(57)【要約】【課題】変形袋状体が破損しにくく、対象物の破損も防ぐことができ、対象物の形状に応じてスムーズに変形袋状体を変形させることができるグリッパ装置を提供する。【解決手段】変形袋状体１１が、内側に液体から成る流動体を密封しており、中心軸に沿って細長く形成された円環形状を成している。変形袋状体１１は、非伸縮性または難伸縮性の素材から成り、変形するとき、変形袋状体１１の内側の体積を一定に保つよう設けられた体積調整部２１を有している。操作手段１２が、変形袋状体１１の一方の端部１１ａを、円環形状の内側面に沿って他方の端部１１ｂに向かって移動させて、変形袋状体１１を変形可能に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に流動体を入れた変形袋状体で対象物を把持するグリッパ装置であって、
前記変形袋状体の一部を前記変形袋状体の内側に向かって移動させて、前記変形袋状体を変形可能に設けられた操作手段を有し、
前記変形袋状体は、非伸縮性または難伸縮性の素材から成り、内側に前記流動体を密封しており、変形するとき、前記変形袋状体の内側の体積を一定に保つよう設けられた体積調整部を有していることを
特徴とするグリッパ装置。
【請求項２】
前記変形袋状体は、内側に前記流動体を密封したとき、中心軸に沿って細長く形成された円環形状を成すよう構成され、
前記操作手段は、前記変形袋状体の一方の端部を、前記円環形状の内側面に沿って他方の端部に向かって移動させるよう構成されていることを
特徴とする請求項１記載のグリッパ装置。
【請求項３】
前記体積調整部は、前記変形袋状体の一部に設けられた蛇腹から成ることを特徴とする請求項１または２記載のグリッパ装置。
【請求項４】
前記体積調整部は、前記変形袋状体の内側に連通したシリンダーと、前記シリンダーの内壁に沿って気密的に往復移動可能に設けられたピストンとから成ることを特徴とする請求項１または２記載のグリッパ装置。
【請求項５】
前記変形袋状体は、内側に液体を密封していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のグリッパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリッパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の袋状体を用いたグリッパ装置として、内側から外側にかけて連続的に連結された変形袋状体の内側に流動体を入れ、変形袋状体の一部を内側に向かって移動させたり、変形袋状体の内圧を低下させたりすることにより、変形袋状体を変形させて対象物を把持するものが、本発明者等により開発されている（例えば、非特許文献１または２参照）。このグリッパ装置は、変形袋状体を伸縮性の素材で構成したり、変形袋状体に対して流動体を出し入れしたりすることにより、変形袋状体を変形しやすくしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】多田隈建二郎、多田隈理一郎、勅使河原誠一、溝口義智、長谷川浩章、寺田一貴、高山俊男、小俣透、明愛国、下条誠、「全方向包括式なじみグリッパ−基本概念の提案と機械モデルの第一次試作−」、第２６回日本ロボット学会学術講演会、2008年、1E1-01
【非特許文献２】嵜山勢士、多田隈建二郎、高根英里、山本知生、昆陽雅司、田所諭「全方向なじみ変形グリッパ機構」、計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会2015、2015年、2M3_3、p.1852-1853
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１および２に記載のグリッパ装置によれば、変形袋状体が対象物の形状になじみやすく、変形袋状体で対象物を包み込むようにしてしっかりと把持することができる。しかしながら、変形袋状体が伸縮性の素材から成る場合には、伸縮の繰り返しにより、変形袋状体が破損しやすいという課題があった。また、膨張すると変形袋状体の内圧が高くなるため、把持した対象物に余分な力がかかってしまい、対象物を破損する恐れがあるという課題もあった。
【０００５】
また、変形袋状体の内側に流動体を出し入れして変形袋状体を変形させる場合には、変形袋状体の変形に対応して、即時に流動体の出し入れを制御するのが難しいため、対象物を把持する際に、対象物の形状に応じてスムーズに変形袋状体を変形させるのが非常に困難であるという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、変形袋状体が破損しにくく、対象物の破損も防ぐことができ、対象物の形状に応じてスムーズに変形袋状体を変形させることができるグリッパ装置を提供することを目的とする。
【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、本発明に係るグリッパ装置は、内側に流動体を入れた変形袋状体で対象物を把持するグリッパ装置であって、前記変形袋状体の一部を前記変形袋状体の内側に向かって移動させて、前記変形袋状体を変形可能に設けられた操作手段を有し、前記変形袋状体は、非伸縮性または難伸縮性の素材から成り、内側に前記流動体を密封しており、変形するとき、前記変形袋状体の内側の体積を一定に保つよう設けられた体積調整部を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るグリッパ装置は、操作手段で、変形袋状体の一部を変形袋状体の内側に向かって移動させて変形袋状体を変形させることにより、その変形する部分で対象物を把持することができる。このとき、変形袋状体が、非伸縮性または難伸縮性の素材から成っているため、変形時に伸縮せず、破損しにくい。また、操作手段で変形袋状体を変形させるときや、対象物を把持する際に変形袋状体が変形するときなどに、体積調整部により、流動体を密封した変形袋状体の内側の体積を一定に保つことができるため、変形袋状体の内圧を一定に保つことができる。このため、対象物を把持する際、その対象物に余分な力がかからず、対象物の破損を防ぐことができる。対象物が軟らかい素材から成っていても、破損させることなく対象物を把持することができる。
【０００９】
本発明に係るグリッパ装置は、変形時に変形袋状体の内圧が一定に保たれるため、変形袋状体の変形をスムーズに行うことができる。また、変形袋状体の内側に流動体を密封しており、流動体の出し入れを行わないため、対象物を把持するときでも、対象物の形状に応じてスムーズに変形袋状体を変形させることができる。本発明に係るグリッパ装置で、体積調整部は、変形袋状体が変形するときに、その内側の体積を一定に保つことができるのであれば、変形袋状体のどこに設けられていてもよい。
【００１０】
本発明に係るグリッパ装置で、前記変形袋状体は、内側に前記流動体を密封したとき、中心軸に沿って細長く形成された円環形状を成すよう構成され、前記操作手段は、前記変形袋状体の一方の端部を、前記円環形状の内側面に沿って他方の端部に向かって移動させるよう構成されていることが好ましい。この場合、変形袋状体の一方の端部で、その円環形状の内側に向かって対象物を取り込み、把持することができる。
【００１１】
本発明に係るグリッパ装置で、前記体積調整部は、前記変形袋状体の一部に設けられた蛇腹から成っていてもよい。この場合、変形袋状体が変形しても、蛇腹の伸縮により変形袋状体の内圧を一定に保つことができる。変形袋状体が変形するときに、その内側の体積を一定に保つことができるのであれば、蛇腹はどのように形成されていてもよい。例えば、蛇腹は、変形袋状体が中心軸に沿って細長く形成された円環形状を成すときには、その中心軸に沿って伸縮するよう、その円環形状の内側面または外側面の円周方向に沿って、少なくとも１周設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記体積調整部は、前記変形袋状体の内側に連通したシリンダーと、前記シリンダーの内壁に沿って気密的に往復移動可能に設けられたピストンとから成っていてもよい。この場合、変形袋状体が変形しても、ピストンの往復移動により変形袋状体の内圧を一定に保つことができる。変形袋状体が変形するときに、その内側の体積を一定に保つことができるのであれば、シリンダーおよびピストンはどのように形成されていてもよい。
【００１３】
本発明に係るグリッパ装置で、流動体は、気体、液体、多数の粒状体など、流動して変形可能なものであればいかなるものであってもよい。対象物を把持する際の変形に対する追従性や、外力を受けたときの体積変化の小ささを考慮すると、変形袋状体は、内側に液体を密封していることが好ましい。この場合、変形袋状体をよりスムーズに変形させることができ、変形袋状体の内圧も常にほぼ一定に保つことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、変形袋状体が破損しにくく、対象物の破損も防ぐことができ、対象物の形状に応じてスムーズに変形袋状体を変形させることができるグリッパ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態のグリッパ装置を示す（ａ）縦断面図、（ｂ）カバーを外した斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態のグリッパ装置の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態のグリッパ装置を示している。
図１に示すように、グリッパ装置１０は、変形袋状体１１と操作手段１２とカバー１３とを有している。
【００１７】
変形袋状体１１は、内側に液体から成る流動体を密封して成り、内側に流動体を密封したとき、中心軸に沿って細長く形成された円環形状を成すよう構成されている。変形袋状体１１は、変形するとき、内側の体積を一定に保つよう設けられた体積調整部２１を有している。体積調整部２１は、蛇腹から成り、変形袋状体１１の円環形状の内側面の一部に、円周方向に沿って１周設けられている。また、体積調整部２１は、変形袋状体１１の中心軸に沿って伸縮するよう設けられている。なお、体積調整部２１は、円環形状の外側面に設けられていてもよい。また、螺旋状に設けられていてもよい。
【００１８】
変形袋状体１１は、体積調整部２１以外の部分が、非伸縮性または難伸縮性の軟らかい素材から成り、柔軟に変形可能になっている。また、変形袋状体１１は、体積調整部２１が、蛇腹による伸縮や変形以外には変形しない、非伸縮性の素材から成っている。
【００１９】
操作手段１２は、細長いロッドから成り、変形袋状体１１の中空部に挿入されている。操作手段１２は、一端部１２ａが変形袋状体１１の一方の端部１１ａに固定され、他端部１２ｂが変形袋状体１１の他方の端部１１ｂの側から突出するよう設けられている。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、カバー１３は、一方の端面に開口１３ａを有し、他方の端面１３ｂが塞がれた円筒形状を成している。カバー１３は、変形袋状体１１の外側面を覆うよう設けられ、変形袋状体１１の外側面の一部が固定されている。カバー１３は、開口１３ａから、変形袋状体１１の一方の端部１１ａが突出するよう配置されている。グリッパ装置１０は、操作手段１２がカバー１３の他方の端面１３ｂを貫通しており、操作手段１２の他端部１２ｂがカバー１３の外側まで突出している。
【００２１】
グリッパ装置１０は、カバー１３を持って操作手段１２の他端部１２ｂを引くことにより、変形袋状体１１の一方の端部１１ａを、変形袋状体１１の円環形状の内側面に沿って、変形袋状体１１の他方の端部１１ｂに向かって移動させ、変形袋状体１１を変形させるよう構成されている。
【００２２】
次に、作用について説明する。
グリッパ装置１０は、操作手段１２で、変形袋状体１１の一方の端部１１ａを変形袋状体１１の内側に向かって移動させて変形袋状体１１を変形させることにより、変形袋状体１１の一方の端部１１ａで、その円環形状の内側に向かって対象物１を取り込み、把持することができる。このとき、変形袋状体１１が軟らかい素材から成っているため、対象物１の形状に合わせて変形し、変形袋状体１１で対象物１を包み込むようにしてしっかりと把持することができる。
【００２３】
グリッパ装置１０は、変形袋状体１１が、非伸縮性または難伸縮性の素材から成っているため、変形時に伸縮せず、破損しにくい。また、操作手段１２で変形袋状体１１を変形させるときや、対象物１を把持する際に変形袋状体１１が変形するときなどに、体積調整部２１の蛇腹が伸縮して、流動体を密封した変形袋状体１１の内側の体積を一定に保つことができる。これにより、変形袋状体１１の内圧を一定に保つことができるため、対象物１を把持する際、その対象物１に余分な力がかからず、対象物１の破損を防ぐことができる。対象物１が軟らかい素材から成っていても、破損させることなく対象物１を把持することができる。
【００２４】
グリッパ装置１０は、変形時に変形袋状体１１の内圧が一定に保たれるため、変形袋状体１１の変形をスムーズに行うことができる。また、変形袋状体１１の内側に流動体を密封しており、流動体の出し入れを行わないため、対象物１を把持するときでも、対象物１の形状に応じてスムーズに変形袋状体１１を変形させることができる。特に、流動体が液体から成っており、対象物１を把持する際の変形に対する追従性に優れ、外力を受けたときの体積変化も小さいため、変形袋状体１１をよりスムーズに変形させることができ、変形袋状体１１の内圧も常にほぼ一定に保つことができる。なお、多少の内圧の変化を許容してもよければ、流動体は気体から成っていてもよい。また、追従性が多少悪くなってもよければ、流動体は多数の粒状体から成っていてもよい。
【００２５】
なお、図２に示すように、体積調整部２１は、変形袋状体１１の内側に連通したシリンダー３１と、シリンダー３１の内壁に沿って気密的に往復移動可能に設けられたピストン３２とから成っていてもよい。図２に示す一例では、シリンダー３１は、変形袋状体１１の他方の端部１１ｂに連通し、変形袋状体１１の中心軸に沿って伸びるよう設けられ、ピストン３２は、変形袋状体１１の中心軸に沿って往復移動可能であり、操作手段１２が、ピストン３２の中心を貫通しており、操作手段１２とピストン３２とが互いに独立かつ気密的に移動可能になっている。
【００２６】
図２に示す場合、グリッパ装置１０は、シリンダー３１を持って操作手段１２の他端部１２ｂを引くことにより、変形袋状体１１の一方の端部１１ａを、変形袋状体１１の円環形状の内側面に沿って、変形袋状体１１の他方の端部１１ｂに向かって移動させ、変形袋状体１１を変形させることができる。グリッパ装置１０は、操作手段１２で変形袋状体１１を変形させるときや、対象物１を把持する際に変形袋状体１１が変形するときなどに、ピストン３２が往復移動して、流動体を密封した変形袋状体１１の内側の体積を一定に保つことができ、変形袋状体１１の内圧を一定に保つことができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  対象物
１０  グリッパ装置
１１  変形袋状体
２１  体積調整部
１１ａ  一方の端部
１１ｂ  他方の端部
１２  操作手段
１２ａ  一端部
１２ｂ  他端部
１３  カバー
１３ａ  開口
１３ｂ  他方の端面
３１  シリンダー
３２  ピストン
【図１】
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【図２】
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