(57)【要約】      （修正有）【課題】索状能動体の単位節の機構を軽量、高出力化することができる駆動機構を提供する。【解決手段】伸縮自在なベローズ４を端部板Ａ５と端部板Ｂ６によって密閉されている。ベローズの内部に密閉される気体の圧力を切り替えるために吸気と排気を行う気体圧調整装置７によりベローズ内の気体圧力を調整することができる。ベローズの内部には端部板Ａから端部板Ｂへ複数の伸展可能なワイヤ８を張り、それぞれのワイヤには、その長さを任意長で固定する制動機構を装備した巻き取り機構９を持つ。ベローズの内部は気体圧調整装置により内部の気体圧力を高めることができ、それによりベローズは伸展することができる。その際に巻き取り機構によりワイヤの長さをそれぞれ調整することによってベローズの伸展方向、伸展長さを制御することができる。これにより、従来の機構に比べ高出力でありながら軽量に機構を構成することができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部板および第２の端部板を両端に有して密閉された伸縮自在なベローズと、ベローズの内部に密閉される気体の圧力を切り替えるための気体圧調整装置と、ベローズを密閉する両端の端部板の間に巻き取り機構により長さが可変に張られた複数のワイヤと、それぞれのワイヤの長さを任意長で固定する制動機構を装備したことを特徴とする駆動機構。
【請求項２】
ベローズの屈曲に沿ってワイヤが張設されるガイドを有する請求項１の駆動機構。
【請求項３】
第１の端部板および第２の端部板を両端に有して密閉された伸縮自在な第１のベローズに隣接し、第２の端部板と新たな第３の端部板で密閉された伸縮自在な第２のベローズを有し、第１の端部板に固定された複数のワイヤが、第２の端部板を通過して第３の端部板に導かれて固定される構造を有する駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、災害現場での人命探索活動などを行うためのロボットである索状能動体（図１）の単位節を構成する機構は、図２に示すような多関節型ロボットの用いられる機構（例えば、非特許文献１参照）や図３の（Ａ）に示すような端部板Ａ（１）および端部板Ｂ（２）の間に複数本の伸縮可能なベローズ（３）を並列に配置し、それぞれの伸縮量を制御することで屈曲と伸縮をすることができるもの（例えば、非特許文献２参照）がある。図３の（Ｂ）は（Ａ）の単位節を複数個連結したものである。
【０００３】
さらに、本発明の駆動機構（例えば、非特許文献３参照）がある。
【０００４】
【非特許文献１】
森淳，広瀬茂男：三次元索状能動体ＡＣＭ−Ｒ３を用いた推進実験，ロボティクスメカトロニクス講演会２００２，１Ａ１−Ｌ０６，２００２年６月７日
【非特許文献２】
大野英隆，広瀬茂男：スライムロボットの研究（スリムスライムロボットの試作と３Ｄ歩容による走行実験），ロボティクスメカトロニクス講演会２００１，１Ａ１−Ａ４，２００１年６月７日
【非特許文献３】
青木岳史，大野英隆，広瀬茂男：スライムロボットの研究（Ｂｒｉｄｌｅ  Ｂｅｌｌｏｗｓの実現と歩容の検討），ロボティクスメカトロニクス講演会２００２，１Ａ１−Ｌ０６，２００２年６月７日
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多関節型の機構は柔軟性に乏しく、さらに各関節にアクチュエータを配置するため機構が高重量になってしまうという問題が生じる。端部板間にベローズを配置する機構は機構内部が複雑になり、機構自体が高重量になる。さらに端部板の面積に対するベローズの有効断面積が小さく、ベローズの断面にかかる気体の圧力を効率良く使用することができないという問題が生じる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために１番の発明では、第１の端部板および第２の端部板を両端に有して密閉された伸縮自在なベローズと、ベローズの内部に密閉される気体の圧力を切り替えるための気体圧調整装置と、ベローズを密閉する両端の端部板の間に巻き取り機構により長さが可変に張られた複数のワイヤと、それぞれのワイヤの長さを任意長で固定する制動機構を装備したことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図４の（Ａ）を参照すると、伸縮自在なベローズ（４）を端部板Ａ（５）と端部板Ｂ（６）によって密閉されている。図４の（Ｂ）と図５に示すように端部板Ａ（５）もしくは端部板Ｂ（６）に装備され、ベローズ（４）の内部に密閉される気体の圧力を切り替えるために吸気と排気を行う気体圧調整装置（７）によりベローズ（４）内の気体圧力を調整することができる。ベローズ（４）の内部には端部板Ａ（５）から端部板Ｂ（６）へ複数のワイヤ（８）を張り、これらのワイヤ（８）には、その長さを任意長で固定する制動機構を装備した巻き取り機構（９）をそれぞれ持つ。ベローズ（４）の内部は気体圧調整装置（７）により内部の気体圧力を高めることができ、それによりベローズ（４）は伸展することができる。その際に巻き取り機構（９）によりワイヤ（８）の長さをそれぞれ調整することによって図６に示すようにベローズ（４）の伸展方向、伸展長さを制御することができる。さらに巻き取り機構（９）の制動機構により伸展したベローズ（４）の形状を保持することができる。そして、気体圧調整装置（７）によってベローズ（４）内部の気体圧力を下げ、巻き取り機構（９）によってワイヤ（８）を巻き取ることによりベローズ（４）は収縮することができる。本発明は従来の機構に比べ、気体圧力を受ける有効断面積が大きいため高出力であり、なおかつ内部機構が簡素化されるためより軽量に機構を構成することができる。
【０００８】
図７と図８に示すようにベローズ（４）の内部にワイヤを内壁に沿わせて周辺部に配置するためのガイド（１０）を設置している。ガイド（１０）をベローズ（４）の内部に配置し、ワイヤ（８）を張設する事によってベローズ（４）を均一に屈曲させることができる。
【０００９】
図９の（Ａ）（Ｂ）は端部板Ａ（１１）および端部板Ｂ（１２）を両端に有して密閉された伸縮自在な第１のベローズＡ（１３）に隣接し、端部板Ｂ（１２）と新たな端部板Ｃ（１４）で密閉された伸縮自在な第２のベローズＢ（１５）であり、端部板Ａ（１１）に固定された複数のワイヤＡ（１６）が、端部板Ｂ（１２）に設ける気体を漏れにくくするためのガイド（１７）を通過して端部板Ｃ（１４）に導かれて固定される構造である。さらにベローズＢ（１５）に隣接し、端部板Ｃ（１４）と端部板Ｄ（１８）によって密閉されるベローズＣ（１９）も同様にして端部板Ｂ（１２）より端部板Ｃ（１４）のガイド（１７）通過して端部板Ｄ（１８）まで複数のワイヤＢ（２０）で連結する。節数を増やす場合は同様にしてワイヤを連結する。
【００１０】
図９の（Ｂ）に示すようにワイヤＢ（２０）の長さを固定した状態で、ベローズＢ（１５）内の気体を排気し、ベローズＣ（１９）内の気体圧力を吸気により加圧しながらワイヤＡ（１６）の巻き取りを行うとベローズＢ（１５）が収縮し、ベローズＣ（１９）が伸展し、端部板Ｃ（１４）を方向Ｘに移動させることができる。これによりベローズＢ（１５）内の排気にワイヤＡ（１６）の張力とベローズＣ（１９）の伸展圧力を利用できる。そのため、ワイヤＡ（１６）の張力のみでベローズＢ（１５）内の排気を行うよりも短時間で排気を行うことができ、ベローズＢ（１５）はスムーズな伸縮を行うことができる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の駆動機構は、索状能動体の単位節の機構を、従来のものよりも軽量、高出力化することができる。
【００１２】
本発明の駆動機構は、ベローズの屈曲に沿ってワイヤが張設されるガイド有するので、ベローズを均一に屈曲させることができる。
【００１３】
本発明の駆動機構は、隣接する単位節を協調させることでスムーズな伸縮運動を生成することができる。
【００１４】
【図面の簡単な説明】
【図１】人命探索ロボットである索状能動体の図であり、災害現場での活動のコンセプト図を示す。
【図２】従来の索状能動体の単位節機構の図であり、多関節型ロボットの図を示す。
【図３】従来の索状能動体の単位節機構の図であり、（Ａ）は複数のベローズで構成する単位節の図、（Ｂ）は（Ａ）の単位節を複数連結した図を示す。
【図４】本発明の機構構成の図であり、（Ａ）は外観の構成、（Ｂ）は内部の構成を示す。
【図５】本発明の機構構成の図であり、内部の構成を示す。
【図６】本発明の機構の図であり、ベローズを屈曲させた状態の図を示す。
【図７】本発明の機構の図であり、はベローズの内壁にワイヤを沿わせるためのガイドを示す。
【図８】本発明の機構の図であり、はベローズの内壁にワイヤを沿わせるためのガイドを示す。
【図９】単位節を連結した図であり、（Ａ）（Ｂ）はワイヤ長の変化、ベローズの伸縮を示している。
【００１５】
【符号の説明】
（１）端部板Ａ、（２）端部板Ｂ、（３）ベローズ、（４）ベローズ、（５）端部板Ａ、（６）端部板Ｂ、（７）気体圧調整装置、（８）ワイヤ、（９）巻き取り機構、（１０）ガイド、（１１）端部板Ａ、（１２）端部板Ｂ、（１３）ベローズＡ、（１４）端部板Ｃ、（１５）ベローズＢ、（１６）ワイヤＡ、（１７）ガイド、（１８）端部板Ｄ、（１９）ベローズＣ、（２０）ワイヤＢ
【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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