(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主液室へ液体が移動することで屈曲動作を行う長尺な可動部と、前記主液室との間で液体が移動するリザーバ室と、このリザーバ室及び前記主液室の流体移動を行うポンプ部と、このポンプ部の駆動制御を行うポンプ駆動部とを備えたフレキシブルアクチュエータにおいて、
前記可動部は、前記主液室を形成する長尺なチューブと、このチューブの長手方向に所定の間隔に並べた複数の骨部材と、これら骨部材の並びを保持する弾性復元可能な心材とを備え、
前記チューブは柔軟な弾性素材で形成され、長手方向に所定間隔をあけて設けた複数の偏平形状の膨出中空部と、これら膨出中空部の間を連通する縮径中空部とで構成されており、
前記複数の骨部材は、偏平な部材で形成され、前記心材に当接する側に設けた凹部もしくは孔部に前記チューブの縮径中空部を挿入して前記複数の膨出中空部を長手方向から挟み込んでおり、
前記可動部に、大きな屈曲力を発生する第１屈曲部分と、小さい屈曲力を発生する第２屈曲部分を設け、前記第１屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積を大きくし、前記第２屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積を小さくし、
前記可動部の長手方向の中央部を前記第１屈曲部分として前記膨出中空部の平面断面積を最も大きくするとともに、前記可動部の長手方向の両端側に向かうに従い、前記膨出中空部の平面断面積を徐々に小さくしていき、前記可動部の両端部を前記第２屈曲部分として前記膨出中空部の平面断面積を最も小さくしたことを特徴とするフレキシブルアクチュエータ。
【請求項２】
前記第２屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積を、前記第１屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積に対して、略６０％の断面積比率に設定したことを特徴とする請求項１記載のフレキシブルアクチュエータ。
【請求項３】
前記心材は、前記可動部の長手方向の中央部から両端部に向かうに従い、徐々に弾性復元力が小さくなる部材であり、長手方向の中央部の板幅が大きく、両端部に向かうに従い徐々に板幅が小さくなり、最も両端部の板幅を最も小さくした板材であることを特徴とする請求項１又は２記載のフレキシブルアクチュエータ。
【請求項４】
前記可動部の端部に一体化したアクチュエータ本体に、前記リザーバ室及び前記ポンプ部が内蔵されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のフレキシブルアクチュエータ。
【請求項５】
前記ポンプ部、前記チューブ、前記リザーバ室の何れかに、流体の移動量を検出するセンサを配置し、前記ポンプ駆動部は、前記センサから得た情報に基づいて前記ポンプ部の制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のフレキシブルアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、把持する動作、つまむ動作、押す動作を行うことが可能なロボットや、動物的な動作を行うペットロボットの駆動用として使用可能なフレキシブルアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
対象物を把持するアクチュエータとして、例えば、特開平５−１７２１１８号公報、特開平５−１６４１１２号公報などに記載されているように、内部を複数の圧力室に区分した筒状弾性体を備え、各圧力室へ作用する流体圧を調整して筒状弾性体を湾曲変形するアクチュエータが知られている（以下、第１の従来技術と称する）。
【０００３】
また、第１の従来技術と異なるアクチュエータとして、例えば、特開平２−１７２０４号公報に記載されているように、駆動源とポンプとが液圧シリンダに一体化して組み込まれたアクチュエータも知られている（以下、第２の従来技術と称する）。
ロボットの擬似指として動作するアクチュエータは、人間の指のように屈曲し、果物や紙コップのように柔らかいものを包み込んで把持する動作、先端部でネジ等の小さな物体をつまむ動作、屈曲することで先端部においてスイッチ等を押す動作などを行わなければならない。紙コップ等を疑似指全体で把持する場合は、全体の屈曲力が概均一であることが望ましい。一方、先端で物をつまむ等の動作には、モーメントの関係から先端からの距離に比例した屈曲力の発生が望ましい。また、先端の屈曲力を小さくすることで、屈曲に用いる動力を節約できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１の従来技術は、全体的に所定の曲率で屈曲することで物を把持しており、適切な屈曲力を部分ごとに発生する構造を設けることができないので、人間の指のように柔らかいものを包み込んで把持する動作、小さな物体をつまむ動作、先端部でスイッチ等を押す動作などを行うといった様々な動作を適切な把持力で行うことが可能なアクチュエータを構成することが難しい。
また、第２の従来技術は、ピストン型であるため柔軟なアクチュエータとするには多くのアクチュエータとそれに伴うセンサ、機構等が必要になり、擬似指として動作させることが難しい。
【０００５】
また、第１及び第２の従来技術を、生き物のような精巧な動きをするペットロボットとして製作しようとしても、多くのセンサや複雑な機構を設けなければならないので外観がシンプルにならない。
そこで、本発明は、適切な屈曲力を部分ごとに発生する構造を設けることで、例えば人間の指のように柔らかいものを把持したり、小さな物体をつまんだり、先端部でスイッチ等を押す動作を確実に行う擬似指として、或いは、特定の屈曲動作を行うことができるアクチュエータとすることができ、さらには、外観がシンプルでありながら生き物のような精巧な動きを行うペットロボットのアクチュエータに適したフレキシブルアクチュエータを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
したがって、請求項１記載のフレキシブルアクチュエータは、主液室へ液体が移動することで屈曲動作を行う長尺な可動部と、前記主液室との間で液体が移動するリザーバ室と、このリザーバ室及び前記主液室の流体移動を行うポンプ部と、このポンプ部の駆動制御を行うポンプ駆動部とを備えたフレキシブルアクチュエータにおいて、前記可動部は、前記主液室を形成する長尺なチューブと、このチューブの長手方向に所定の間隔に並べた複数の骨部材と、これら骨部材の並びを保持する弾性復元可能な心材とを備え、前記チューブは柔軟な弾性素材で形成され、長手方向に所定間隔をあけて設けた複数の偏平形状の膨出中空部と、これら膨出中空部の間を連通する縮径中空部とで構成されており、前記複数の骨部材は、偏平な部材で形成され、前記心材に当接する側に設けた凹部もしくは孔部に前記チューブの縮径中空部を挿入して前記複数の膨出中空部を長手方向から挟み込んでおり、前記可動部に、大きな屈曲力を発生する第１屈曲部分と、小さい屈曲力を発生しながら屈曲する第２屈曲部分を設け、前記第１屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積を大きくし、前記第２屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積を小さくしている。
【０００７】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のフレキシブルアクチュエータを擬似指として使用するものであり、前記可動部の最も基端部を前記第１屈曲部分として前記膨出中空部の平面断面積を最も大きくするとともに、前記可動部の先端側に向かうに従い、前記膨出中空部の平面断面積を徐々に小さくしていき、前記可動部の最も先端部を前記第２屈曲部分として前記膨出中空部の平面断面積を最も小さくしている。
【０００８】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載のフレキシブルアクチュエータにおいて、前記第２屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積を、前記第１屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積に対して、３０％以上であり、８０％以下の断面積比率に設定している。
また、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のフレキシブルアクチュエータにおいて、前記心材は、前記可動部の基端部から先端部に向かうに従い、徐々に弾性復元力が小さくなる部材とした。
【０００９】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のフレキシブルアクチュエータにおいて、前記心材は、最も基端部の板幅が大きく、先端部に向かうに従い徐々に板幅が小さくなり、最も先端部の板幅を最も小さくしたテーパ形状の板材である。
また、請求項６記載の発明は、請求項１記載のフレキシブルアクチュエータを肩揉み用アクチュエータとして使用するものであり、前記可動部の長手方向の中央部を前記第１屈曲部分として前記膨出中空部の平面断面積を最も大きくするとともに、前記可動部の長手方向の両端側に向かうに従い、前記膨出中空部の平面断面積を徐々に小さくしていき、前記可動部の両端部を前記第２屈曲部分として前記膨出中空部の平面断面積を最も小さくした。
【００１０】
また、請求項７記載の発明は、請求項６記載のフレキシブルアクチュエータにおいて、前記第２屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積を、前記第１屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積に対して、略６０％の断面積比率に設定している。
また、請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載のフレキシブルアクチュエータにおいて、前記心材は、前記可動部の長手方向の中央部から両端部に向かうに従い、徐々に弾性復元力が小さくなる部材とした。
【００１１】
また、請求項９記載の発明は、請求項８記載のフレキシブルアクチュエータにおいて、前記心材は、長手方向の中央部の板幅が大きく、両端部に向かうに従い徐々に板幅が小さくなり、最も両端部の板幅を最も小さくした板材である。
また、請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載のフレキシブルアクチュエータにおいて、前記可動部の端部に一体化したアクチュエータ本体に、前記リザーバ室及び前記ポンプ部が内蔵されている。
【００１２】
さらに、請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０の何れかに記載のフレキシブルアクチュエータにおいて、前記ポンプ部、前記チューブ、前記リザーバ室の何れかに、流体の移動量を検出するセンサを配置し、前記ポンプ駆動部は、前記センサから得た情報に基づいて前記ポンプ部の制御を行うようにした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るフレキシブルアクチュエータの実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すものは、ロボットの擬似指の一本として使用する第１実施形態のフレキシブルアクチュエータ２である。
このフレキシブルアクチュエータ２は、主液室４へ液体が移動することで屈曲動作を行う長尺な可動部６と、この可動部６の基端部に一体化されているアクチュエータ本体８と、アクチュエータ本体８に内蔵されて前記主液室４との間で液体が移動するリザーバ室１０と、リザーバ室１０及び主液室４の流体移動を行うポンプ部１２と、ポンプ部１２の駆動制御を行うポンプ駆動部１４とを備えている。なお、前記アクチュエータ本体８が擬似指の根元部とされ、図示しないロボットの手の部分に固定されている。
【００１４】
可動部６は、主液室４を形成する長尺なチューブ１６と、このチューブ１６の長手方向に所定の間隔に並べた複数の骨部材１８ａ，１８ｂ…と、これら骨部材１８ａ，１８ｂ…の並びを保持している心材２０とで構成されている。
チューブ１６は、合成樹脂からなる柔軟な半透明の弾性素材で形成されている。図２は、図１で示すチューブ１６を紙面に直交する方向からの断面（図１のII−II）で示したものであるが、この図２で明らかなように、長手方向に所定間隔をあけて設けた偏平形状の膨出中空部２２ａ，２２ｂ……の間を縮径中空部２４が連通している植物のシダ類のような外観を有している。
【００１５】
複数の骨部材１８ａ，１８ｂ…は、合成樹脂からなる平面視略矩形の中空部材である。図３に示す骨部材１８ｈは、心材２０に当接する側に設けた凹部２６にチューブ１６の縮径中空部２４が挿入されており、チューブ１６の膨出中空部２２ｈ，２２ｉ…で上下から挟み込まれている。また、骨部材１８ｈ以外の他の骨部材１８ａ，１８ｂ…も、凹部２６にチューブ１６の縮径中空部２４が挿入され、チューブ１６の膨出中空部２２ａ，２２ｂ…で上下から挟み込まれている。なお、最上段の骨部材１８ｊの上部に配置した部材は、合成樹脂等で形成したキャップ部材３０である。
【００１６】
チューブ１６の膨出中空部２２ａ，２２ｂ……は、最も基端部に位置している膨出中空部２２ａの平面断面積が最も大きく、先端部に向かう膨出中空部２２ｂ、２２ｃ…の平面断面積が徐々に小さくなり、最も先端部に位置している膨出中空部２２ｊの平面断面積が最も小さく設定されている。なお、膨出中空部２２ａが位置している可動部６の最も基端部が、本発明の第１屈曲部分に相当し、膨出中空部２２ｊが位置している可動部６の最も先端部が、本発明の第２屈曲部分に相当する。
【００１７】
また、複数の骨部材１８ａ，１８ｂ…も、最も基端部に位置している骨部材１８ａの平面断面積が最も大きく、先端部に向かう骨部材１８ｂ、１８ｃ…の平面断面積が徐々に小さくなり、最も先端部に位置している骨部材１８ｊの平面断面積が最も小さく設定されている。
また、心材２０は、図４に示すように、弾性変形自在な合成樹脂製等の板状部材であり、複数のビス２８を使用して各骨部材１８ａ，１８ｂ…を上下に間隔をあけて固定しているとともに、下端がアクチュエータ本体８に固定されている。そして、この心材２０は、基端２０ａの板幅Ｈ１が大きく、先端２０ｂに向かうに従い徐々に板幅が小さくなって先端２０ｂの板幅Ｈ２が最も小さいテーパ形状の板状部材を使用している。そして、ビス２８を装着した心材２０の全面には、シート状の柔軟素材（図示せず）が張られている。
【００１８】
ここで、最も先端部に位置している膨出中空部２２ｊの平面断面積は、最も基端部に位置している膨出中空部２２ａの平面断面積に対して３０％以上であり、且つ、８０％以下の断面積比率に設定されている。
また、アクチュエータ本体８は、固定ねじ３２を介してロボットの手の部分に固定されている。このアクチュエータ本体８に内蔵されているポンプ部１２は、例えば、ピエゾ式ダイヤフラムポンプを採用しており、チューブ１６の下端開口部と、液状シリコン等の作動油Ｓを所定量溜めたリザーバ室１０にも接続している。そして、このポンプ部１２は、ポンプ駆動部１４の制御により、リザーバ室１０の作動油Ｓをチューブ１６内に供給する動作、或いは、チューブ１６内の作動油Ｓをリザーバ室１０に戻す動作を行う。
【００１９】
アクチュエータ本体８には、発光ダイオード等の発光素子及びフォトダイオード等の受光素子を備えた受発光部３４が配設されており、この受発光部３４に対して、チューブ１６の膨出中空部２２ａを介して対面している最下部の骨部材１８ａの下面位置に、ミラー等の反射部３６が配設されている。そして、受発光部３４は、反射部３６に向けて発射した光の量（受光量）の検知情報を、随時、ポンプ駆動部１４に送るようになっている。
【００２０】
ポンプ駆動部１４は、受発光部３４からの検出信号を読み込むための入力インタフェース回路と、所定のプログラムにしたがってポンプ部１２を駆動制御するための所定の演算処理を行う演算処理装置と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置と、演算処理装置で得たピエゾ式ダイヤフラムポンプのピエゾ素子等への電圧制御信号を出力する出力インタフェース回路等を備えており、記憶装置には、チューブ１６の主液室４の液圧変化と、受発光部３４から入力する受光量の変化双方の値から可動部６の変位量を推定する記憶テーブルが記憶されている。そして、演算処理装置は、前述した記憶テーブルを参照してポンプ部１２を駆動制御するための所定の演算処理を行うようになっている。
【００２１】
次に、上記構成のフレキシブルアクチュエータ２の動作について図５を参照して説明する。
ポンプ駆動部１４からポンプ部１２に対して制御電流を出力する。ポンプ部１２が、リザーバ室１０の作動油Ｓをチューブ１６内（主液室４）に供給する動作を行うと、作動油Ｓがチューブ１６の各膨出中空部２２ａ，２２ｂ…に流れ込んで容積が増大していく。
【００２２】
チューブ１６内（主液室４）への作動油Ｓの流れ込みにより容積が増大した膨出中空部２２ａ，２２ｂ……は、心材２０を屈曲させながら各骨部材１８ａ，１８ｂ…を変位させていく。
この際、膨出中空部２２ａ，２２ｂ……は、最も基端部の膨出中空部２２ａの平面断面積が最も大きく、最も先端部の膨出中空部２２ｊの平面断面積が最も小さく、基端部から先端部に向かうに従い徐々に平面断面積が小さくなっているので、最も基端部の膨出中空部２２ａは、心材２０を屈曲させる力（以下、屈曲力という）が他の膨出中空部と比較して一番大きくなる。他の膨出中空部２２ｂ，２２ｃ……２２ｊは、徐々に平面断面積が小さくなっているので、先端（膨出中空部２２ｊ側）に向かうに従い屈曲力が徐々に小さくなっていき、最も先端部の膨出中空部２２ｊの屈曲力が最も小さくなる。
【００２３】
各骨部材１８ａ，１８ｂ…を上下に間隔をあけて固定している心材２０は、屈曲していくと、直立状態に戻ろうとする力（以下、弾性復元力と称する）が徐々に大きくなっていき、膨出中空部２２ａ，２２ｂ……の屈曲変位に対する復元力を発生する。ここで、本実施形態の心材２０は、基端２０ａの板幅Ｈ１が大きく、先端２０ｂに向かうに従い徐々に板幅が小さくなって先端の板幅Ｈ２が最も小さいテーパ形状となっており、最も先端部の膨出中空部２２ｊに向かうに従い屈曲変位量が大きくなる動作に対して弾性復元力が徐々に小さくなっているので、先端部に向かうに従って小さくなる屈曲力と弾性復元力が釣り合い無負荷状態では可動部６全体がほぼ均一の曲率で屈曲する。また紙コップ等の柔らかい物を軽く把持する場合においても同様に局部的な屈曲が無く全体を均一に把持できる。
【００２４】
一方、疑似指の指先にあたるキャップ部材３０でネジをつまんで回すといった動作を行う場合、大きな力をキャップ部材３０に発生する必要がある。この動作の反力はキャップ部材３０からの距離に比例するため、アクチュエータの屈曲力は先端部より基端部の方を大きくするほうが望ましい。本発明のアクチュエータは、ある一定以上の屈曲力を発生する場合、弾性復元力の影響が相対的に小さくなり、前述した膨出中空部２２ａ、２２ｂ……の平面断面積の差により、先端部より基端部の屈曲力が大きくなる。その結果、先端部のみ曲率が大きくなることが無く安定したつまみ動作が可能となるのである。
最も先端部に位置している膨出中空部２２ｊの平面断面積は、最も基端部に位置している膨出中空部２２ａの平面断面積に対して３０％以上の断面積比率に設定されているので、柔らかくて円形の物を把持する際に、可動部６が局部的に屈曲せず、円形の物と同一の曲率となるように沿って屈曲し、均一な力で把持する。また、８０％以下の断面積比率に設定されているので、物を把持する際に、基端部を折れ曲げようとする大きな力が作用せず、正常に物を把持する。
【００２５】
さらに、大きな屈曲力の不要な先端側の膨出中空部２２ｊ，２２ｉ，２２ｈ…の平均断面積が小さいため、屈曲に必要な作動油Ｓの総量が減り屈曲動作が機敏に行える。
そして、ポンプ部１２が、チューブ１６内（主液室４）の作動油Ｓをリザーバ室１０に戻す動作を行うと、チューブ１６の膨出中空部２２ａ，２２ｂ……の容積が減少していき、心材２０の弾性復元力によって各骨部材１８ａ，１８ｂ…が元の位置に戻されていく。これにより、図１に示すように、フレキシブルアクチュエータ２は直立した状態となる。この際、平面断面積が小さい先端側の膨出中空部２２ｊ，２２ｉ，２２ｈ…の効果で主液室全体の容積も削減されているため、容積の減少動作が短時間に行われ、フレキシブルアクチュエータ２が短時間に直立状態となる。
【００２６】
したがって、本実施形態のフレキシブルアクチュエータ２は、チューブ１６内に作動油Ｓが流れ込んで膨出中空部２２ａ，２２ｂ……の容積が増大するとき、柔らかいものをそっと把持する動作においては、アクチュエータ全体がほぼ同一の曲率で屈曲するので、柔らかいものを包み込んで把持する動作が可能となる。また小さな物体をつまむ動作、あるいは、先端部でスイッチ等を押す動作などでは、先端部からのモーメントに対応した屈曲力が発生し、指先のみが屈曲することを防止するため、作業を確実に行い、あたかも人間の指のように動作する擬似指として使用することができる。
【００２７】
また、無負荷状態で可動部６が屈曲動作を行う際にも、基端２０ａの板幅を大きくした心材２０が可動部６の基端部に屈曲力が集中するのを防止するので、可動部６全体が均一の曲率で屈曲して人間の指のように動作する。
また、可動部６の基端部に一体化されているアクチュエータ本体８に、主液室４（チューブ１６内）とリザーバ室１０との流体移動を行うポンプ部１２が内蔵されているとともに、アクチュエータ本体８に受発光部３４が配設され、チューブ１６の膨出中空部２２ａを介して受発光部３４対面している最下部の骨部材１８ａに反射部３６が配設されており、駆動部（ポンプ部１２）及びセンサ部（受発光部３４，反射部３６）のコンパクト化を図っているので、外観がシンプルな擬似指とすることができる。
【００２８】
しかも、ポンプ部１２の作動によりチューブ１６の膨出中空部２２ａ，２２ｂ…の容積を増大したり、減少したりすることで各骨部材１８ａ，１８ｂ…を上下方向に移動させ、先端２０ｂに向かうに従い徐々に板幅を小さくした心材２０を屈曲させて可動部６を屈曲変位させるようにしているので、可動部６は把持する物体に沿ってしっかりと把持動作が行える擬似指とすることができる。
次に、図６から図８に示すものは、本発明に係る第２実施形態のフレキシブルアクチュエータ４０である。なお、図１から図５で示した第１実施形態の構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２９】
このフレキシブルアクチュエータ４０は、肩揉み用等のアクチュエータとして使用するものであり、可動部４２と、この可動部４２の基端部に一体化されているアクチュエータ本体８と、ポンプ駆動部１４とを備えている。
アクチュエータ本体８には、リザーバ室１０とポンプ部１２とが内蔵されている。
可動部４２は、主液室を形成する長尺なチューブ４４と、このチューブ４４の長手方向に所定の間隔に並べた複数の骨部材４６ａ，４６ｂ…と、これら骨部材４６ａ，４６ｂ…の並びを保持している心材４８とで構成されている。
【００３０】
チューブ４４は、合成樹脂からなる柔軟な半透明の弾性素材で形成されており、長手方向に所定間隔をあけて設けた偏平形状の膨出中空部５０ａ，５０ｂ……の間を縮径中空部（図示せず）が連通している植物のシダ類の外観を有し、第１実施形態のチューブ１６に類似した形状である。
複数の骨部材４６ａ，４６ｂ…も、合成樹脂からなる平面視略矩形の中空部材であり、第１実施形態の骨部材１８ａ，１８ｂ…に類似した形状である。
【００３１】
ここで、チューブ４４の膨出中空部５０ａ，５０ｂ……は、長手方向の中央部に位置している膨出中空部５０ｇの平面断面積が最も大きく、この膨出中空部５０ｇから先端部及び基端部に向かうに従い平面断面積が徐々に小さくなり、最も先端部に位置している膨出中空部５０ｎの平面断面積と、最も基端部に位置している膨出中空部５０ａの平面断面積とが最も小さく設定されている。なお、膨出中空部５０ｇが位置している可動部４２の長手方向の中央部が、本発明の第１屈曲部分に相当し、膨出中空部５０ｎ，５０ａが位置している可動部４２の基端及び先端部が、本発明の第２屈曲部分に相当する。
【００３２】
また、複数の骨部材４６ａ，４６ｂ…も、長手方向の中央部に位置している骨部材４６ｆ，４６ｇの平面断面積が最も大きく、これら骨部材４６ｆ，４６ｇから先端部及び基端部に向かうに従い平面断面積が徐々に小さくなり、最も先端部に位置している骨部材４６ｎの平面断面積と、最も基端部に位置している骨部材４６ａの平面断面積とが最も小さく設定されている。
また、心材４８は、弾性変形自在な合成樹脂製等の板状部材であり、複数のビス２８を使用して複数の骨部材４６ａ，４６ｂ…を上下に間隔をあけて固定しているとともに、下端がアクチュエータ本体８に固定されている。そして、この心材４８は、長手方向の中央の板幅Ｈ３が大きく、先端４８ａ及び基端４８ｂに向かうに従い徐々に板幅が小さくなり、最も先端４８ａと最も基端４８ｂの板幅Ｈ４が最も小さい板形状となっている。
【００３３】
ここで、最も先端部に位置している膨出中空部５０ｎと、最も基端部に位置している膨出中空部５０ａの平面断面積は、中央部に位置している膨出中空部５０ｇの平面断面積に対して６０％の断面積比率に設定されている。
また、アクチュエータ本体８は、固定ねじ３２を介して握り部５２に固定されている。
次に、上記構成のフレキシブルアクチュエータ４０の動作について図７を参照して説明する。
【００３４】
ポンプ駆動部１４からポンプ部１２に対して制御電流を出力すると、チューブ４４への作動油Ｓの流れ込みにより容積が増大した膨出中空部５０ａ，５０ｂ……は、心材４８を屈曲させながら各骨部材４６ａ，４６ｂ…を変位させていく。この際、膨出中空部５０ａ，５０ｂ……は、長手方向の中央部に位置している膨出中空部５０ｇの平面断面積が最も大きく、この膨出中空部５０ｇから先端部及び基端部に向かうに従い平面断面積が徐々に小さくなり、最も先端部に位置している膨出中空部５０ｎの平面断面積と、最も基端部に位置している膨出中空部５０ａの平面断面積とが最も小さく設定されているので、長手方向の中央に位置する膨出中空部５０ｅ，５０ｆ，５０ｇ，５０ｈ（図７では５０ＣＴで示す）の屈曲力が他の膨出中空部と比較して大きくなる。
【００３５】
したがって、肩揉み用等のアクチュエータとしてのフレキシブルアクチュエータ４０を、図８に示すように人間の肩に当て、可動部４２を屈曲させる動作を繰り返すことで、長手方向の中央に位置する膨出中空部５０ＣＴの屈曲力が大きくなるので、肩を揉む動作を確実に行うことができる。
また、ポンプ部１２の作動によりチューブ４４の膨出中空部５０ａ，５０ｂ…の容積を増大したり、減少したりすることで各骨部材４６ａ，４６ｂ…を長手方向に移動させ、端部に向かうに従い徐々に板幅を小さくした心材４８を屈曲させて可動部４２を屈曲変位させるようにしているのでフレキシブルアクチュエータ４０の両端でつまむような動作をさせた場合でも両端部に屈曲が集中しない肩揉み用等のアクチュエータを提供することができる。
【００３６】
なお、本発明は、第１実施形態で示した擬似指として使用するフレキシブルアクチュエータ２や、第２実施形態で示した肩揉み用等のアクチュエータとして使用するフレキシブルアクチュエータ４０に限るものではなく、生き物のような精巧な動きをするペットロボットのアクチュエータとしても使用できる。ペットロボットのアクチュエータとして使用する場合にも、駆動部（ポンプ部１２）及びセンサ部（受発光部３４，反射部３６）のコンパクト化を図っているので、外観がシンプルなペットロボットとすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載のフレキシブルアクチュエータによると、可動部の第１屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積を大きくし、第２屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積を小さくすることで、チューブ内に流体が流れ込んで膨出中空部の容積が増大するだけで、第１屈曲部分が大きな屈曲力を発生し、第２屈曲部分が小さい屈曲力を発生するので、従来のアクチュエータと異なる動きを行うことができる。
【００３８】
また、請求項２記載の発明によると、擬似指としてフレキシブルアクチュエータを使用すると、擬似指の根元となる可動部の基端部が大きな屈曲力を発生し、擬似指の指先となる可動部の先端部が小さい屈曲力を発生して屈曲するので、柔らかいものを包み込んで把持する動作、或いは小さな物体をつまむ動作、さらには、先端部でスイッチ等を押す動作などを確実に行い、あたかも人間の指のように動作する。
【００３９】
また、請求項３記載の発明によると、第２屈曲部分に配置した膨出中空部の平面断面積を、第１屈曲部分に配置した膨出中空部の平面断面積に対して、３０％以上であり、８０％以下の断面積比率に設定したことから、物を把持する際に、基端部を折れ曲げようとする大きな力が作用せず、正常に物を把持することができる。
さらに、大きな屈曲力が不要な先端部の平均断面積が小さいため、屈曲に必要な作動油の総量が減り、屈曲、伸展の各動作が機敏となる。
【００４０】
また、請求項４、５記載の発明によると、可動部の屈曲変位に影響を与えることがない。そして、無負荷状態あるいは軽負荷状態で可動部が屈曲動作を行う際にも、心材の基端の板幅を大きくしたことで可動部６の基端部に屈曲力が集中するのを防止し、可動部全体を均一の曲率で屈曲させることができる。
また、請求項６記載の発明によると、肩揉み用等のアクチュエータとしてフレキシブルアクチュエータを人間の肩に当てて使用すると、長手方向の中央に位置する膨出中空部の屈曲力が大きくなるので、肩を揉む動作を確実に行うことができる。
【００４１】
また、請求項７記載の発明によると、第２屈曲部分に配置した膨出中空部の平面断面積を、大きな屈曲力が必要な第１屈曲部分に配置した前記膨出中空部の平面断面積に対して、略６０％の断面積比率に設定したことから、つまむ等の動作時に大きな屈曲力が必要な第１屈曲部分の屈曲力が大きくなるとともに、屈曲力が小さくて第２屈曲部分に必要な作動油の量が少なくなるために集中して、肩を揉む動作が機敏となる。
【００４２】
また、請求項８、９記載の発明によると、駆動部の屈曲力が小さい部分には心材の弾性復元力を小さくしているので、小さな力で揉む動作では、アクチュエータの曲率が一定となり全体を包み込むように揉むことができる肩揉み用等のアクチュエータを提供することができる。
また、請求項１０記載の発明によると、コンパクトな構造となって、コンパクト化を図っているので、外観がシンプルなペットロボットとしても使用することもできる。
【００４３】
さらに、請求項１１記載の発明によると、可動部を高精度に制御することができ、例えば、擬似指として使用するときには人間の指のように動き、ペットロボットとして使用するときには、生き物のような精巧な動きを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の擬似指として使用する第１実施形態のフレキシブルアクチュエータの縦断面図を示す図である。
【図２】  第１実施形態の構成部材であるチューブを示す図１のII―II線矢視図である。
【図３】  図１のIII−III線矢視図である。
【図4】  第１実施形態のフレキシブルアクチュエータを心材側から示した図である。
【図５】  第１実施形態のフレキシブルアクチュエータが屈曲している状態を示す図である。
【図６】  本発明の肩揉み用等アクチュエータとして使用する第２実施形態のフレキシブルアクチュエータを心材側から示した図である。
【図７】  第２実施形態のフレキシブルアクチュエータが屈曲動作を行っている状態を示す図である。
【図８】  第２実施形態のフレキシブルアクチュエータを人間の肩に当てて肩揉みをしている状態を示す図である。
【符号の説明】
２，４０  フレキシブルアクチュエータ
４  主液室
６，４２  可動部
８  アクチュエータ本体
１０  リザーバ室
１２  ポンプ部
１４  ポンプ駆動部
１６，４４  チューブ
１８ａ，１８ｂ…  骨部材
２０  心材
２０ｂ  心材の先端
２０ａ  心材の基端
２２ａ，２２ｂ…  膨出中空部
２４  縮径中空部
２６  凹部
２８  ビス
３４  受発光部
３６  反射部
４６ａ，４６ｂ…骨部材
４８  心材
４８ａ  心材の先端
４８ｂ  心材の基端
５０ａ，５０ｂ…膨出中空部
【図１】
0003925181.tif 000002
【図２】
0003925181.tif 000003
【図３】
0003925181.tif 000004
【図４】
0003925181.tif 000005
【図５】
0003925181.tif 000006
【図６】
0003925181.tif 000007
【図７】
0003925181.tif 000008
【図８】
0003925181.tif 000009