(57)【要約】  本発明は蠕虫状機構に関し、該機構は、当該機構の長手方向に延びる支持構造（１０）と、前記支持構造（１０）の長手方向に沿って順に配列された少なくとも２つの駆動ユニット（１４）と、を備え、前記駆動ユニットの各々は、前記支持構造（１０）の長手方向に沿って相互にある間隔をあけて，前記支持構造（１０）の長手方向に対して横向きの状態で装着された２つの支持要素（１１）と、前記支持要素（１１）同士の間に配設され、前記支持要素（１１）同士を相互に対して相対的に動かすことができるようにするための、少なくとも１つの駆動要素（１２）と、を有する。簡素なほっそりした構成でありながら正確な開ループ又は閉ループの動き制御を行う更なる蠕虫状機構を提供するために、駆動要素（１２）は個別に又はグループごとに中央ライン（３１，３５）により駆動される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蠕虫状機構であって、
当該機構の長手方向に延びる支持構造（１０）と、
前記支持構造（１０）の長手方向に沿って順に配列された少なくとも２つの駆動ユニット（１４）と、
を備え、前記駆動ユニットの各々は、
前記支持構造（１０）の長手方向に沿って相互に間隔をあけて、前記支持構造（１０）の長手方向に対して横向きの状態で装着された２つの支持要素（１１）を有し、
少なくとも１つの駆動要素（１２）を有し、当該駆動要素（１２）は前記支持要素（１１）同士の間に配設され、当該駆動要素（１２）により前記支持要素（１１）同士を相互に対して相対的に動かすことができるようになっており、
前記駆動要素（１２）は中央ライン（３１，３５）を介して個別に又はグループごとに駆動できることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２】
請求項１に記載の機構であって、
前記駆動要素（１２）は液圧又は気体圧式の駆動要素であり、
前記中央ラインは、液圧又は気体圧のための作動媒体を前記駆動要素（１２）に供給するための供給ライン（３１）であり、
前記各駆動要素（１２）は、個別に、又はグループごとに、弁（３３）を介して前記供給ライン（３１）に接続されている、
ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項３】
請求項２に記載の機構であって、前記弁（３３）は、前記駆動要素（１２）を前記供給ライン（３１）へ接続するための第１の開ポジションと、閉ポジションと、前記駆動要素（１２）から前記作動媒体を排出するための第２の開ポジションと、を有することを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項４】
請求項３に記載の機構であって、前記第２の開ポジションでは，前記弁（３３）は前記駆動要素（１２）をリターンラインへ、すなわち出口ライン（３２）へ、接続することを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項５】
請求項２，３又は４に記載の機構であって、前記弁（３３）が圧電素子の積層構造により開閉されることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか１項に記載の機構であって、各駆動ユニット（１４）がドライバ回路（３４）を備え、ドライバ回路（３４）は、中央制御回路（３６）に接続され、前記中央制御回路（３６）から受信した制御情報に応じて前記駆動ユニット（１４）の前記弁（３３）のための開閉切り替え信号を供給する、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項７】
請求項６に記載の機構であって、前記ドライバ回路（３４）は、前記弁（３３）を開閉する弁ドライバ回路（３８）のための制御信号を、受信した開ループ制御情報に応じて生成する開ループ制御情報処理回路（３７）を備えることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の機構であって、各駆動ユニット（１４）は１又は複数の動きセンサ（３９）を備え、動きセンサ（３９）の出力信号が前記ドライバ回路（３４）により検出されることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項９】
請求項８に記載の機構であって、前記ドライバ回路（３４）は前記動きセンサ（３９）からの出力信号を前記中央制御回路（３６）へと送信する送信回路（４０）を備えることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１０】
請求項８に記載の機構であって、前記ドライバ回路（３４）は閉ループ制御回路（４１）を備え、当該閉ループ制御回路には、閉ループ制御情報として、前記中央制御回路（３６）から受信した開ループ制御情報と前記動きセンサ（３９）からの出力信号とが供給され、前記閉ループ制御回路は、前記弁（３３）を開閉する弁ドライバ回路（３８）のための開ループ制御信号を、前記閉ループ制御情報に応じて供給する、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１１】
請求項８，９又は１０に記載の機構であって、動きセンサ（３９）として、前記支持構造（１０）に装着された１つ又は複数の歪みゲージを備えることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１２】
請求項８，９又は１０に記載の機構であって、前記動きセンサ（３９）として、前記駆動ユニット（１４）の支持要素（１１）同士の間に配設された１つ又は複数のプランジャーコイル（６２）を備え、前記プランジャーコイル（６２）が支持要素同士の相対的な動きを検出するようにしたことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１３】
請求項８，９又は１０に記載の機構であって、前記動きセンサ（３９）として、光源と位置検出型受光器とを含む光位置検出器を備え、前記光位置検出器は、前記駆動ユニット（１４）の複数の要素であって相互に対して動かされ得る複数の要素に対してそれぞれ配設されており、前記要素間の相対的な動きに対応する出力信号を供給する、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の機構であって、圧力シリンダが前記駆動要素（１２）として設けられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の機構であって、圧力をかけられると膨張する気体圧又は液圧式の作動パッドが前記駆動要素（１２）として設けられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１６】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の機構であって、前記駆動要素（１２）として、圧力をかけられると収縮する気体圧又は液圧式の作動要素、特にいわゆる人工筋肉、が設けられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の機構であって、前記駆動要素（１２）が圧力逃がしについての回復効果をもたらすことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１８】
請求項１５、１６又は１７に記載の機構であって、１つの駆動ユニット（１４）の各駆動要素に対して、それぞれ１つ又は複数の逆向きに動作する駆動要素（１２）が設けられることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１９】
請求項１５又は１６に記載の機構であって、１つ又は複数の回復要素（６１）が前記駆動要素（１２）に割り当てられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか１項に記載の機構であって、前記駆動要素（１２）は、駆動されると前記駆動ユニット（１４）の長さを変化させるように、前記駆動ユニット（１４）内に配設されていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２１】
請求項１から１９のいずれか１項に記載の機構であって、２つ、３つ又はそれ以上の駆動要素（１２）は、適切に駆動されると２つの支持要素（１１）が、定められた半径方向に、相互に向かって定められた傾動動作を行うように、駆動ユニット（１４）内に設けられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２２】
請求項１から１９のいずれか１項に記載の機構であって、前記駆動要素（１２）は、駆動されると２つの支持要素（１１）を前記支持構造（１０）の長手方向の軸回りに回転させるよう、駆動ユニット（１４）内に設けられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれか１項に記載の機構であって、前記支持要素（１１）が前記中央ライン（３１，３５）のための通路を有する支持ディスクとして構成されていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２４】
請求項１から２３のいずれか１項に記載の機構であって、前記支持構造（１０）は連続的に変形可能な管状すなわちホース状の担体を有し、当該担体上に前記支持要素が定められた軸方向間隔をあけて固定されていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２５】
請求項１から２３のいずれか１項に記載の機構であって、前記支持構造（１０）は、モジュール式に相互接続された複数の類似した支持セグメント（２１，５１）から構成されることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２６】
請求項２５に記載の機構であって、前記駆動ユニット（１４）は、それぞれ、長手方向担体（２２）の一方端に固定接続された第１の支持ディスク（５３）と、前記長手方向担体（２２）の他方端に関節接続（５４，５５）を介して旋回及び／又は回転可能に保持された第２の支持ディスク（５６）と、を備える支持セグメント（５１）を備え、前記第１の支持ディスク（５３）の前記長手方向担体（５２）から離れた面には隣接する支持セグメントの第２の支持ディスク（５３）を固定するための固定手段（５３’）が設けられる、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２７】
請求項２５に記載の機構であって、前記駆動ユニット（１４）は、それぞれ、長手方向担体（２２）の一方端に固定接続された支持ディスク（２３）であって前記長手方向担体（２２）から離れた側の面に関節軸受け（２５）を担持する支持ディスク（２３）、を有する支持セグメント（２１）を備え、前記長手方向担体（２２）の他方端には前記関節軸受け（２５）に対応する関節部材（２４）が設けられ、前記駆動ユニット（１４）の前記長手方向担体（２２）が、隣の駆動ユニット（１４）の支持ディスク（２３）上の関節軸受け（２５）に旋回及び／又は回転可能に支持され得るようになされている、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２８】
請求項１から２７のいずれか１項に記載の機構であって、１つ又は複数の前記駆動ユニット（１４）に、前記機構を用いる際に想定される姿勢にて予想される静的な力と釣り合うよう前記機構を内部的に支持する伸張及び／又は圧縮バネ要素が設けられる、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２９】
駆動要素（１２）として、ドライバ回路（３４）により開ループ制御又は閉ループ制御が可能な圧電アクチュエータを備えることを特徴とする機構。
【請求項３０】
請求項１から２９のいずれか１項に記載の蠕虫状機構のための駆動ユニットであって、２つの支持要素（１１）と、それら支持要素（１１）同士の間に配設され前記各請求項に記載されたように中央ライン（３１，３５）を介して駆動され得る少なくとも１つの駆動要素（１２）と、を備える駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蠕虫状機構に関し、特に蠕虫タイプで、すなわち蛇のように、変形可能な取り扱い（ハンドリング）機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば内視鏡に用いられる、連続的に変形可能な担体（キャリア）により構成されている蠕虫状すなわち蛇のような機構が知られている。特定の間隔ごとにその担体に対して垂直にディスク（円盤）が設けられており、それらディスクは固定ポイントを有しており、それら固定ポイントは担体に沿って支持されているワイヤーロープの端部にそれぞれ接続されている。もしこれらワイヤーロープの１以上に張力が欠けられると、この機構が湾曲する。
【０００３】
独国特許出願公開第１９８  ３３  ３４０  Ａ１号明細書は、更に、蠕虫状の駆動機構を開示しており、その機構は中央支持要素として、伸縮する弾性的な復元装置を有しており、この装置に対して垂直にディスク形状の支持要素が特定の間隔を開けてはめ込まれている。その中央の伸縮弾性復元装置は３つのアクチュエータを備えており、それらアクチュエータは各々ポケット又はパッドの列を有しており、それらポケット又はパッドは相互により掛かり合っている。それら個々のポケット又はパッドは、この例では、それぞれ、２つの支持要素の間に位置している。液体又は気体の圧力媒体がそれら３つのアクチュエータの各々に対して専用のアクセスチャネルを介して供給されており、これによりアクチュエータのパッド群がそれぞれの充填状態に応じた異なる体積を占めるようになる。それらパッドは互いを圧することで互いに遠ざかる。３つのアクチュエータに圧力が均等に加えられると、当該駆動機構の長さが変化することになる。３つのアクチュエータに対して異なる圧力が加えられると、これに対応して当該駆動機構が湾曲することになる。それらパッドには、このようにして、個別的に又はグループごとに、それぞれ圧力媒体が供給されるようになっている。
【０００４】
米国特許第３２８４９６４号明細書は、蛇状の、柔軟な把持アーム構造を開示しており、この構造は３つのセグメント（部分）を有し、これら部分はそれぞれ複数の駆動ユニットを有している。支持要素の間に配列されたパッド又はベローズ（蛇腹）でそれぞれ構成された１つの駆動ユニット又は１つの駆動ユニットグループへの作動媒体の供給は、中央ユニットから始まり、その中央ユニットに各駆動ユニット又は各駆動ユニットグループのための作動圧の制御が行われる。中央ユニットは、当該柔軟把持アーム構造の外側にあり、通常は大きく重い。とりわけ、この設計により、ラインの長さが長くなり、これにより結果として無駄（待ち）時間がもたらされ、当該機構の開ループ又は閉ループ制御の能力が貧弱になる。さらに、把持アームの基部（すべてのラインはこの基部を通って案内される）の周長は長く、把持アームの長さ及び／又は区分の数とともに長くなる。この結果、このような機構は、通常、長さに応じて非常に厚くなり、可搬性が実質的に制限される。
【０００５】
圧力を加えることにより拡張して長くなる効果をもたらす圧力パッド又は圧力蛇腹を用いる代わりに、ドイツ、エスリンゲン（Ｅｓｓｌｉｎｇｅｎ）のフェスト社（Ｆｅｓｔｏ  ＡＧ  ＆  Ｃｏ．  ＫＧ）から入手可能ないわゆる人工筋肉を用いることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５-２９３７８７号公報
【特許文献２】米国特許第５３３７７３２号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第００１７０１６号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第４４０８７３０号明細書
【特許文献５】米国特許第５８９７４８８号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第０２４９３１８号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第４２４０４３５号明細書
【特許文献８】米国特許第５３８６７４１号明細書
【特許文献９】独国特許出願公開第１９８３３３４０号明細書
【特許文献１０】米国特許第３２８４９６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、特に簡素なスリムなデザインとの関係で、動きを正確に開ループ又は閉ループ制御できる更なる蠕虫状機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は請求項１に記載された蠕虫状機構により達成される。本発明の更に有利な改善や発展形は従属請求項に記載される。
【０００９】
したがって、本発明によれば、蠕虫状機構自身の長手方向に延びる支持構造を持った蠕虫状機構であって、前記支持構造の長手方向に沿って少なくとも２つの駆動（アクチュエータ）ユニットが前後に配列されており、それら駆動ユニットはそれぞれ２つの支持要素と当該支持要素同士の間に配設された少なくとも１つの駆動要素とを備え、それら駆動要素によりそれら支持要素が互いに対して相対的に動く蠕虫状機構において、前記駆動要素は、中央ラインを介して個別に又はグループごとに駆動される。
【００１０】
蠕虫状機構に沿って延びる中央ラインを介して、当該機構を変形させるために、前記駆動ユニット群の中の駆動要素群を中央から集中的に駆動することは、切り替え時間の短縮化を可能とし、また個々の駆動ユニットにより達成される動き又は変形を個別的に補正することにも適している。
【００１１】
従来の電気又は磁気のアクチュエータ（駆動装置）も、要素群を駆動するのに原理的に用いることができる。しかし、本発明の好適な設計では、駆動要素は液圧（油圧等）又は気体圧（空気圧等）を用いた駆動要素であり、前記中央ラインは液圧又は気体圧のための作動媒体をそれら駆動要素に供給するための供給ラインであり、各駆動要素は前記供給ラインに対して弁を介して個別に、又はグループごとに、接続される。
【００１２】
液圧式又は気体圧式の駆動要素を用いる場合、作動媒体は、管又はホースとして構成され得る中央ラインにより個々の駆動要素に供給され、その中央ラインには圧力がかけられて、作動流体すなわち圧力媒体がその中央供給ラインに接続された弁を介して個々の駆動要素に対して実質的に無駄（待ち）時間なしで素早く供給されるようにされる。それら弁は駆動要素の近くに配設されているので、駆動要素に対する供給経路がきわめて短くなり、実効的な切り替え時間を非常に短くすることができる。
【００１３】
この場合に、それら弁は、前記駆動要素を前記供給ラインへと接続するための第１の開ポジションと、閉ポジションと、前記駆動要素から前記作動媒体を排出させるための第２の開ポジションとを有していてもよい。
【００１４】
また、このようなことも原理的に考えられる。すなわち、気体圧又は液圧式の駆動要素（の圧力）を緩和する（逃がす）ために、前記第２の開ポジションにて前記弁は前記駆動要素を環境へと接続し、気体又は液体を作動媒体として用いた場合に、作動媒体は当該機構が使用されている環境即ち作業環境を危険にさらすことなく放出又は排出することができる。しかし、前記第２の開ポジションでは、前記弁は前記駆動要素をリターン（戻し）ライン又は出口ラインに接続するようにしてもよい。これにより作動媒体を回収するか、又は当該機構の作業環境が損なわれないような領域へ作動媒体を排出することができ、これは、当該蠕虫状機構が作動し又は使用される場所に害を与えないので、例えば内視鏡などの複数の応用分野にとって必要なことであり、またほぼ全部の応用分野にとって役立つことである。
【００１５】
リターンラインは、吸引式即ち減圧ラインとして構成してもよく、前記駆動要素内の減圧を加速するために適切な真空源に接続されてもよい。
【００１６】
本発明の有利な発展形では、積層された圧電（ピエゾ）要素によりそれら弁を開閉切り替えしてもよい。これによりそれら弁を高速にかつ高信頼性をもって開閉することができる。
【００１７】
そのような非常に素早く制御できる弁を用い、弁の出口と駆動要素との間のラインを短くしたりなくしたりすることで、弁を制御する頻度を極度に高くすることができ、例えば、圧力を逃がすときの駆動要素が追従するように設定することができ、受動的に長さを変えるという目的のためにあらかじめ定めたようにゆっくりと駆動要素の圧力が減少し、これにより、当該機構の対抗し合うトルク同士を精密に設定して調節することができるようになる。
【００１８】
本発明の好適な発展形では、各駆動ユニットは中央制御回路に接続されたドライバ（駆動）回路を有しており、駆動ユニットの弁に対して、前記中央制御回路から受け取った制御情報に対応するスイッチング信号を供給する。ドライバ回路は開ループ情報処理回路を有し、この開ループ情報処理回路は前記弁ドライバ回路に対する制御信号を生成し、このドライバ回路は受信した開ループ制御情報に応じて前記弁を切り替える。
【００１９】
閉ループ制御のために、それぞれ達成された動き又は変形を検出するために、本発明では、各駆動ユニットは１又は複数の動きセンサを備え、この動きセンサの出力信号が前記ドライバ回路により検出される。
【００２０】
この場合、もし前記駆動情報が各駆動ユニットについて中央で集中的に決定されるのであれば、前記ドライバ回路が前記動きセンサから前記中央制御回路へ出力信号を伝送するための送信回路を持っていることが好ましい。
【００２１】
ただし、駆動回路が閉ループ制御回路を有しており、その閉ループ制御回路に対して、閉ループ制御情報として、前記中央制御回路から受信された開ループ制御情報と動きセンサからの出力信号とが供給され、その閉ループ制御回路が、弁を開閉する弁ドライバ回路に対する開ループ制御情報を、前記閉ループ制御信号に応じて供給するようにしてもよい。
【００２２】
曲がり、長手方向の動き又は回転動きのための動きセンサとして、前記支持構造に対して装着される１又は複数の歪み（ストレイン）ゲージを設けてもよい。更に、１又は複数のプランジャーコイルを駆動ユニットの支持要素同士の間に配設し、それらコイルがその支持要素の相対的な動きを検出するようにしてもよい。本発明の別の改良では、動きセンサとして、互いに対して動き得る前記駆動ユニットの要素上にそれぞれ配設された光源と位置検出型受光器とを備える光位置検出器をもちいてもよく、この位置検出器は、それら要素間の相対的な動きに対応する出力信号を供給する。
【００２３】
駆動要素として、また、圧力シリンダ、圧力下で拡張する気体圧又は液圧の作動パッド、又は、特にいわゆる人工筋肉のような、圧力を受けると収縮する気体圧又は液圧で作動する要素を設けてもよい。またこの場合、所望の動きシーケンス及び開ループ又は閉ループ制御の可能性に応じて、長さが変化する異なる複数の駆動要素を組み合わせてもよい。
【００２４】
また、この場合、圧力を解放する際に駆動要素が回収効果をもたらすようにしてもよい。さらに、様々な応用において、１又は複数の回収要素が駆動要素に対して割り当てられるようにすることも好ましい。
【００２５】
駆動ユニットの各駆動要素に対して、これと反対に動作する１又は複数の駆動要素が割り当てられる場合、それら駆動要素が、あらかじめ定められた動きを実行するために主働筋と拮抗筋として協働する複数の筋肉の役割を果たすようにすることができる。
【００２６】
また別の発展形では、駆動要素は、駆動ユニット内にて、駆動されると長さを変えるように配設される。
【００２７】
またほとんどの応用では、２つ又は３つ又はそれ以上の駆動要素が駆動ユニット内に配設され、適切に駆動するとそれら駆動要素が前記支持要素同士を、あらかじめ定められた半径方向に、あらかじめ定められたようにお互いに向けて傾くようにしてもよい。
【００２８】
本発明の別の改良では、駆動要素は、駆動されると前記２つの支持要素が前記支持構造の長手方向の回りを回転するように、駆動ユニット内に配設されてもよい。
【００２９】
応用によっては、本発明に係る蠕虫状機構において、それぞれは長さの変化、曲げ又は傾き動作、又は当該蠕虫状機構の軸回りの回転のいずれかのみを行う様々な駆動ユニット同士を組み合わせることも可能である。また、１つの駆動ユニット内の様々な動きを組み合わせてもよく、中央担体及び／又は前記支持要素の軸受は、駆動ユニットの支持要素が所望の動き又は変形に追従できるように設計されることが要求される。
【００３０】
好適には、前記支持要素は、中央ラインのための通路を有する支持ディスクとして設計される。この場合、中央ラインのための通路は当該機構の中心軸の領域にある必要はなく、その領域から横にずれていてもよい。中央ラインは、この場合、当該ラインが個々の駆動ユニットの動きに、後者の邪魔をすることなく、直接に追従できるように設計されるべきである。
【００３１】
本発明の他の有利な改良では、前記支持構造は連続的に変形可能な管状又はホース状の担体を備え、その担体に対して、軸方向に沿ってあらかじめ定められた間隔ごとに、支持要素が固定されている。当該機構の支持構造として管状又はホース状の担体を用いることにより、各供給ライン及び各排出ライン及び電気的な開ループ制御ラインが、更に保護された形で蠕虫状機構内を案内されるようにすることができる。また、管状又はホース状の担体そのものを作動媒体のための供給ラインとして用いることも考えられ、これにより設計を更に簡素化することができる。
【００３２】
本発明の更なる改良では、前記支持構造は、複数の互いに類似した支持セグメント（部分）がそれぞれモジュールとして相互接続する形で構成されていてもよい。
【００３３】
同種の複数の支持セグメントから構成された脊椎に似た支持構造を用いることにより、様々な種類の、特に長さの異なる、蠕虫状機構の製造を実質的に合理化することができ、これにより製造コストを低減することができる。この場合、モジュール式の支持セグメントは、管状又はホース状の担体を備えていてもよく、それら担体上に支持要素群が設けられ、それら管状又はホース状の支持部分の端部には適切な結合部材が設けられている必要があり、これによりそれら部分から構成される最終的な蠕虫状機構が支持構造として前述した個々の部分から組み立てられた連続的な変形可能な担体を持つようにする。
【００３４】
本発明の他の改良では、各駆動ユニットはそれぞれ支持セグメントを備え、各支持セグメントは、長手方向担体の一方端に固定的に接続された第１の支持ディスクと、前記長手方向担体の他方端に対して関節接続により旋回即ち回転可能に保持される第２の支持ディスクと、を備え、前記第１の支持ディスクは、前記長手方向担体から離れた側の面に、隣の支持セグメントの第２の支持ディスクを固定するための固定手段を有する。
【００３５】
本発明の別の実施形態では、各駆動ユニットがそれぞれ支持セグメントを備え、支持セグメントが支持ディスクを備え、支持ディスクが長手方向担体の一方端に固定的に接続されるとともに前記長手方向担体から離れた側の面に関節軸受けを備えており、前記長手方向担体は他方端に前記関節支持部に対応する関節部材を備え、ある駆動ユニットの前記長手方向担体が、次の駆動ユニットの支持ディスク上の関節軸受けにより旋回及び／又は回転可能に支持されるようになっている。
【００３６】
蠕虫状機構の知られた使用姿勢の場合に、好適な方向にあらかじめ張力をかけたり、あるいは重力などの静的な支持力を緩和したりするために、例えば、１又は複数の駆動ユニットが、引っ張り及び／又は圧縮バネ要素であってもよく、それらバネ要素が当該機構を使用する際に想定される姿勢にあるときに生じると予想される静的な力と釣り合うよう当該機構を内部的に支持する。したがって、個々の駆動要素は、実際に、所望の動き又は調整のための差動的な力だけを加えればよい。
【００３７】
例えば人間や動物の体を検査するための内視鏡に用いるための特にスリムな蠕虫状機構を提供するために、駆動要素として、ドライバ回路により開ループ又は閉ループの制御を行うことが可能な圧電アクチュエータを用いることが有益である。人体の内視鏡検査の場合には、可能な限りスリムな蠕虫状機構を用いて作業を行うことが、人体へのダメージや患者の負担をできるだけ少なくするために、有益である。
【００３８】
本発明は、以下に挙げる図面に例示された実施形態の助けを借りて、例示のために、以下にて更に詳しく説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】連続的に変形可能な支持構造を有する本発明に係る蠕虫状機構の、大幅に簡略化した模式図である。
【図２】脊椎に似た支持セグメントの配列を備える変形可能な支持構造の発明に係る蠕虫状機構の大幅に簡略化した模式図である。
【図３】本発明の第１の例示的な実施形態に関する蠕虫状機構の、相互に接続された２つの駆動ユニットを簡略化して示す斜視図である。
【図４】本発明の他の例示的な実施形態に関する蠕虫状機構の駆動ユニットの簡略化された断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は駆動要素の配設（の仕方についての様々な可能性を例示するために、本発明の機構の駆動ユニットを示す大幅に簡略化した図である。
【図６】駆動要素として使用される人工筋肉への圧力の印加を説明するための、簡略化された模式的な液圧／気体圧回路のダイアグラムを示す図である。
【図７】図６に係る簡略化された模式的な回路ダイアグラムを示す図において、圧力シリンダを用いる場合の図である。
【図８】個々の駆動ユニットを電気的に駆動する例を示すための大幅に簡略化した回路図である。
【図９】駆動ユニット内のドライバ回路の簡略化した模式的なブロック図である。
【図１０】駆動ユニットの他のドライバ回路の簡略化した模式的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
相互に対応する構成要素及び回路要素に、図面の各図において同じ参照符号を付した。
【００４１】
図１は、連続的に変形可能な担体として設計された支持構造１０を有する蠕虫状機構の第１の実施形態を示しており、これについて以下に詳しく説明する。支持構造１０の上には支持要素１１があり、この支持要素１１は、板又はディスクとして設計されてもよく、また星形又は十字形に配設された支持用の筋交いとして設計されてもよい。
【００４２】
当該支持構造の長手方向に沿って隣り合う２つの支持要素１１同士の間には駆動要素１２が配設され、これら駆動要素１２は図１では圧力が加えられると短くなる人工筋肉として示されている。
【００４３】
支持要素１１は、支持構造１０の長手軸方向を横切る向きに延び、支持構造１０の長手軸方向に沿って互いに間隔をあけるように、支持構造１０上に装着されている。この場合、隣り合う２つの支持要素１１は、それら２つの間にある駆動要素１２と駆動要素１２同士の間の支持構造１０の部分とともに１つの駆動ユニット１４を形成し、図１に例示した本発明の実施形態の場合、１つの支持要素１１が隣り合う２つの駆動ユニットに属している。
【００４４】
図２は、本発明に係る他の変形可能な蠕虫状機構を示す。この機構では、支持構造２０が脊椎のように設計されるとともに複数の支持セグメント２１を有し、各支持セグメントは長手方向担体（キャリア）２２と支持ディスク２３とを有する。長手方向担体２２は、支持ディスク２３から離れた方の端部が関節部材２４として設計されており、その部材は支持ディスク２３に形成された関節軸受け２５及び／又は隣の駆動ユニット２６の長手方向担体２２に収容されている。
【００４５】
関節部材２４及び関節軸受け２５は、図２では、旋回及び回転動作の両方が可能な玉継ぎ手の要素として例示されている。しかし、この機構の２つの駆動ユニット２６同士の間の関節の接続は、当該機構の長手軸回りの回転運動と、当該機構の長手軸に対する１又は２自由度の旋回即ち傾動運動のうちのどちらかのみを許すものであってもよい。関節部材と関節軸受けの設計は、この例では、適用先の要件と伝達すべき力とに依存して設計されるべきである。
【００４６】
図３は、図１に示されたような連続的に変形可能な支持構造１０を持つ蠕虫状機構のＮ番目及び（Ｎ＋１）番目の駆動ユニット１４を示している。図３では、連続する支持構造１０が、例えば環状の、相互に連結し、相互に変位可能な支持リング群からなる支持ホースから形成されている。支持ホースは、１又は複数の中央ライン３１，３２及び適切ならば更にデータラインを直接的に案内するだけでなく、他の改良では個々の駆動要素１２のための作動媒体をも案内することができるが、そのような支持ホースを設ける代わりに、波形（しわ付き）ホース又は柔軟な格子状のホース又はチューブ構造を用いることもできる。この場合、支持構造１０はある程度の剛性を有しており、この剛性はこの機構の適用先に合わせられるべきである。
【００４７】
支持構造１０は、モジュール構造をなすよう、駆動ユニット１４同士の間の遷移部にて適切な方法で互いに結合された複数の支持ホース部分から構成されていてもよい。
【００４８】
円形の支持ディスク１１は、支持構造１０上の支持要素として配設され、例示する実施形態の１つの駆動ユニット１４の２つの支持ディスク１１同士の間には、３つの駆動要素１２が配設されている。それら駆動要素１２は、図では人工筋肉として示されており、支持構造１０の周りに周方向に分散的に配置されている。駆動要素１２の周方向の分布は、使用分野に応じて、均等にしてもよいし、不均等にしてもよい。後者の場合、特に、休止状態での半径方向の力の効果も、重力の結果として、例えば水平状態での利用の場合のように、不均一になる。
【００４９】
図３及び図６に示したとおり、３つの駆動要素１２は、それぞれ対応する弁を介して、液圧又は気体圧作動媒体を供給するための供給ライン３１へ、作動媒体のための出口ラインすなわちリターンラインへ、接続してもよい。
【００５０】
図６に示すように、弁３３は、中央の閉ポジション、駆動要素１２が供給ライン３１に接続される第１の開ポジション、及び駆動要素１２がリターンラインすなわち出口ライン３２に接続される第２の開ポジションを有する３／３ウェイの弁として設計されている。
【００５１】
例えば、多くの応用例で環境を害せずに外部にすぐに放出することができる空気を作動媒体として利用する場合には、作動媒体を排出するために駆動要素１２をリターンラインすなわち出口ライン３２に接続する代わりに、駆動要素１２を環境へと直接的に接続するように弁３３を設計してもよい。これに対応して、この機構が水中で使用される場合は、単に環境に排出できる作動媒体として水が考えられる。例えば医療などの他の利用例の場合、作動媒体を蠕虫状機構の外部まで案内することが必要であり、作動媒体を媒体溜めまで戻すか、当該蠕虫状機構の取り扱いに害を及ぼさない場所で作動媒体を環境へ排出するかのいずれかが必要である。
【００５２】
弁３３は、素早く高信頼性で切り替え（開閉）可能なソレノイド弁として設計してもよい。駆動要素１２内の圧力を開ループ制御のみならず閉ループ制御でも制御する必要があり、かつ高い周波数で非常に素早く、高信頼性をもって切り替えられるようにする目的のために開ループ制御の弁３３が必要である場合は、積層した圧電素子からなる構造がその目的に適う。そのような弁及び古典的なソレノイド弁と並んで、圧電モータで駆動される弁を用いることもできる。
【００５３】
図３及び図８に例示するように、各駆動ユニット１４は、バス３５を介して中央制御回路３６に接続されたドライバ回路３４を有する。ドライバ回路３４は、駆動ユニット１４の弁３３のためのスイッチング信号すなわち開ループ制御信号ＳＮ／１、・・・ＳＮ／Ｍを中央制御回路３６に応じて供給するが、このドライバ回路３４は、開ループ制御情報処理回路３７（図９参照）を有していてもよく、この開ループ制御情報処理回路３７は、駆動要素１２のそれぞれにて必要とされる作動圧を設定するために、中央制御回路３６から対応する弁３３のための制御データを受け取る。
【００５４】
また、中央制御回路３６が、個々の駆動ユニット１４のドライバ回路３４の開ループ制御情報処理回路３７に、この機構により行われる動き又は想定される形状に関する情報のみを供給し、各駆動ユニット１４の開ループ制御情報処理回路３７自身が，受け取ったデータから、個々の駆動要素１２にそれぞれ設定すべき望ましい値をローカルで求め、弁３３を介してそれら駆動要素１２に対して作動媒体を適切に供給するようにすることも考えられる。弁３３を切り替えるために、ドライバ回路３４は、好適な例では、弁３３の各々について、それぞれ対応するドライバ回路３８を有し、これらドライバ回路３８は論理的な制御信号を駆動（アクチュエータ）信号へと変換する。
【００５５】
駆動ユニット１４の２つの支持ディスク１１のお互いに対する相対的な動きを開ループ制御するためだけでなく、設定された位置の閉ループ制御を実現するために、各駆動ユニット１４は、１つ又はそれ以上の数の動きセンサ３９を備えており、動きセンサの出力信号はドライバ回路３４に供給される。
【００５６】
中央の開ループ制御回路３６が各駆動要素１２に必要な制御データをドライバ回路３４に送信する場合、すなわち、実行されるべき動き又は想定されるポジション（位置又は姿勢）からそれらのデータが中央で集中的に計算される場合、ドライバ回路３４の動きセンサ３９の出力信号は、送信回路４０及びバス３５を介して、中央の開ループ制御回路３６に返されるようにしてもよく、これを受けた中央の開ループ制御回路３６は、閉ループ制御のために、個々の駆動ユニットのための制御信号を再計算する。
【００５７】
本発明の他の改良によれば、もし分散された知能すなわち計算能力の支援により処理が実現され、かつ実行すべき動き又は取るべきポジション（位置又は姿勢）に関する情報又はデータのみが駆動ユニット１４の個々のドライバ回路３４へと供給され、かつ開ループ制御情報処理回路３７自身が個々の駆動要素１４のための制御データ（個々のデータは各弁ドライバ３８によりそれぞれ対応する制御信号ＳＮ／１、・・・ＳＮ／Ｍに変換される）をローカルで求める場合には、各ドライバ回路３４内に、再計算のための変更された操作量を、操作量の目標値と、生じた変形の実際の値（動きセンサ３９により検出される）と、から求める閉ループ制御回路４１を設けることが好適である。
【００５８】
駆動ユニット１４の支持ディスク１１同士の互いに対する相対的な動きと個々の駆動ユニット１４内の支持構造１０の曲率とを検出するための動きセンサとして、例えば歪みゲージのようなセンサ群を、支持構造上に設けてもよい。また歪みゲージ群を設ける代わりに、角度エンコーダ群、適切に配置されたプランジャーコイル群、又は光学的位置検出装置（図４参照）を設けることもできる。プランジャーコイル６２は、例えば図５（ａ）に示されている。このようなセンサ群は、蠕虫状機構を非常に正確に閉ループ制御するのに用いることができ、特に積層した圧電素子群を用いた場合には、弁３３を非常に素早く切り替え（開閉）することができ、これにより達成すべき動きステップのために通すべき作動媒体の量をきわめて少なくすることができ、これに応じて制御ステップを小さくして、高いセッティング精度を得ることができる。
【００５９】
図１と図３に例示した蠕虫状機構の場合、作動媒体は連続的に変形可能な支持構造１０を通って供給可能である。対応する環境にすぐに放出できる作動媒体を用いて動作する蠕虫状機構の場合、支持構造１０自体を、支持用又は波形のホースとしてのみならず、個々の弁３３に対して作動媒体を送るための圧力ホースとしても機能するようにすることもできる。
【００６０】
また、中央ライン３１，３２を作動媒体のために支持構造１０内を通して案内するだけでなく、中央ライン３１，３２を支持構造１０の外側に沿って案内してもよい。このことは図４に示されており、これは脊椎に似たモジュール構成をとる支持構造２１を備える蠕虫状機構の駆動要素１４の場合である。
【００６１】
図２に例示したのと同様の方法で、図４の駆動ユニット２６’の支持構造は、長手方向担体５２とこれに設けられた支持ディスク５３とを備えた支持セグメント５１を有する。長手方向担体５２の端部のうち支持ディスク５３から離れた方の端部には関節部材５４が設けられ、この部材５４上に、第２の支持ディスク５６を担持する関節軸受け５５が装着される。想定する動きの自由度に応じて、関節部材５４と関節軸受け５５とから構成される継ぎ手は、長手方向担体５２の長手軸回りの回転運動、及び／又はこれに対する１又は２自由度の旋回すなわち傾動運動を可能にする。
【００６２】
第１の支持ディスクのうち長手方向担体５２から離れた側の面には固定手段があり、この手段は、軸フランジ５３’として示されており、後続の又は前にある駆動ユニット２６’の第２の支持ディスク５６を保持する。
【００６３】
プラグ又はカプリング（連結器）として示される第１及び第２の接続手段６０は、第１及び第２の支持ディスクに設けられ、これによりバス３５、作動媒体供給ライン３１及びリターンラインすなわち放出ライン３２の各部分を相互接続し、バス３５及びライン３１，３２がモジュール構造の蠕虫状機構を通って連続的に延伸するように構成されている。図２に示したような脊椎の形の支持構造の場合、ライン３１，３２は、またもし適切ならば更にバス３５は、図３における実施形態のように、当該機構を通って連続的に案内されるようにすることができる、
【００６４】
図４に動きセンサとして例示されているのは、好適にはレーザー５８，特にレーザーダイオードである光源と、光位置検出器５９と、を備える光検出器５７である。レーザー５８及び光位置検出器５９とは、この例では、第１及び第２の支持ディスク５３，５６の互いに向かい合う面に配設されている。
【００６５】
図４には、供給ライン３１とリターンラインすなわち放出ライン３２に弁３３を介して接続され得る駆動要素１２が１つだけ示されているが、必要に応じて２つ、３つ又はそれ以上の駆動要素１２を設けてもよい。
【００６６】
図１から図４及び図５（ａ）を参照して例示したように支持構造１０を曲げること即ち駆動ユニット１４の２つの支持要素１１をお互いに対して傾けることの代わりに、支持ディスク５６，５３が互いに対して回転運動のみを行うようにしてもよく、これは駆動要素１２群を適切に配設すること及び関節部材２４及び関節軸受け２５を形成することにより実現できる。この目的のために、図５（ａ）から（ｄ）の上側の支持ディスク５６が支持セグメント５１の長手方向担体５２に対する回転運動のみが可能になるように、関節部材２４及び関節軸受け２５が最初に設計される。図５（ｂ）に示すように、人工筋肉として示している２つの駆動要素１２は、Ｖ字形に配設され、図中右側の駆動要素１２の収縮が上側支持ディスク５６を下側支持ディスクに対して矢印ｄの方向に回転させている。
【００６７】
今度は右側の駆動要素１２から負荷が除かれ、同時に左側の駆動要素１２に圧力が加えられると、前者は伸びて後者は縮み、上側支持ディスク５６は矢印ｄの方向に対して逆向きに動く。
【００６８】
図５（ｃ）に示したＸ字形配置の２つの駆動要素１２は、対応した方法で動作する。
【００６９】
２つの支持ディスク５６，５３の間に設けられた駆動要素１２群の代わりに、支持ディスク５６，５３に対して保持バーとして例示された方位要素５３’、５６’を設け、それら要素同士の間に駆動要素１２’を取り付けてもよい。
【００７０】
考えている応用先によっては、回転運動と、旋回即ち傾動運動とを、個別の駆動ユニット１４により個別に制御することもできる。しかし、１つの駆動ユニット１４で回転と旋回／傾動の動きを組み合わせることも同様に可能である。
【００７１】
均等に拡張又は収縮する１以上の駆動要素１２を含む駆動ユニット１４を用いれば、駆動ユニット１４の長さを伸ばしたり縮めたりすることもできる。
【００７２】
特にいわゆる人工筋肉のような、圧力をかけられると収縮する気体圧又は液圧で動作する要素として説明した前述の駆動要素１２を設ける代わりに、図７に示すように、駆動要素として圧力シリンダ１２”を設けることもできる。このような圧力シリンダ１２”は、自分自身の作動室と供給及び排出ライン３１，３２との接続に応じて１つの方向又はもう１つの方向（逆方向）へと動くことができ、どちらの作動方向でも、対応する支持要素１１同士が互いに対して能動的に調整できるようにする。
【００７３】
もし、最初に記載したように、１方向にのみ能動的に動作する駆動要素１２が用いられるならば、駆動要素１２が圧力逃がし（リリーフ）について回復効果を与えてもよい。しかし、例えば図３を参照して説明した駆動ユニット１４の場合のように、駆動ユニット１４の各駆動要素１２に対して１つ又は複数の逆向きに動作する駆動要素１２を割り当ててもよい。
【００７４】
圧力逃がしに対し働く回復効果を備える駆動要素１２を設ける代わりに、個々の駆動要素１２に対して、図１の右側の２つの駆動ユニット１４のように１又は複数の個別の回復要素６１を割り当ててもよい。
【００７５】
図２の右側に示したように、この発明の蠕虫状機構の１つ又は複数の駆動ユニットに、当該機構を想定した姿勢で使用するときに予想される静的な力と釣り合わせるために当該機構を内部的に支持する伸張及び／又は圧縮バネ要素６３が設けられる場合には、それらバネ要素が、適切であれば、同様に、同時に駆動要素１２のための回復要素として機能するようにしてもよい。このような伸張及び／又は圧縮バネ要素は、この場合、蠕虫状機構の周囲を覆うバネ配列として設計してもよい。
【００７６】
気体圧又は液圧式の駆動要素１２を用いる代わりに、駆動要素１２として圧電アクチュエータを用いてもよい。圧電アクチュエータは、非常に小さい径しか持たない蠕虫状機構に特に適している。
【符号の説明】
【００７７】
１０  支持構造、１１  支持要素、１２  駆動要素、１４  駆動ユニット、３１，３５  中央ライン。
【図１】
2010505637.tif 000003
【図２】
2010505637.tif 000004
【図３】
2010505637.tif 000005
【図４】
2010505637.tif 000006
【図５（ａ）】
2010505637.tif 000007
【図５（ｂ）】
2010505637.tif 000008
【図５（ｃ）】
2010505637.tif 000009
【図５（ｄ）】
2010505637.tif 000010
【図６】
2010505637.tif 000011
【図７】
2010505637.tif 000012
【図８】
2010505637.tif 000013
【図９】
2010505637.tif 000014
【図１０】
2010505637.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月13日(2008.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
米国特許第３２８４９６４号明細書は、蛇状の、柔軟な把持アーム構造を開示しており、この構造は３つのセグメント（部分）を有し、これら部分はそれぞれ複数の駆動ユニットを有している。支持要素の間に配列されたパッド又はベローズ（蛇腹）でそれぞれ構成された１つの駆動ユニット又は１つの駆動ユニットグループへの作動媒体の供給は、中央ユニットから始まり、その中央ユニットに各駆動ユニット又は各駆動ユニットグループのための作動圧の制御が行われる。中央ユニットは、当該柔軟把持アーム構造の外側にあり、通常は大きく重い。とりわけ、この設計により、ラインの長さが長くなり、これにより結果として無駄（待ち）時間がもたらされ、当該機構の開ループ又は閉ループ制御の能力が貧弱になる。さらに、把持アームの基部（すべてのラインはこの基部を通って案内される）の周長は長く、把持アームの長さ及び／又は区分の数とともに長くなる。この結果、このような機構は、通常、長いことに加えて非常に厚くなり、可搬性が実質的に制限される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
圧力を加えることにより拡張して長くなる効果をもたらす圧力パッド又は圧力蛇腹を用いる代わりに、ドイツ、エスリンゲン（Ｅｓｓｌｉｎｇｅｎ）のフェスト社（Ｆｅｓｔｏ  ＡＧ  ＆  Ｃｏ．  ＫＧ）から入手可能ないわゆる人工筋肉を用いることもできる。
特開平５−２９３７８７号公報は、各制御要素の個々のセルが開口を通して圧力ラインに接続されそれらセルに圧力媒体が連続的に供給されるようになっている蠕虫状機構に関するものである。
個々のセルの拡張状態を異ならせるために、それらセルの圧力を、弁を介して排出することができる。
米国特許第５，３３７，７３２号明細書には、個々の駆動ユニットがバルーンを有しており、それら駆動ユニットはそれらバルーンを用いて体腔内でその体腔の壁を押しつけながらでキャタピラのように前進する。したがって，必要とされる長さの変化、すなわち収縮と拡張が、この場合はピストン／シリンダユニットにより実装されており、このユニットは加えられる圧力に応じて、隣の駆動ユニットとの間隔を長くしたり短くしたりする。
さらに、駆動ユニット自身の長手軸の周囲に分散して配置された４つのバッグ（袋）を備える駆動ユニットを提供することも可能であり、それら各バッグは蠕虫状機構を曲げるために、第１の弁により圧力が加えることができ、第２の弁を介して排出することができる。
欧州特許出願公開第００１７０１６号明細書は、各々が複数のパッド又は要素から構成された２つ又はそれ以上のセクション（部分）を備える柔軟なロボットアームに関するものであり、それらパッド又は要素は、凸状の表面を介して互いに接触した状態で保持されており、これにより脊椎に似た構造を曲げることができるようになっている。例として、この目的のために、ピストン／シリンダ構成がフランジと隣の要素との間に設けられており、これにより湾曲の外側で互いが離れるように後者を圧迫する。この例では、供給ラインから入口／出口を介して各シリンダに対して圧縮空気が供給される。湾曲の内側では、これに対応して、シリンダ内の空気が、前述の入口／出口と今は排出ラインとして機能する前述の供給ラインとを介して、押し出される。
更に、それら要素は、分割することができ、互いに対向する２つのフランジ要素を持つようにすることができる。それらフランジ要素同士の間にはサーボモータが介在し、例えば液圧又は気体圧式のベローズのように設計されている。圧力の印加と逃がし（緩和）が、それぞれ対応する供給ラインと排出ラインを経由して、実行される。この場合、１つのセクションのすべての要素は同時に同じように駆動される。
独国特許出願公開第４４０８７３０号明細書には、アクチュエータがチャネル筐体に埋め込まれた、制御可能な器具チャネルが記載されている。これらアクチュエータは、例えば、形状記憶金属又は熱バイメタルから形成された細長い金属片であってもよい。更に、歪みゲージ、スイッチ又は圧力センサをチャネル筐体の内部又は表面上に配置してもよい。
米国特許第５，８９７，４８８号明細書は、複数のジョイント小片を備えた湾曲セクションを有する内視鏡又はカテーテルに関するものである。ジョイント小片群から構成された湾曲セクションをある方向又は別の方向に曲げられるようにするために、人工筋肉により駆動することができる保持ワイヤが設けられている。
したがって、これには、人工筋肉が保持ワイヤを駆動するのに使用できることが示されているのみである。
欧州特許出願公開第０２４９３１８号明細書には、バネ鋼などから形成された複数のバー又はロッドが湾曲セクションを構成している、ロボット又はマニピュレータのアームのための駆動要素が記載されている。それらバー又はロッドの一端は制御要素に接続されており、他端は支持ディスクに保持されている。それラバー又はロッドは、制御要素の補助により回転させることができ、これにより支持ディスクを基部セクションに対して回転させることができる。湾曲セクションを湾曲させるために、両方向に駆動可能なピストン／シリンダユニットの補助によりそれらロッドをロッド自身の長手方向に沿って変位させることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
したがって、本発明によれば、蠕虫状機構自身の長手方向に延びる支持構造を持った蠕虫状機構であって、前記支持構造の長手方向に沿って少なくとも２つの駆動（アクチュエータ）ユニットが前後に配列されており、それら駆動ユニットはそれぞれ２つの支持要素と当該支持要素同士の間に配設された少なくとも１つの駆動要素とを備え、それら駆動要素によりそれら支持要素が互いに対して相対的に動く蠕虫状機構において、前記駆動要素は、中央ラインを介して個別に駆動される。この場合において、それら駆動要素は、液圧又は気体圧式の駆動要素であり、少なくとも引っ張り力により動作し、液圧作動媒体又は気体圧作動媒体を駆動要素に供給するための供給ラインである前記中央ラインに対してそれぞれ弁を介して接続されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
これにより、液圧式又は気体圧式の駆動要素を用いることが可能になり、作動媒体が、管又はホースとして構成され得る中央ラインによりそれら駆動要素に供給され、その中央ラインには圧力がかけられて、作動流体すなわち圧力媒体がその中央供給ラインに接続された弁を介して個々の駆動要素に対して実質的に無駄（待ち）時間なしで素早く供給されるようにされる。それら弁は駆動要素の近くに配設されているので、駆動要素に対する供給経路がきわめて短くなり、実効的な切り替え時間を非常に短くすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の有利な発展形では、圧電（ピエゾ）要素により、特に積層された圧電要素によりそれら弁を開閉切り替えしてもよい。これによりそれら弁を高速にかつ高信頼性をもって開閉することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
駆動要素として、また、圧力シリンダ、又は、特にいわゆる人工筋肉のような、圧力を受けると収縮する気体圧又は液圧で作動する要素を設けてもよい。またこの場合、所望の動きシーケンス及び開ループ又は閉ループ制御の可能性に応じて、長さが変化する異なる複数の駆動要素を組み合わせてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【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】
蠕虫状機構であって、
当該機構の長手方向に延びる支持構造（１０）と、
前記支持構造（１０）の長手方向に沿って順に配列された少なくとも２つの駆動ユニット（１４）と、
を備え、
前記各駆動ユニットには、前記支持構造（１０）の長手方向に沿って相互に間隔をあけて、前記支持構造（１０）の長手方向に対して横向きの状態で装着された２つの支持要素（１１）が設けられ、
前記各駆動ユニットは、少なくとも１つの液圧式又は気体圧式の駆動要素（１２）を有し、当該駆動要素（１２）は前記支持要素（１１）同士の間に配設されるとともに液圧用作動媒体又は気体圧用作動媒体を供給するための中央供給ライン（３１）に接続され、当該駆動要素（１２）により前記支持要素（１１）同士を相互に対して相対的に動かすことができるようになっており
前記各駆動要素（１２）は、中央ライン（３５）を介して駆動可能な弁（３３）を介して前記供給ライン（３１）に接続されており、前記各駆動要素（１２）は、適切な圧力が加えられると少なくとも収縮する、
ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２】
請求項１に記載の機構であって、前記弁（３３）は、前記駆動要素（１２）を前記供給ライン（３１）へ接続するための第１の開ポジションと、閉ポジションと、前記駆動要素（１２）から前記作動媒体を排出するための第２の開ポジションと、を有することを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項３】
請求項２に記載の機構であって、前記第２の開ポジションでは，前記弁（３３）は前記駆動要素（１２）をリターンラインへ、すなわち出口ライン（３２）へ、接続することを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の機構であって、前記弁（３３）が圧電素子により開閉されることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の機構であって、各駆動ユニット（１４）がドライバ回路（３４）を備え、ドライバ回路（３４）は、前記中央ライン（３５）を介して中央制御回路（３６）に接続され、前記中央制御回路（３６）から受信した制御情報に応じて前記駆動ユニット（１４）の前記弁（３３）のための開閉切り替え信号を供給する、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項６】
請求項５に記載の機構であって、前記ドライバ回路（３４）は、前記弁（３３）を開閉する弁ドライバ回路（３８）のための制御信号を、受信した開ループ制御情報に応じて生成する開ループ制御情報処理回路（３７）を備えることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の機構であって、各駆動ユニット（１４）は１又は複数の動きセンサ（３９）を備え、動きセンサ（３９）の出力信号が前記ドライバ回路（３４）により検出されることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項８】
請求項７に記載の機構であって、前記ドライバ回路（３４）は前記動きセンサ（３９）からの出力信号を前記中央制御回路（３６）へと送信する送信回路（４０）を備えることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項９】
請求項７に記載の機構であって、前記ドライバ回路（３４）は閉ループ制御回路（４１）を備え、当該閉ループ制御回路には、閉ループ制御情報として、前記中央制御回路（３６）から受信した開ループ制御情報と前記動きセンサ（３９）からの出力信号とが供給され、前記閉ループ制御回路は、前記弁（３３）を開閉する弁ドライバ回路（３８）のための開ループ制御信号を、前記閉ループ制御情報に応じて供給する、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１０】
請求項７，８又は９に記載の機構であって、動きセンサ（３９）として、前記支持構造（１０）に装着された１つ又は複数の歪みゲージを備えることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１１】
請求項７，８又は９に記載の機構であって、前記動きセンサ（３９）として、前記駆動ユニット（１４）の支持要素（１１）同士の間に配設された１つ又は複数のプランジャーコイル（６２）を備え、前記プランジャーコイル（６２）が支持要素同士の相対的な動きを検出するようにしたことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１２】
請求項７，８又は９に記載の機構であって、前記動きセンサ（３９）として、光源と位置検出型受光器とを含む光位置検出器を備え、前記光位置検出器は、前記駆動ユニット（１４）の複数の要素であって相互に対して動かされ得る複数の要素に対してそれぞれ配設されており、前記要素間の相対的な動きに対応する出力信号を供給する、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の機構であって、圧力シリンダが前記駆動要素（１２）として設けられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の機構であって、前記駆動要素（１２）として、圧力をかけられると収縮する気体圧又は液圧式の作動要素、特にいわゆる人工筋肉、が設けられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１５】
請求項１４に記載の機構であって、前記駆動要素（１２）が圧力逃がしについての回復効果をもたらすことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の機構であって、１つの駆動ユニット（１４）の各駆動要素（１２）に対して、それぞれ１つ又は複数の逆向きに駆動する駆動要素（１２）が設けられることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１７】
請求項１４に記載の機構であって、１つ又は複数の回復要素（６１）が前記駆動要素（１２）に割り当てられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の機構であって、前記駆動要素（１２）は、駆動されると前記駆動ユニット（１４）の長さを変化させるように、前記駆動ユニット（１４）内に配設されていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項１９】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の機構であって、２つ、３つ又はそれ以上の駆動要素（１２）は、適切に駆動されると２つの支持要素（１１）が、定められた半径方向に、相互に向かって定められた傾動動作を行うように、駆動ユニット（１４）内に設けられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２０】
請求項１から１７のいずれか１項に記載の機構であって、前記駆動要素（１２）は、駆動されると２つの支持要素（１１）を前記支持構造（１０）の長手方向の軸回りに回転させるよう、駆動ユニット（１４）内に設けられていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか１項に記載の機構であって、前記支持要素（１１）が前記中央ライン（３１，３５）のための通路を有する支持ディスクとして構成されていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか１項に記載の機構であって、前記支持構造（１０）は連続的に変形可能な管状すなわちホース状の担体を有し、当該担体上に前記支持要素が定められた軸方向間隔をあけて固定されていることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２３】
請求項１から２１のいずれか１項に記載の機構であって、前記支持構造（１０）は、モジュール式に相互接続された複数の類似した支持セグメント（２１，５１）から構成されることを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２４】
請求項２３に記載の機構であって、前記駆動ユニット（１４）は、それぞれ、長手方向担体（２２）の一方端に固定接続された第１の支持ディスク（５３）と、前記長手方向担体（２２）の他方端に関節接続（５４，５５）を介して旋回及び／又は回転可能に保持された第２の支持ディスク（５６）と、を備える支持セグメント（５１）を備え、前記第１の支持ディスク（５３）の前記長手方向担体（５２）から離れた面には隣接する支持セグメントの第２の支持ディスク（５３）を固定するための固定手段（５３’）が設けられる、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２５】
請求項２３に記載の機構であって、前記駆動ユニット（１４）は、それぞれ、長手方向担体（２２）の一方端に固定接続された支持ディスク（２３）であって前記長手方向担体（２２）から離れた側の面に関節軸受け（２５）を担持する支持ディスク（２３）、を有する支持セグメント（２１）を備え、前記長手方向担体（２２）の他方端には前記関節軸受け（２５）に対応する関節部材（２４）が設けられ、前記駆動ユニット（１４）の前記長手方向担体（２２）が、隣の駆動ユニット（１４）の支持ディスク（２３）上の関節軸受け（２５）に旋回及び／又は回転可能に支持され得るようになされている、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２６】
請求項１から２５のいずれか１項に記載の機構であって、１つ又は複数の前記駆動ユニット（１４）に、前記機構を用いる際に想定される姿勢にて予想される静的な力と釣り合うよう前記機構を内部的に支持する伸張バネ要素及び／又は圧縮バネ要素が設けられる、ことを特徴とする蠕虫状機構。
【請求項２７】
蠕虫状機構のためのモジュール式の駆動ユニットであって、
長手方向担体（５２）の長手方向に対して横向きに延伸する第１及び第２の支持要素（５３，５６）を備え、
前記第１の支持要素（５３）は前記長手方向担体（５２）の一方端に固定的に接続され、
前記第２の支持要素（５６）は前記長手方向担体（５２）の他方端に関節接続部（５４，５５）により旋回及び／又は回転可能に保持され、
一方の支持要素（５３）は、前記長手方向担体（５２）から離れた側の面に、隣接する駆動ユニットの第２の支持要素（５６）を固定するための固定手段（５３’）を備え、
前記支持要素（５３，５６）同士の間に配設され、液圧用作動媒体又は気体圧用作動媒体を供給するための中央供給ラインに接続可能であり、前記支持要素（５３，５６）を互いに対して相対的に動かすことができるようにするための，少なくとも１つの液圧式又は気体圧式の駆動要素（１２）を備え、
前記各駆動ユニット（１２）は、中央ライン（３５）を介して駆動可能な弁（３３）を介して前記供給ライン（３１）に接続可能であり、
前記各駆動ユニット（１２）は、適切な圧力が加えられると少なくとも収縮する、
ことを特徴とする駆動ユニット。
【国際調査報告】
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