(57)【要約】      （修正有）【課題】プログラミング可能なソフトアクチュエータ構造を提供する。【解決手段】プログラミング可能なソフトアクチュエータ構造は、繊維体２を含み、繊維体がフォトニックヒドロゲルよりなる空心の四角柱構造であり、繊維体の主軸に沿って繊維細管１が備えられており、繊維体の側壁内面の四角にフレキシブル歪みゲージ４が設けられており、繊維体の内に中心部と４個の延出端部を有する複数のＸ字型ホルダー３が設けられており、中心部に貫通穴が設けられ、繊維細管を貫通穴に挿入してＸ字型ホルダーを繊維細管に設置しており、繊維体の四側壁外面に均一に複数のソフトライト５が設けられており、ソフトライトの発光面が、繊維体の外面に向かっており、且つソフトライトの輝度を制御するプログラミング可能なコントローラに接続されている。【選択図】図１
0003220074.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
プログラミング可能なソフトアクチュエータ構造であって、繊維体を含み、前記繊維体がフォトニックヒドロゲルよりなる空心の四角柱構造であり、前記繊維体の主軸に沿って繊維細管が備えられており、前記繊維体の側壁内面の四角にフレキシブル歪みゲージが設けられており、前記繊維体の内に中心部と個の延出端部を有する複数のX字型ホルダーが設けられており、前記中心部に貫通穴が設けられ、前記繊維細管を前記貫通穴に挿入して前記X字型ホルダーを前記繊維細管に設置しており、前記繊維体の四側壁外面に均一に複数のソフトライトが設けられており、前記ソフトライトの発光面が、前記繊維体の外面に向かっており、且つ前記ソフトライトの輝度を制御するプログラミング可能なコントローラに接続されている、
ことを特徴とするプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造。
【請求項２】
前記X字型ホルダーが四角柱構造内で均一に分布されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造。
【請求項３】
前記ソフトライトの外面に光漏らしを防止する非透明性塗布層がさらに塗布されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造。
【請求項４】
前記繊維細管の管内に保温液体が充填されており、前記繊維細管の底部に保温液体の流れを制御する圧縮型返流装置が接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ソフトロボットのソフトアクチュエータ構造に関し、特にプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ソフトロボットへの研究は、開始したばかりで、多くの国では重要視されている。生き物の運動の複雑さと多様性によって、各研究機関や学者の提案した「駆動させる形態」はさまざまである。ソフトロボットの駆動の形態は、機能や構造乃至は安定性に繋がるといえる。従来の駆動形態において、空気圧/液圧制御、電気活性ポリマー、形状記憶合金、および化学駆動などは、いずれによってもアクチュエータに対して精確でプログラミング可能な制御を行うことが難しくて、汎用性のある製造や大幅な範囲での使用も実現し難い。
【０００３】
現在、ソフトロボットの研究において、新型のソフト材料の開発、新型のアクチュエータの生産及び製造並びにその応用、またソフトロボットのモフォロジーのコントロールなどの分野が研究のホットポイントとなっている。ソフトロボットのアクチュエータの設計がその重要な一点であり、多方面の知識を活用して、柔軟で使いやすく、適応性が強く、またメンテナンスが便利のアクチュエータは、最も解決しょうとする課題となっている。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本実用新案の目的は、上記の課題を解決するプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を実現するために、本実用新案の技術方案は、以下の通りである。
プログラミング可能なソフトアクチュエータ構造は、繊維体を含み、前記繊維体がフォトニックヒドロゲルよりなる空心の四角柱構造であり、前記繊維体の主軸に沿って繊維細管が備えられており、前記繊維体の側壁内面の四角にフレキシブル歪みゲージが設けられており、前記繊維体の内に中心部と個の延出端部を有する複数のX字型ホルダーが設けられており、前記中心部に貫通穴が設けられ、前記繊維細管を前記貫通穴に挿入して前記X字型ホルダーを前記繊維細管に設置しており、前記繊維体の四側壁外面に均一に複数のソフトライトが設けられており、前記ソフトライトの発光面が、前記繊維体の外面に向かっており、且つ前記ソフトライトの輝度を制御するプログラミング可能なコントローラに接続されている。
【０００６】
より好ましくは、前記X字型ホルダーが四角柱構造内で均一に分布されている。
【０００７】
より好ましくは、前記ソフトライトの外面に光漏らしを防止する非透明性塗布層がさらに塗布されている。
【０００８】
より好ましくは、前記繊維細管の管内に保温液体が充填されており、前記繊維細管の底部に保温液体の流れを制御する圧縮型返流装置が接続されている。
【考案の効果】
【０００９】
従来の技術と比較すると、本実用新案の優れた点は、以下の通りである。ソフトアクチュエータの設計で応用される場合、本考案にかかる繊維体は、駆動素子して、一定の空間的順序に従って結合して組織的な構造を構成することができ、作成後のアクチュエータ製品が柔軟で多形態になるようさせる。繊維体は、全体としてフォトニックヒドロゲルにより空心の四角柱構成を形成して、そのモフォロジーがフォトニックヒドロゲルの形状の変化につれて変化することが可能であり、また繊維細管、X字型ホルダーやフレキシブル歪みゲージを組み合わせて、空心の四角柱構造の全体をより安定させる。
【００１０】
繊維体と繊維細管、X字型ホルダー及びフレキシブル歪みゲージなどが異なる材料であるため、異なる材料の組み合わせによってコントロルーを実現する提案は、単一のソフトの材料による一体型のコントロールの設計思想を越えて、ソフトアクチュエータの設計をより精細にさせて、生き物の肌肉の成り様に近似するようにでき、一体型のコントロールの設計と比べると、精細化と拘束可能性のメリットが突出する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実用新案の断面図である。
【図２】図２は、本実用新案の実施例２の応用を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面とともに本実用新案について、さらに説明する。
実施例１
【００１３】
図１に示すように、プログラミング可能なソフトアクチュエータ構造は、繊維体2を含み、前記繊維体2がフォトニックヒドロゲルよりなる空心の四角柱構造であり、前記繊維体2の主軸に沿って繊維細管1が備えられており、前記繊維体2の側壁内面の四角にフレキシブル歪みゲージ4が設けられており、前記繊維体2の内に中心部と4個の延出端部を有する複数のX字型ホルダー3が設けられており、前記中心部に貫通穴が設けられ、前記繊維細管1を前記貫通穴に挿入して前記X字型ホルダー3を前記繊維細管1に設置しており、前記繊維体2の四側壁外面に均一に複数のソフトライト5が設けられており、前記ソフトライト5の発光面が、前記繊維体2の外面に向かっており、またその輝度を制御するプログラミング可能なコントローラに接続されている。
【００１４】
本実施例において、前記X字型ホルダー3が四角柱構造内で均一に分布されており、前記ソフトライト5の外面に光漏らしを防止する非透明性塗布層6がさらに塗布されており、前記繊維細管1の管内に保温液体が充填されており、前記繊維細管1の底部に保温液体の流れを制御する圧縮型返流装置が接続されている。
【００１５】
本考案にかかる繊維体2についてその一本の動作原理を説明する。プログラム可能なコントローラによってソフトライト5の輝度を制御して、繊維体2の外壁に光を照射する。繊維体2がフォトニックヒドロゲル材料により作成されるので、光の照射によって変形することができるため、光照射の精密な制御により繊維体2のモフォロジー制御を行うことができる。また、繊維体2の一側壁しかに光を照射しない場合、単一側の撓みがなされるが、このうえ、反対側にもライトに前記一側と同じ輝度を設定する場合、撓みはなされない。
【００１６】
フォトニックヒドロゲル材料により作成される繊維体2は自身が変形した場合、X字型ホルダー3の作用で、繊維体2内に備えられる繊維細管1及び繊維体2の四側壁のフレキシブル歪みゲージ4はいずれも撓みがなされない。フレキシブル歪みゲージ4の撓みの程度について、そのデータを、試験によって定性的にかつ定量的に記録しておいて、アルゴリズムのプログラミングにおいて上記データを加味して合理的に利用することなどによって、異なる位置での撓みの程度を制御する。
【００１７】
実施例2
図2に示すように、本実施例において作成されるソフトアクチュエータが順序的に緊密に配列されている。ニューラルネットワークに基づいて繊維体ごとに対してクラスタリング計算を行ってそれぞれを全体的に特定の一方向に撓ませて伸長や収縮させることにより、力を合わせることを促進する。2個の骨7をV字状に姿勢させるため、アクチュエータ構造における上方側に位置する部分を上に撓むよう収縮させ、下方側に位置する部分を弛ませる。一方、逆V字状に姿勢させるため、アクチュエータ構造における下方側に位置する部分を下に撓むよう収縮させ、上方側に位置する部分を弛ませる。
【図１】
0003220074.tif 000003
【図２】
0003220074.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月29日(2018.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
プログラミング可能なソフトアクチュエータ構造であって、繊維体を含み、前記繊維体がフォトニックヒドロゲルよりなる空心の四角柱構造であり、前記繊維体の主軸に沿って繊維細管が備えられており、前記繊維体の側壁内面の四角にフレキシブル歪みゲージが設けられており、前記繊維体の内に中心部と４個の延出端部を有する複数のX字型ホルダーが設けられており、前記中心部に貫通穴が設けられ、前記繊維細管を前記貫通穴に挿入して前記X字型ホルダーを前記繊維細管に設置しており、前記繊維体の四側壁外面に均一に複数のソフトライトが設けられており、前記ソフトライトの発光面が、前記繊維体の外面に向かっており、且つ前記ソフトライトの輝度を制御するプログラミング可能なコントローラに接続されている、
ことを特徴とするプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造。
【請求項２】
前記X字型ホルダーが四角柱構造内で均一に分布されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造。
【請求項３】
前記ソフトライトの外面に光漏らしを防止する非透明性塗布層がさらに塗布されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造。
【請求項４】
前記繊維細管の管内に保温液体が充填されており、前記繊維細管の底部に保温液体の流れを制御する圧縮型返流装置が接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラミング可能なソフトアクチュエータ構造。