(57)【要約】      （修正有）【課題】柔軟で軽量な機構により、弾性体などからなる柔軟体の駆動機構を提供する。【解決手段】弾性体などにより形成された柔軟体１００の特定領域ＳＡｓ、ＳＡｅを屈曲させるための駆動機構として、少なくとも、動力部ＰＵを備えた制御装置と、可撓性のある素材により形成されるチューブ３００と、糸状部材２００とを構成要素とし、チューブ３００は柔軟体１００の内側に設けられ、糸状部材２００を特定領域ＳＡｓ、ＳＡｅまで、チューブ３００内の空洞を挿通させて導き、糸状部材２００は、動力部ＰＵから、チューブ３００内を通って、特定領域ＳＡｓ、ＳＡｅに沿って摺動可能に配設される共に、一端側を動力部ＰＵに接続すると共に、他端側を特定領域ＳＡｓ、ＳＡｅの末端側に接続して、動力部ＰＵにより、糸状部材２００を牽引する事により、特定領域ＳＡｓ、ＳＡｅを屈曲することを可能とした。【選択図】図２
2017042201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体などにより形成された柔軟体の特定領域を屈曲させるための駆動機構であって、
前記駆動機構は、
少なくとも、動力部を備えた制御装置と、可撓性のある素材により形成されるチューブと、糸状部材とを備え、
前記チューブは前記柔軟体に設けられると共に、前記糸状部材を前記特定領域まで、前記チューブ内の空洞を挿通させて導き、
前記糸状部材は、前記動力部から、前記チューブ内を通って、前記特定領域に沿って摺動可能に配設される共に、一端側を前記動力部に接続され、他端側を前記特定領域の末端側に接続され、
前記動力部は、前記糸状部材を牽引する事により、前記特定領域を屈曲することを特徴とする柔軟体駆動機構。
【請求項２】
前記柔軟体は少なくとも２以上が連結して形成される、
請求項１に記載する柔軟体駆動機構。
【請求項３】
前記特定領域が複数ある場合に、前記糸状部材の他端側は前記複数の特定領域のうち、動力部側と反対側の末端に接続される請求項１又は２に記載する柔軟体駆動機構。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の柔軟体駆動機構を備えるぬいぐるみロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体により構成される柔軟体の特定領域を屈曲させるための駆動機構及び上記駆動機構を用いたぬいぐるみロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人と共に作業を行う際のインターフェースとして、或いは、家庭内などにおいて人と触れ合う作業や、介護支援やリラクゼーションなどを行う局面において、人間と共棲し易い形態乃至機能を有するロボットの研究開発が、現在活発に行われている。
【０００３】
そして、このようなロボットとして、例えば、人に対する親和性を向上させるために、外観を動物などに似せ、触感を柔らかくしたものなどが開発されている。
【０００４】
また、更に、このようなロボットについては、人に触れることを可能とし触感や力を提示することを目的として、駆動機構が用いられており、これらの駆動機構を内蔵したものとして、例えば、実開平４−１０３１９８号公報（特許文献１）に記載された「動作装置」や、特開平３−１７８６８４号公報（特許文献２）に記載された「連結糸の緊張、弛緩による動作ぬいぐるみ玩具」などが開示されている。
【０００５】
上記特許文献１に開示された動作装置は、（イ）支持部材の先端に弾性を有する帯状の骨部材を取着するとともに、上記支持部材の基部は駆動部が収められたケーシングに軸部材により動作可能に軸支されていること、（ロ）上記骨部材の両面には紐状部材が配されるとともに、上記各紐状部材の一部は該骨部材の先端近傍に固定され、他端は上記軸部材に遊挿された回転部材の両側外周よりの異なる位置に突設された係合軸に形成されていること、（ハ）上記駆動部は第一の駆動系と第二の駆動系とから構成されるとともに、上記第一の駆動系には上記支持部材が連携され、上記第二の駆動系には上記回転部材が連携されていること、を要件としており、上記動作装置をぬいぐるみ内に納めるとともに、該動作装置によって上記ぬいぐるみの尻尾を動作させるように構成することによって、リアル感を得ることができるようになっている。
【０００６】
また、上記特許文献２に開示された技術によるぬいぐるみ玩具は、（イ）変形可能な素材によって形成された外郭部材の内部に弾性を有する骨部材が配設されていること、（ロ）上記骨部材はモータとモータを駆動源とする駆動部とを納めたケーシングに可動状態に軸支されていること、（ハ）上記骨部材のすくなくとも真ん中より前部には連結糸が取着されるとともに、該連結糸の端部は上記ケーシング内に納められ且つ該連結糸を緊張、弛緩する上記駆動部に連携されていること、を要件としており、上記ぬいぐるみ玩具によれば、モータを駆動源とする駆動部が作動することにより連結糸を緊張、弛緩させて骨部材を変化させることができるとともに、該骨部材の変化により外郭部材が骨部材の変化状態に即するように動作するので、その動きの面白さと外観の変化とを楽しむことができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平４−１０３１９８号公報
【特許文献２】特開平３−１７８６８４号公報
【特許文献３】特開２００９−２９１３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１乃至２に記載された技術は、外装がぬいぐるみではあるものの、可動部分の内側には、上記のような骨部材やフレキシブルパイプなどを収納しており、これらは板状の部材や突片等から構成され、金属や樹脂等の硬質の素材を使用していることから、一部のみが柔軟なものであり、触り心地が固く、重量も増加するという課題があった。
【０００９】
一方、上記のようにヒューマンインターフェースとして使用されるロボットは、日常生活などにおいて老若男女と触れ合うことが想定され、不用意なインタラクションにおいても人を傷つけない安全性と人が力を加えても壊れない耐久性とを有することが望まれる。
【００１０】
そのため、こうしたロボットに用いられる駆動機構も全体的に柔軟・軽量であることが望ましく、硬質の素材などから形成される棒状の部分などを有せず、梃子による力の拡大や慣性による衝撃力が生じないものが必要とされている。
【００１１】
また、ロボットのソフトウェアを開発する際には、実機を用いたアジャイルソフトウェア開発などが行われたり、実機での学習によりロボットサービスが開発されたりする場合が有る。
【００１２】
しかし、従来のロボットは、柔軟で軽量な機構を有しないことから、ロボットの誤作動により障害や破損が生じるおそれがあるために、不完全なソフトウェアでのテストや学習による動作獲得を行うことが困難であった。
【００１３】
そのため、柔軟で軽量な機構で多自由度のアームの実現を図ろうとする例として、空気圧を用いたものなどが開発されているが、空気圧源を用意する必要がある他、制御が難しく、気密性の維持が必要であることから長寿命化が難しい等といった課題を抱えていた。
【００１４】
そこで、こうした課題を解決するために、特開２００９−２９１３２８号公報（特許文献３）では、弾力性を有する充填材料からなる動作部と、前記充填材料の内部を貫通するように、又は前記充填材料の外側に沿うように配設された少なくとも１本の糸と、前記糸の巻き取り、巻出しを行うアクチュエータと、前記糸の長さを検出する第１のセンサと、前記糸の張力を検出する第２のセンサと、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサから検出された値に基づいて、アクチュエータを制御する制御部とから構成されるぬいぐるみロボット、が開示されている。
【００１５】
そして、上記技術によれば、上記弾力性を有する充填材料からなる動作部を任意の方向に屈曲させることが可能である。
【００１６】
しかし、上記特許文献３に記載された技術では、上記動作部を複数組み合わせて構成している場合には、個々の動作部毎に、希望する特定の動作部だけを屈曲させる操作が困難であり、その結果、多自由度のアームを実現することが難しいという課題があった。
【００１７】
そこで本発明は、上記課題を解決することを目的としたものであり、弾性体などにより形成された柔軟体の特定領域を屈曲させるための駆動機構を提供し、これらの柔軟体が複数組み合わせて形成されている場合であっても、個々に設定可能な柔軟体の特定領域を屈曲させることを可能として、本質的に安全で堅牢な（破損しにくい）性質を有するとともに、多自由度の動作が可能な駆動機構を実現する事を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明は、弾性体などにより形成された柔軟体の特定領域を屈曲させるための駆動機構であって、前記駆動機構は、少なくとも、動力部を備えた制御装置と、可撓性のある素材により形成されるチューブと、糸状部材とを備え、前記チューブは前記柔軟体に設けられると共に、前記糸状部材を前記特定領域まで、前記チューブ内の空洞を挿通させて導き、前記糸状部材は、前記動力部から、前記チューブ内を通って、前記特定領域に沿って摺動可能に配設されると共に、一端側を前記動力部に接続され、他端側を前記特定領域の末端側に接続され、前記動力部は、前記糸状部材を牽引する事により、前記特定領域を屈曲することを特徴とする柔軟体駆動機構を提供する。
【００１９】
また、上記課題の解決は、前記柔軟体は少なくとも２以上が連結して形成されることにより、或いは、前記特定領域が複数ある場合に、前記糸状部材の他端側は前記複数の特定領域のうち、動力部側と反対側の末端に接続されることにより、或いは、上記柔軟体駆動機構を備えるぬいぐるみロボットにより、更に効果的に達成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、上記のように、糸やワイヤなどにより構成される糸状部材をチューブ内に挿通させることで上記柔軟体を屈曲させたい任意の特定領域へと導いて張力を及ぼす、いわばチューブワイヤ機構を採用している。
【００２１】
そのため、本発明によれば、布、綿、糸等で構成される繊維素材などからなる柔軟体に上記チューブワイヤ機構を組み合わせることで、これらの柔軟体が複数組み合わせて形成されている場合であっても、多自由度に屈曲可能な機能を有する軽量柔軟アームを実現することが可能であり、これを用いたロボットを構成することが可能である。
【００２２】
そして、上記のような軽量柔軟アームは、上記のように、硬質の素材などから形成される棒状の部分などを有せず、梃子による力の拡大や慣性による衝撃力が生じないという、本質安全性を備えるため、人と触れ合う作業や人とともに作業を行うロボットに用いることで、極めて有用な機能を発揮する。
【００２３】
また、本発明は、上記のような本質安全性を備えていることから、ロボットの誤作動により障害や破損が生じるおそれが極めて少ないため、実機を用いたアジャイルソフトウェア開発や、実機での学習によるロボットサービス開発等の効率のよいソフトウェア開発手法を用いて、ロボットの制御ソフトウェアやロボットサービスの開発等を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明における柔軟体の特定領域を屈曲させるための駆動機構の基本構成と駆動時に働く力を説明する概念図であり、図１（Ａ）は、本発明における柔軟体の外観構成を示す側面図であり、図１（Ｂ）は柔軟体（綿袋）に作用する力の例を示す側面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の概略の外観構成とこれに作用する力について、上記図１（Ｂ）と同様に示した側面図であり、図２（Ｂ）は本発明により、複数の柔軟体を接続し、上記複数の柔軟体の個々の特定領域を屈曲させるための構成例を図示した側面図である。
【図３】図３（Ａ）は本発明によるチューブと糸状部材の構成例を示した斜視図であり、図３（Ｂ）は、動力部として機能するモータとプーリと糸状部材との相互関係を図示した側面図である。
【図４】本発明による駆動機構を柔軟体の側面に複数配置して組み合わせることで屈曲動作が可能な可動範囲を例示した図であり、図４（Ａ）は、図１（Ｃ）と同様に表示した断面図であり、図４（Ｂ）は複数の糸状部材の組み合わせで屈曲可能な領域を示した図表である。
【図５】本発明により、複数の柔軟体を接続し、上記柔軟体に形成した駆動機構の一部を駆動させて特定領域を屈曲させた場合の構成例を示す斜視図である。
【図６】糸状部材を柔軟体に配設する構成の例を示した斜視図である。
【図７】本発明による他の実施形態を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、上記図面においては、同一又は類似する構造又は機能を有する部材については、同一又は類似する記号を付している場合が有り、共通の部材や要素については一部の表示や説明を省略する場合が有る。また、各構成要素や各構成要素間の大きさ乃至比率などについても、実際のものとは表示が異なる場合が有る。
【００２６】
最初に、図１を参照して、本発明の基本的な構成と、本発明により柔軟体を屈曲させる際に働く力の概要とについて説明する。
【００２７】
ここで、上記図１は、本発明における柔軟体の特定領域を屈曲させるための駆動機構の構成と駆動時に働く力とを説明する概念図であり、図１（Ａ）は柔軟体の構造例を示す側面図であり、図１（Ｂ）は上記柔軟体にかかる力を示す側面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。（なお、上記図についてはハッチングを省略して表示している。）
本発明では、例えば、図１（Ａ）に示したように、弾性体などにより形成された柔軟体１００として、袋部材１１０の中に、弾性体などによる充填体１３０を詰めて形成したものを用いることが可能である。
【００２８】
そこで、本発明の実施形態では、上記図１（Ａ）に示したように、上記柔軟体１００を構成する袋部材１１０として木綿などからなる布の袋（綿袋）を用い、充填体１３０として綿を用いる構成を採用している。
【００２９】
そして、上記柔軟体１００は、更に、上記袋部材１１０のうち、屈曲させたい特定領域ＳＡに沿って糸状部材２００を摺動可能に配している。（なお、上記図１（Ａ）では、上記柔軟体１００の上面側に一点鎖線で示した領域を特定領域として表示しており、以下の図でも同様に上記特定領域を一点鎖線で表示している。）
上記糸状部材２００は、図示しない動力部ＰＵから、上記柔軟体１００を支持する基盤Ｂを介して、上記特定領域ＳＡの終了領域ＳＡｅまで続いており、更に具体的には、上記動力部ＰＵとの接続部分を始点として、上記特定領域の開始領域ＳＡｓから上記特定領域の終了領域ＳＡｅまで、上記柔軟体１００の特定領域ＳＡを構成する袋部材１１０の表面に沿って、並縫いなどの方法によって、摺動可能に配設されており、上記特定領域の終了領域ＳＡｅで上記袋部材１１０に固定される。
【００３０】
なお、ここで上記基盤Ｂは、上記ぬいぐるみロボット等の体幹部内に収納される動力部や制御回路等を格納する筐体の側面などが該当する。
【００３１】
このように構成する上記柔軟体１００においては、上記柔軟体１００を構成する袋部材１１０に充填体１３０である綿を詰め込むと、復元力が、上記図１（Ｂ）及び（Ｃ）に鎖線による矢印で表示した圧力Ｐｃのように全方向に働き、上記袋部材１１０である綿袋が膨らむ。
【００３２】
そこで、上記動力部ＰＵにより、上記図１（Ｂ）に鎖線による矢印で示した駆動力Ｆで牽引することで、上記糸状部材２００に張力Ｔ［Ｎ］与えることができ、上記糸状部材２００の上記張力Ｔ［Ｎ］により、上記袋部材１１０の片側（上記特定領域ＳＡ）の部分で、上記充填体１３０である綿が圧縮され、上記袋部材１１０である綿袋が屈曲する。
【００３３】
また、上記屈曲が起こると、上記図１（Ｂ）中で示す曲率半径ｒに反比例して、上記張力Ｔ［Ｎ］の分力による線圧力（ｔ＝Ｔ／ｒ［Ｎ/ｍ］）が上記袋部材１１０を構成する布を引き、上記袋部材１１０である綿袋を曲げる向きに働く結果、上記特定領域ＳＡを更に屈曲させることが可能である。
【００３４】
そして、上記柔軟体１００では上記のような機構を採用するため、後述するように、上記柔軟体１００に対して複数の糸状部材２００を用いた場合には、上記特定領域ＳＡの屈曲を組み合わせることによって、任意の向きへ屈曲させることも可能である。
【００３５】
更に本発明では、上記のような柔軟体１００の構成に加えて、図２に記載したように、上述した糸とチューブとからなるチューブワイヤ機構を用いているために、上記袋部材１１０である綿袋による柔軟体の一部だけを屈曲させることや、上記袋部材１１０である綿袋を直列に接続し、それらの任意の位置に設定することが可能な特定領域ＳＡを屈曲させることが可能である。
【００３６】
すなわち、ここで、上記図２中の図２（Ａ）は、本発明の概略の外観構成と作用する力について、上記図１（Ｂ）と同様に示した側面図であり、図２（Ｂ）は本発明によるチューブと糸状部材の更に別の構成例を示した斜視図である。
【００３７】
そして、本発明では、上記図１について説明したように柔軟体１００を構成することに加えて、上記図２（Ａ）に示したように、上記糸状部材２００を、上記基盤Ｂから、チューブ３００の内部を挿通させて、上記特定領域ＳＡに導くことが可能である。
【００３８】
したがって、このように構成すると、上記糸状部材２００を動力部ＰＵから力Ｆを加えて牽引した場合には、上記糸状部材２００は、上記チューブ３００の内部で上記チューブ３００を屈曲させることなく摺動し、上記特定領域ＳＡのみを屈曲させることが可能となっている。
【００３９】
以上のことから、本発明によれば、例えば、図２（Ｂ）に示したように、複数の柔軟体からなるロボットアームの複数の特定領域に上記チューブワイヤ機構を設けた場合には、上記ロボットアームを上記複数の特定領域の部分で個々に屈曲させることが可能である。
【００４０】
すなわち、上記図２（Ｂ）は本発明により、複数の柔軟体を接続し、上記複数の柔軟体の個々の特定領域を屈曲させるための構成例２０００を図示した側面図である。
【００４１】
そして、上記構成例２０００に示したロボットアームでは、上記柔軟体として、α、β、γの３つがそれぞれ直列に接続されており、上記各柔軟体（α、β、γ）のそれぞれに設定した特定領域（ＳＡα、ＳＡβ、ＳＡγ）に対して、それぞれチューブワイヤ機構が設けられている。
【００４２】
上記チューブワイヤ機構は、上記図２（Ｂ）に示したように、上記柔軟体αの特定領域ＳＡαに対しては、糸状部材２００αが、駆動部ＰＵから基盤Ｂを介して、上記図２（Ａ）の場合と同様に、上記開始領域から終了領域まで、上記柔軟体αの表面側に並縫いなどにより摺動可能に配設されて、上記終了領域で上記柔軟体に接続して固定されており、また、上記柔軟体βの特定領域ＳＡβと上記柔軟体γの特定領域ＳＡγとに対しては、糸状部材２００βと糸状部材２００γとが駆動部ＰＵから基盤Ｂを介して、それぞれ、チューブ３００βとチューブ３００γとの内部を挿通して、それぞれ上記特定領域ＳＡβとＳＡγとに導かれており、上記それぞれの特定領域（ＳＡβとＳＡγ）では、上記糸状部材２００αの場合と同様に、上記それぞれの特定領域の開始領域から終了領域まで、上記柔軟体β乃至柔軟体γの表面側に、並縫いなどにより摺動可能に配設されて、上記終了領域で上記柔軟体に接続して固定されている。
【００４３】
したがって、上記構成例２０００では、上記のように構成される結果、上記駆動部ＰＵにより上記糸状部材２００αを牽引して張力をかけると上記柔軟体αの特定領域ＳＡαを屈曲させることが可能であり、これと同様に、上記糸状部材２００βを牽引して張力をかけると上記柔軟体βの特定領域ＳＡβを屈曲させることが可能であり、上記糸状部材２００γを牽引して張力をかけると上記柔軟体γの特定領域ＳＡγを屈曲させることが可能である。
【００４４】
そのため、上記図２（Ｂ）に示した構成例２０００のようにロボットアームを構成した場合には、上記のように複数の特定領域（ＳＡα、ＳＡβ、ＳＡγ）を任意に屈曲させることが可能である。
【００４５】
なお、上記のように複数の柔軟体を接続する場合には、それぞれ別個に形成された柔軟体を縫い付けることなどによって接続しても良いが、上記のように接続した接続箇所を特定領域に含む場合には、繰り返し屈曲させることにより座屈しないような柔軟性を保持できるように接続することに留意が必要である。また、上記各柔軟体（α、β、γ）へ上記チューブ（３００β、３００γ）を配置する場合には、上記チューブは、上記柔軟体の内部を通しても良いし、上記柔軟体の側部に沿って設けても構わない。
【００４６】
次に、上記本発明の各構成要素について、更に詳細に説明する。
本発明は、上述のように、弾性体などにより形成された柔軟体の特定領域を屈曲させるための駆動機構であって、上記駆動機構は、少なくとも動力部を備えた制御装置と、可撓性のある素材により形成されるチューブと糸状部材とから構成されている。
【００４７】
このうち、上記弾性体などにより形成される柔軟体は、本発明において屈曲させる対象となるものである。
【００４８】
そのため、上記柔軟体は、上述のように、基本的には、袋部材１１０の中に、弾性体などによる充填体１３０を詰めて形成したものを用いることが可能であり、上記柔軟体１００を構成する袋部材１１０として木綿などからなる布の袋（綿袋）を用い、充填体１３０として綿を用いる構成を採用することが可能である。
【００４９】
ただし、上記柔軟体の構成はこれに限らず他の構成を採用することも可能である。そのため、例えば、上記袋部材を用いる場合には、上記袋部材を構成する布は、木綿などに限らず、上記綿などの充填体の圧力を受け止めることが可能であって円周方向の伸びの少ない素材であり、屈曲を妨げないだけの柔軟性のある素材であって、上記糸状部材を摺動させる際等に摩擦の少ないものであれば、異なる素材を使用することが可能である。
【００５０】
また、上記弾性体などの充填体については、一般的なぬいぐるみやクッションの中材には、ウレタンチップ、木綿の綿、ポリエステルの綿、羽毛などが用いられるが、圧縮後の復元のし易さ（屈曲させた後に、屈曲部にかかる張力を解除した後の戻り易さ）は、上記中材によって異なる。そこで、本発明の場合には、上記充填体は上記綿に限らずに、上記復元力が強く、何度屈曲させ上記圧力を加えても元に戻る性質を有する中材であれば、異なる素材を使用することが可能である。なお、本発明の上記実施形態の場合には、手芸用のポリエステル特殊綿を使用しており、上記特殊綿はポリエステル繊維をシリコンコーティングで潤滑してあり、摩擦が少なく復元率が高いものとなっている。
【００５１】
なお、また、上記弾性体などにより形成された柔軟体は、上述のように、必ずしも、袋部材１１０の中に、弾性体などによる充填体１３０を詰めて形成したものに限られるものではない。
【００５２】
そのため、上記袋などに弾性体からなる充填体を充填した構造を採用しなくとも、上記のような弾性と復元力とを有しており、上記糸状部材を上記特定領域に摺動可能に配設出来るものであれば、上記柔軟体は、単一の構造体や、他の構造により形成されるものであっても構わない。
【００５３】
更に、上記実施形態では本発明の柔軟体の形状を概ね円筒形状からなるアーム型としているが、特に上記形状に限定を設けるものではない。そのため上記柔軟体をロボットの腕乃至足として動作させる場合等には、概ね上記のように円筒形状に形成し、これを連結したアーム状に形成することが可能である。その一方、例えば、人型の頭部を有するロボット等の表情を変えるために用いる場合には、上記柔軟体の形状を人型の頭部のような形状に構成して、顔面に当たる部分に本発明により屈曲乃至湾曲させたい特定領域を設定することも可能である。
【００５４】
次に、上記柔軟体を屈曲させる糸状部材は、上記特定領域に張力を伝達し屈曲を生じさせる機能を有するものである。
【００５５】
そのため、上記糸状部材は、破断強度が高いことに加え、後述する動力部を構成するプーリでの巻き取り乃至巻き戻しの際のしなやかさを有し、制御性の向上のために低摩擦性を有する伸縮率の少ないものであって、これらの経年劣化が少ないものであれば、どのような素材を使用することも可能である。
【００５６】
したがって、そのような素材としては、例えば、超高分子量のポリエチレン繊維等を束ねた糸などを用いることができ、例えば、ダイニーマ（登録商標）などの高強度繊維を用いることも可能である。
【００５７】
次に、上記構成要素のうちチューブは、上記糸状部材を図３（Ａ）に示したように内部の空洞部分に挿通させると同時に、上記糸状部材を上記駆動源の方向から上記特定領域にまで導く機能を有するものである。
【００５８】
そのため、上記チューブには、上記糸状部材による張力Ｔに対向するため圧縮力がかることから、上記柔軟体を構成する綿などからの圧力に耐えると共に、上記糸状部材の張力Ｔによって座屈を生じない強度を有する必要がある。
【００５９】
そこで、本発明の上記実施形態の場合には、上記チューブには、ポリテトラフロルエチレン（ＰＴＦＥ）を用いたチューブ（いわゆるテフロン（登録商標）チューブ）などが用いられている。
【００６０】
なお、ここで、上記図３（Ａ）は、本発明によるチューブと糸状部材の構成例を示した斜視図であり、ここで示したように、上記糸状部材２００は、後述する動力部ＰＵ側からチューブ３００の中空部分を挿通して特定領域ＳＡ側に導かれている。
【００６１】
また、上記チューブは、上記のように必ずしもテフロン（登録商標）を用いたものに限られず、他の素材を用いることも可能である。
【００６２】
そのため、上記空洞部分で上記糸状部材を滑らかに挿通可能な素材であり、上記チューブを上記柔軟体の内側に収納したり、その側面に配置したりした場合であっても、上記柔軟体の動きに追随できる可撓性を有すると共に、上記柔軟体の内側に収納した場合等に、上記柔軟体乃至充填体の圧力により容易に潰れて上記糸状部材を挿通不能にすることのない程度の強度や、上記糸状部材の張力Ｔにより座屈しない強度を有するものであれば、上記のようにテフロン（登録商標）を用いたものに限られず、他の異なる素材を使用することも可能である。
【００６３】
次に、上記動力部を備えた制御装置は、本発明の上記駆動機構を制御して、上記動力部の駆動により上記糸状部材に牽引による張力を付加して、上記特定領域の屈曲の制御を行うものである。
【００６４】
そして、上記制御装置は、上記駆動機構乃至これを用いたぬいぐるみロボットの制御等に関連するプログラムを内蔵した自立駆動型のものでも、外部の操作装置と有線又は無線で接続された外部操作型のものであっても構わない。そして、上記制御装置では、上記内蔵されたプログラム乃至外部操作による指示等に基づいて、後述するようなテーブルを参照して、屈曲すべき特定領域の選択等を行うとともに、上記糸状部材に加えるべき長さの変動や張力を決定し、上記動力部を駆動させて、上記特定領域の屈曲の制御を行なっている。
【００６５】
また、上記制御装置により制御される動力部は、例えば、図３（Ｂ）に示したように電動モータＭとプーリＰと上記プーリのプーリカバーＰＣとから構成されたものを用いることが可能である。
【００６６】
ここで、上記図３(Ｂ）は、動力源として機能する電動モータＭとプーリＰ等と糸状部材２００との相互関係を図示した側面図である。
【００６７】
上記図３（Ｂ）に示したように、上記プーリは、平行に配設された２枚の円盤と上記円盤の中心を接続する軸から構成されており、上記電動モータの回転軸は、上記プーリの軸に上記プーリを回転可能に接続されており、上記プーリの軸には上記糸状部材が接続されて、上記プーリの軸の回転により、上記プーリの軸の周りに巻き取りと巻き戻しとが可能に構成されている。
【００６８】
そして、上記プーリカバーＰＣの側面には孔部ＰＣｈが設けられており、上記プーリの軸に円滑に上記糸状部材の巻き取りと巻き戻し等が行われ、上記糸状部材が外れたり絡まないように構成されている。
【００６９】
なお、ここで、上記の巻き取りとは、上記電動モータの回転により上記糸状部材を上記プーリの軸の周りに巻きまわして、上記糸状部材を牽引して所定の張力を発生させることをいい、上記巻き戻しとは、上記電動モータの回転によるトルクを緩め乃至逆方向に回転させて、上記プーリの軸の周りに巻きまわした糸状部材を解除する方向に作用させることをいう。
【００７０】
そのため、上記動力部は、上記糸状部材に対して上記のような巻き取り乃至巻き戻しと同等の作用により、上記糸状部材を牽引して張力を発生させることと、その解除とが可能であれば、他の構成を採用することも可能である。
【００７１】
また、本発明では、上記糸状部材の牽引により、上記糸状部材に張力を与えて上記特定領域を屈曲させているが、上記屈曲の程度（大きさ）は、上記糸状部材の長さに基づいて調整している。そのため、上記電動モータには、ロータリーエンコーダなどの角度検出器が取付けられており、上記糸状部材の長さを制御できるように構成されている。
【００７２】
そして、上記屈曲の程度の調整は、上記糸状部材の長さに基づき、上記電動モータによる糸状部材の巻き取り乃至巻き戻しによる上記糸状部材の長さと、それに対応する上記屈曲の大きさとの対応関係を予めテーブル等に記憶しておき、上記対応関係に基づいて、上記制御装置による制御を行うことにより行われ、これによって、上記特定領域に必要な程度の屈曲を生じさせることが可能である。
【００７３】
なお、この際、上記特定領域の屈曲の程度を、上記糸状部材の張力に基づいて判断することも可能であり、その場合には上記電動モータへの負荷電流に対応するトルクなどに基づいて、上記制御装置により上記屈曲の程度を調整することも可能である。但し、上記張力に基づいて屈曲の程度を判断する方法では、摩擦による誤差が大きくなる場合があることから、上記糸状部材の長さによる屈曲の調整などと併せて、予備系統などとしてこれを構成し、本発明による上記駆動機構の耐故障性能を向上させるため等に用いる事も可能である。
【００７４】
以上のように構成される本発明の各構成要素を上述のように組み合わせて構成すれば、本発明による柔軟体の駆動機構により、上記特定領域を屈曲させることが可能である。
【００７５】
なお、上記柔軟体の駆動機構をぬいぐるみロボット等として構成する場合には、上記機構に外皮を被せて使用する。そして、通常、一般的なぬいぐるみでは、手足を別々に作って接合する場合が多いが、本発明による上記機構を用いたぬいぐるみロボットの場合には、上記ロボット全体を包む外皮にして、本発明における柔軟体の外径と上記外皮との内径とをなるべく近づけて相互にずれが生ずるのを防ぐ構成とする事が望ましい。
【００７６】
また、上記ぬいぐるみロボットの体幹部には、上記制御装置や動力源乃至バッテリ等の硬質の構造のものを収納する必要がある。そこで、上記体幹部を表面から離して柔軟にするために、上記体幹部を構成する制御装置等の筐体を、別途柔軟性のある素材で包み込み、その外側に外皮を被せることが望ましい。
【００７７】
次に上述した実施形態とは異なる本発明の実施形態について説明する。上述の実施形態の場合には、上記柔軟体に１か所の特定領域を設定して上記糸状部材を摺動可能に設けていたが、本発明では、図４に示すように、例えば、円筒形状からなる柔軟体の上記円筒の側面に等間隔に３つの特定領域を設定し、上記特定領域を組み合わせて屈曲させることで、上記柔軟体を任意の方向に屈曲させる事が可能である。
【００７８】
すなわち、上記図４は、本発明による駆動機構を柔軟体４００の側面に複数配置して組み合わせることで屈曲動作が可能な可動範囲を例示した図であり、図４（Ａ）は、上記柔軟体４００について図１（Ｃ）と同様に表示した断面図であり、図４（Ｂ）は上記柔軟体４００を複数の糸状部材（１，２，３）の組み合わせで屈曲可能に構成する領域を示した図表である。
【００７９】
このように、上記柔軟体４００に３つの特定領域を設定し、それぞれについて上記糸状部材（１，２，３）を設けた場合には、上記糸状部材（１，２，３）をそれぞれ単独に牽引した場合には、上記屈曲の生じる方向は、上記図４（Ａ）に記載した上記糸状部材（１，２，３）から上記柔軟体４００とは反対方向に延びる点線の方向である。
【００８０】
また、上記糸状部材（１，２，３）のうち、図４（Ｂ）に記載したような２つの組み合わせで牽引し、その牽引の大きさをそれぞれ異なる大きさとすると、屈曲可能な可動領域は、上記図４（Ａ）と（Ｂ）に対応して示した、可動領域I〜IIIまでの各領域となっている。
【００８１】
したがって、上記のように柔軟体４００に３つの特定領域を設定し、それぞれについて上記糸状部材（１，２，３）を設けた場合には、これらを組み合わせて動作させることにより、上記柔軟体４００を任意の方向に屈曲させることが可能である。
【００８２】
また、本発明の上述の実施形態１００では、上記チューブ３００の内側に１本の糸状部材を挿通させていた。しかし本発明では、これに限らずに、図５で示したように、上記チューブ３００の内側に複数の糸状部材（２０１，２０３，２０５，２０７）を挿通して用いることも可能である。ここで、上記図５は、本発明により、複数の柔軟体１００を接続し、上記柔軟体１００に形成した駆動機構の一部を駆動させて特定領域を屈曲させた場合の構成例５０００を示す斜視図である。
【００８３】
そして、上記の構成例５０００では、上記複数の糸状部材（２０１，２０３，２０５，２０７）の１本（２０１）を駆動させることで、実際の例では、３００ｇ程度の物体Ｏを持ち上げて保持できることを確認している。
【００８４】
したがって、以上のように構成される本発明によれば、布、綿、糸等で構成される繊維素材などからなる柔軟体に上記チューブワイヤ機構を組み合わせることで、これらの柔軟体が複数組み合わせて形成されている場合であっても、多自由度に屈曲可能な機能を有する軽量柔軟アームを実現することが可能であり、これを用いた本質的に安全性を有するロボットを構成することが可能な、柔軟体駆動機構を実現することが可能である。そのため、上記の柔軟体駆動機構をぬいぐるみロボット等に用いれば、本質的に安全で堅牢な性質を有するとともに、多自由度の動作が可能なぬいぐるみロボット等を実現する事も可能である。
【００８５】
なお、本発明の上記実施形態は、本発明の構成の一例を示したものであり、本発明は上記の構成例に限定されず、本発明の本旨に沿った他の構成例の採用も可能である。
【００８６】
そのため、例えば、上記実施形態では、上記糸状部材２００の上記柔軟体１００への配設は、上述した袋部材１１０の表面に沿って、上記糸状部材を並縫いなどの方法によって摺動可能に縫い付ける構成を採用していたが、異なる構成を採用することも可能である。
【００８７】
すなわち、本発明の本旨からは、上記糸状部材２００の上記柔軟体１００への配設は、上記特定部分ＳＡに上記糸状部材２００の張力を及ぼせれば足りるため、上記のように袋部材１１０の表面に沿って、並縫いなどの方法によって行う構成に限られない。
【００８８】
そのため、例えば、図６（Ａ）に示したように、上記並縫いなどのように袋部材１１０に縫製による穴を開けず、単に上記袋部材１１０の内側に上記糸部材２００を摺動可能に配置し、上記糸状部材２００の端を上記終了領域ＳＡｅで上記袋部材１１０内側から別の糸状部材２００Ｅ等を用いて縫い付けたり、或いは、図６（Ｂ）の上段に示したように、既存の袋部材１１０の先端部分だけを覆う袋１１０Ｃを別途用意して、上記図６（Ｂ）の下段に示したように、その袋１１０Ｃと上記糸状部材２００とをその袋１１０Ｃの内側又は外側で接続したりすることでも、本発明による動作が可能である。
【００８９】
また、或いは、上記のように特定領域ＳＡに配設される糸状部材２００と袋部材１１０とを接続して保持するために、図６（Ｃ）で示したように、上記袋部材１１０の内側（又は外側でも良い）に、上記袋部材と同様の素材等で上記糸状部材２００を挿通するための小さな輪Ｒを複数作って連続して配置し、その輪Ｒの中に上記糸状部材２００を摺動可能に挿通させることで、上記糸状部材２００を保持して、その端Ｅを固定することも可能である。
【００９０】
また、上記のように柔軟体１００へ上記糸状部材２００を配設する場合には、上記糸状部材２００の柔軟体１００との摺動部分や接続部分に大きな力が働くため、これらの間に補強する布などを別途配設する構成としても良い。
【００９１】
また、更に、本発明によれば、例えば、図７（Ａ）に示したように、柔軟体１００を複数接続した場合等に、上記特定領域（ＳＡ２、ＳＡ６）を上記柔軟体上に、直列に間隔を置いて複数設定した場合には、上記糸状部材１本が挿通する複数のチューブ（３０４，３０８）を離間して設けることで、図７（Ｂ）に示したように、上記複数の特定領域（ＳＡ２、ＳＡ６）を連動して屈曲させることも可能である。
【００９２】
また、図７（Ｃ）に示したように、単一の柔軟体１００上の一部の範囲に上記特定領域（ＳＡａ、ＳＡｂ）を設定した場合には、上記単一の柔軟体１００上の上記特定領域（ＳＡａ、ＳＡｂ）まで複数のチューブ（３００ａ、３００ｂ）を設けて、上記同様に複数の糸状部材（２００Ａ、２００Ｂ）を上記特定領域（ＳＡａ、ＳＡｂ）に導く構成とし、図７（Ｄ）に示したように上記特定領域（ＳＡａ、ＳＡｂ）を屈曲させる構成とすることも可能である。
【００９３】
そのため、本発明では、例えば、上記のような構成によっても、上記チューブワイヤ機構を組み合わせることで、多自由度に屈曲可能な機能を有する軽量柔軟アームを実現する柔軟体駆動機構を提供し、これを用いたぬいぐるみロボットを実現することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１００  α  β  γ  ４００  柔軟体
１１０  袋部材
１１０Ｃ  袋部材のカバー
１３０  充填体
１  ２  ３  ２００  ２００α  ２００β  ２００γ  糸状部材
３００  ３００α  ３００β  ３００γ  チューブ
ＳＰ  特定領域
ＳＰｓ  特定領域の始端領域
ＳＰe  特定領域の終端領域
ＰＵ  動力源
Ｂ  基盤
Ｔ  糸状部材の張力
ｔ  糸状部材の張力の分力
Ｐｃ  綿の充填により生ずる圧力
Ｐ  プーリ
ＰＣ  プーリカバー
Ｍ  電動モータ
Ｒ  輪
【図１】
2017042201.tif 000003
【図２】
2017042201.tif 000004
【図３】
2017042201.tif 000005
【図４】
2017042201.tif 000006
【図５】
2017042201.tif 000007
【図６】
2017042201.tif 000008
【図７】
2017042201.tif 000009