずれか一方の代わりに、図１０の屈曲伸展構造３ｂで用いているプラスティック材料によって１つの袋状に形成されている第２流体圧アクチュエータ９ｂを配置するようにしても良い。
【００４４】
旋回構造５は、図１及び図１３に示すように、プラスティック材料により内部に流体を収納可能な袋状構造に形成され、第１リンク部６から所定距離離して第１リンク部６と平行になるように設けられ、下端が土台３０に固定されているベースリンク部１３と、プラスティック材料によってシート状に形成され、第１リンク部６とベースリンク部１３を接続する接続部１４と、第１リンク部６をベースリンク部１３の周りで旋回動作させるために、接続部１４に互いに拮抗的に配置される第５流体圧アクチュエータ１５及び第６流体圧アクチュエータ１６とを有している。
【００４５】
第５流体圧アクチュエータ１５は、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体１５１が連続して複数設けられ、それぞれの袋状構造体１５１は内部で作動流体が流通可能なように連通して形成されている。第６流体圧アクチュエータ１６も第５流体圧アクチュエータ１５と同様に、プラスティック材料により内部に作動流体を収納可能な袋状構造体１６１が連続して複数設けられ、それぞれの袋状構造体１６１は内部で作動流体が流通可能なように連通して形成されている。
【００４６】
ロボットアーム１では、このような旋回構造５を備えることにより、例えば、第５流体圧アクチュエータ１５のみに作動流体を供給して袋状構造体１５１が扇状に回動するように膨張させることによって、第１リンク部６を図１３中の反時計回り方向へ旋回動作させることができる。また、図１３中の時計回り方向へ第１リンク部６を旋回動作させる場合には、第６流体圧アクチュエータ１６のみに作動流体を供給して袋状構造体１６１が扇状に回動するように膨張させれば良い。このような旋回構造５は、例えば、別々にベースリンク部１３、接続部１４、第５流体圧アクチュエータ１５、及び、第６流体圧アクチュエータ１６を作製した後に、それらを溶着又は接着することによって構成することできる。
【００４７】
一方、旋回構造５の作製方法の他の一例としては、例えば、図１４（ａ）に示すような形状のプラスティック材料からなるシート部材２８を２枚用いることによって旋回構造５を作製することも可能である。このシート部材２８は、旋回構造５のベースリンク部１３の一部を形成するためのベースリンク部作製領域２８１と、接続部１４の一部を形成するための接続部作製領域２８２ａ、２８２ｂと、流体圧アクチュエータを形成するための流体圧アクチュエータ作製領域２８３と、第１リンク部６の一部を形成するための第１リンク部作製領域２８４とを有している。
【００４８】
旋回構造５の作製方法では、例えば、このようなシート部材２８を用いて、図１４（ｂ）に示すように、基本構造２の第１流体圧アクチュエータ８の作製方法と同様の方法で、一方のシート部材２８のアクチュエータ作製領域２８３に第５流体圧アクチュエータ１５を形成し、もう一方のシート部材２８のアクチュエータ作製領域２８３に第６流体圧アクチュエータ１６を形成する。そして、旋回構造５の作製方法では、この２枚のシート部材２８を第５流体圧アクチュエータ１５と第６流体圧アクチュエータ１６とが互いに拮抗的に配置されるようにベースリンク部作製領域２８１の外枠同士を溶着してベースリンク部１３を形成し、接続部作製領域２８２ａ、２８２ｂを溶着してシート状の接続部１４を形成し、第１リンク部作製領域２８４の外枠同士を溶着して第１リンク部６を形成することによって旋回構造５を作製する。尚、図１４（ａ）のシート部材２８では、旋回構造５の作製方法の一例を説明するために、第１リンク部作製領域２８４の上方は省略して図示しているが、第２リンク部７や第１流体圧アクチュエータ８等を形成するための領域を有している。
【００４９】
以上のように、本発明に係るロボットアーム１では、剛体構造を設けることなく、簡易な柔らかい構造のみで全体を構成することができるので、人と接触した際等の安全性を向上させることができると共に、製造コストを軽減することができる。
【００５０】
尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１              ロボットアーム
６、６０        第１リンク部
７、７０        第２リンク部
８              第１流体圧アクチュエータ
８１            袋状構造体
９、９ａ、９ｂ  第２流体圧アクチュエータ
９１            袋状構造体
１０            第３リンク部
１１            第３流体圧アクチュエータ
１１１          袋状構造体
１２            第４流体圧アクチュエータ
１２１          袋状構造体
１３            ベースリンク部
１４            接続部
１５            第５流体圧アクチュエータ
１５１          袋状構造体
１６            第６流体圧アクチュエータ
１６１          袋状構造体
１９            第１シート部材
２０            第２シート部材
２１            折り目線
２２            山部
２３            谷部
２４ａ、２４ｂ  一対の傾斜部
２５ａ、２５ｂ  辺
Ｓ              アクチュエータ作製領域
【図１】
0006730718.tif 000002
【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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【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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