弾性収縮体を備えたアクチュエータ、そのアクチュエータを備えた把持機構、および、その把持機構を備えたロボットハンド。
【課題】弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化を図る。
【解決手段】アクチュエータ５０は、内部に流体が封入される筒状のチューブ１１と、チューブ１１の上端側を閉塞する閉塞部材３０と、チューブ１１の下端側を閉塞する閉塞部材４０と、複数の糸状体を格子状に編み込むことにより形成され、チューブ１１の外周を覆い、チューブ１１の幅方向に伸張すると軸方向に収縮する編組部材１２とを有する弾性収縮体４と、チューブ１１内部の流体の圧力を調整する圧力調整装置２０と、を備えている。編組部材１２は、チューブ１１の外径をＤ、編組部材１２の打ち数を８ｎ、編組部材１２の重ね数をＮ、糸状体１３のデシテックス数をＴ、糸状体１３の引張強度をσ、糸状体１３の直径をｄとしたときに、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／πを満たす様に形成されている。
【解決手段】アクチュエータ５０は、内部に流体が封入される筒状のチューブ１１と、チューブ１１の上端側を閉塞する閉塞部材３０と、チューブ１１の下端側を閉塞する閉塞部材４０と、複数の糸状体を格子状に編み込むことにより形成され、チューブ１１の外周を覆い、チューブ１１の幅方向に伸張すると軸方向に収縮する編組部材１２とを有する弾性収縮体４と、チューブ１１内部の流体の圧力を調整する圧力調整装置２０と、を備えている。編組部材１２は、チューブ１１の外径をＤ、編組部材１２の打ち数を８ｎ、編組部材１２の重ね数をＮ、糸状体１３のデシテックス数をＴ、糸状体１３の引張強度をσ、糸状体１３の直径をｄとしたときに、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／πを満たす様に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性収縮体を備えたアクチュエータ、そのアクチュエータを備えた把持機構、および、その把持機構を備えたロボットハンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気や水等の流体の圧力を利用したアクチュエータが知られている。これらのアクチュエータの多くは、大きな流体圧に耐え得る様に、金属製の堅固なシリンダおよびピストンや、ハウジングおよびロータによって形成されていた。しかしながら、これらの金属製の堅固な部材を用いた場合、装置全体の重量が嵩み、また、大型化するという問題があった。
【０００３】
そこで、以前より、小型で軽量なアクチュエータとして、弾性収縮体を備えたアクチュエータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記アクチュエータに用いられる弾性収縮体は、筒状の弾性体と、弾性体を覆う網目状の編組部材とを有している。弾性体内部に加圧流体が注入されて弾性体が膨張すると、編組部材は弾性体の幅方向に伸張すると共に軸方向に収縮する。これにより、弾性収縮体全体が軸方向に収縮することとなる。
【特許文献１】特公平３−１９９７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような弾性収縮体を備えたアクチュエータでは、低出力であるため、大型のマニピュレータ等に用いることができなかった。そこで、高出力の弾性収縮体を備えたアクチュエータが望まれていた。
【０００６】
しかしながら、本願発明者らは、鋭意研究の結果、高出力化するために弾性体内部の加圧流体の圧力を上げると、編組部材の糸状体が破断してしまうという問題が生じることを見出した。そこで、本願発明者らは、編組部材の糸状体の強度を上げることに思い至った。しかしながら、本願発明者らは、単に編組部材の糸状体の強度を上げるだけでは、編組部材の編み目から弾性体が膨隆してしまうという新たな問題が生じることを見出した。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るアクチュエータは、内部に流体が封入される筒状の弾性体と、前記弾性体の一端側を閉塞する第１閉塞部材と、前記弾性体の他端側を閉塞する第２閉塞部材と、複数の糸状体を格子状に編み込むことにより形成され、前記弾性体の外周を覆い、前記弾性体の幅方向に伸張すると軸方向に収縮する編組部材とを有する弾性収縮体と、前記弾性体内部の流体の圧力を調整する圧力調整装置と、を備え、前記編組部材は、前記弾性体の外径をＤ、前記編組部材の打ち数を８ｎ、前記編組部材の重ね数をＮ、前記糸状体のデシテックス数をＴ、前記糸状体の引張強度をσ、前記糸状体の直径をｄとしたときに、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／πを満たす様に形成されているものである。
【０００９】
ここで、「打ち数８ｎ」とは、編組時（複数の糸状体を編み込んだ状態のとき）に弾性体一周に配される編組部材の糸状体の本数を言う。また、「重ね数Ｎ」とは、弾性体に巻き付けられた編組部材の枚数を言う。さらに、「デシテックス」とは、１ｇ分の原料を１００００ｍに伸ばしたときの糸状体の太さを表す単位であり、デシテックス数とは、１００００ｍ当たりの糸状体の重さ（ｇ）を示す。つまり、「１Ｔ」は、糸状体１００００ｍ当たりの重さが１ｇであることを示し、デシテックス数が大きくなる程、糸状体は太くなる。
【００１０】
なお、「糸状体」には、単繊維（モノフィラメント）も複数の繊維からなる繊維束（マルチフィラメント）も含まれる。
【００１１】
上記アクチュエータによれば、内部圧力を１ＭＰａとしても、編組部材の糸状体が破断せず、また、弾性体が編組部材の網目から膨隆しない。そのため、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化を図ることができる。
【００１２】
前記編組部材は、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／πを満たす様に形成されていることが好ましい。
【００１３】
このことにより、上記アクチュエータによれば、内部圧力を２ＭＰａとしても、編組部材の糸状体が破断せず、また、弾性体が編組部材の網目から膨隆しない。そのため、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化をより一層図ることができる。
【００１４】
前記編組部材は、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／π
を満たす様に形成されていることが好ましい。
【００１５】
このことにより、上記アクチュエータによれば、内部圧力を５ＭＰａとしても、編組部材の糸状体が破断せず、また、弾性体が編組部材の網目から膨隆しない。そのため、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化をより一層図ることができる。
【００１６】
前記糸状体は、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維によって形成されていることが好ましい。
【００１７】
前記糸状体は、超高強力ポリエチレン繊維によって形成されていることが好ましい。
【００１８】
前記糸状体は、パラ系アラミド繊維によって形成されていることが好ましい。
【００１９】
前記糸状体は、ポリアリレート繊維によって形成されていることが好ましい。
【００２０】
前記糸状体は、炭素繊維によって形成されていることが好ましい。
【００２１】
このことにより、上記アクチュエータによれば、編組部材の耐久性の向上を図ることができる。したがって、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化をより一層図ることができる。
【００２２】
前記糸状体は、樹脂含浸処理がなされていることが好ましい。
【００２３】
このことにより、例えば、紫外線等に弱い繊維であっても、樹脂含浸処理することにより紫外線による劣化を抑制することができる。また、例えば、加水分解性の高い繊維であっても、樹脂含浸処理することにより水分によって分解されることを抑制することができる。さらに、樹脂含浸処理により糸状体同士の摩擦による糸状体の摩滅を抑制することができる。そのため、上記アクチュエータによれば、編組部材の糸状体の耐候性、耐光性、耐水性、耐久性を向上させると共に、編組部材の耐久性をより一層向上させることができる。したがって、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化をより一層図ることができる。
【００２４】
前記第１閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の一端側の内部に挿入された第１端末金具を有し、前記第２閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の他端側の内部に挿入された第２端末金具を有し、前記編組部材の外周側かつ前記各端末金具の前記一端部付近に設けられ、前記弾性体の内周面と前記各端末金具の前記一端部の外周面とを密着させるためのリング形状の止め金具と、前記編組部材と前記止め金具との間に設けられた略筒形状の保護部材と、をさらに備え、前記保護部材は、前記弾性体の長手方向に関し、前記止め金具の前記弾性体の長手方向中央側に位置する端部を跨いで延びており、前記保護部材の少なくとも前記弾性体の長手方向中央側の端部は、前記弾性体の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程拡径したテーパ形状に形成されていることが好ましい。
【００２５】
ところで、上記アクチュエータの高出力化を図るためには、弾性体内部に封入された流体の圧力を上げることが必要となる。ところが、弾性体内部の流体の圧力を上げると、弾性体が径方向に膨張する。そのため、止め金具で編組部材を直接外側から締め付けると、止め金具と、弾性体と止め金具との間に設けられた編組部材との接触圧力も高まることとなる。このことにより、編組部材が止め金具の中央側端部のエッジ等に強く押し付けられ、破断されてしまうおそれがある。
【００２６】
しかしながら、上記アクチュエータは、編組部材と止め金具との間に、弾性体の長手方向に関し、止め金具の中央側端部を跨いで延びる保護部材を備えている。また、保護部材は、少なくとも中央側端部が、弾性体の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程拡径したテーパ形状に形成されている。そのため、止め金具の中央側端部と編組部材とは直接接触しない。また、保護部材の中央側端部はテーパ形状に形成されているため、保護部材の中央側端部のエッジは編組部材に当接しておらず離れている。
【００２７】
このことにより、上記アクチュエータによれば、弾性体内部の流体圧力を上げて弾性体が径方向に膨張した場合であっても、編組部材が止め金具の中央側端部のエッジ等に強く押し付けられることを避けることができる。そのため、止め金具によって編組部材が破断されることを防止することができる。また、上記アクチュエータによれば、弾性体内部の流体圧力を上げて弾性体が径方向に膨張した場合であっても、編組部材が保護部材の中央側端部のエッジ等に強く押し付けられることを避けることができる。そのため、保護部材によって編組部材が破断されることも防止することができる。したがって、上記アクチュエータによれば、アクチュエータの高出力化を図ると共に、アクチュエータの耐久性の向上をも図ることができる。
【００２８】
本発明に係る把持機構は、前記アクチュエータと、前記弾性収縮体の軸方向に倣う様に設けられ、前記弾性収縮体の軸方向の一端側および他端側に連結されており、伸縮不能かつ前記弾性収縮体の側が凹む様に屈曲可能または湾曲可能に構成された規制部材と、を備えたものである。
【００２９】
ここで、倣うとは、規制部材と弾性収縮体との幅方向における距離が所定の範囲内にあることを指す。また、「軸方向の一端側および他端側に連結され」は、それぞれの端部から中央部に向かってずれた位置に連結される場合を含む。
【００３０】
上記アクチュエータを備えた把持機構によれば、把持機構の把持力の向上を図ることができる。また、上記把持機構の把持力を向上させるにあたって、例えば、弾性体内部の流体の圧力を上げることに伴い、弾性収縮体の編組部材の編み目から弾性体が膨隆するために、把持機構によって把持対象物を上手く把持させることができない等の弊害が生じることも考えられる。しかしながら、上記アクチュエータを備えた把持機構によれば、アクチュエータの出力を上げた場合であっても、弾性体の膨隆を抑制可能である。したがって、上記把持機構によれば、機能の低下を抑制しつつ、把持力の向上を好適に図ることができる。また、上記把持機構によれば、耐久性の向上を図ることも可能である。
【００３１】
本発明に係るロボットハンドは、前記把持機構を複数備えたものである。
【００３２】
上記把持機構を複数備えたロボットハンドによれば、さらなる把持力の向上を図ることができる。また、上記ロボットハンドによれば、把持力の優れた複数の把持機構によって把持対象物を把持することができるため、より安定的に把持対象物を把持することが可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明によれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係るロボットハンド１は、把持機構２および把持機構３を備えている。把持機構２および把持機構３は板状のベース１０に固定されている。
【００３６】
把持機構２および把持機構３はそれぞれ、弾性収縮体４と圧力調整装置２０とを備えるアクチュエータ５０と、弾性収縮体４の軸方向に倣う様に設けられた伸縮不能な規制部材５とを備えている。把持機構２は弾性収縮体４を３本備えており、一方、把持機構３は弾性収縮体４を２本備えている。なお、把持機構２と把持機構３とは、弾性収縮体４の本数以外の構成については同様であるため、以下、把持機構２の構成についてのみ説明し、把持機構３については省略する。
【００３７】
図２は把持機構２の正面図、図３は把持機構２の背面図、図４は把持機構２の側面図である。図２および図３に示すように、把持機構２は弾性収縮体４を３本備えている。３本の弾性収縮体４は、鉛直方向に線状に延びている。なお、弾性収縮体４が延びる方向は鉛直方向に限られず、いかなる方向に延びていてもよい。ただし、以下の説明では、説明の便宜上、弾性収縮体４が鉛直方向に延びているものとして説明する。また、図１〜図６の上方を上側、下方を下側として説明するが、ここで言う上側と下側との関係は、一方側と他方側との関係の一例であって、弾性収縮体４の延びている方向が鉛直方向に限定される訳ではない。
【００３８】
図５は弾性収縮体４を軸方向に切断した断面図である。図５に示すように、弾性収縮体４は、チューブ１１と、チューブ１１の外周を覆う編組部材１２（図２〜図４参照）と、チューブ１１の上端側および下端側を閉塞する閉塞部材３０，４０（図２、３参照）とを備えている。
【００３９】
チューブ１１は、ゴム等の弾性体によって筒状に形成されている。なお、本実施形態では、筒状のチューブ１１は円筒状に形成されているが、当該形状に限定されない。筒状のチューブは、外周面が角形状に形成されていてもよく、例えば、断面が五角形や六角形等であってもよい。
【００４０】
編組部材１２は、ポリエステル繊維、超高強力ポリエチレン繊維、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維または炭素繊維等の糸状体１３を格子状に編み込むことにより形成されている。編組部材１２は、筒状に形成されており、チューブ１１の外周を覆っている。
【００４１】
チューブ１１の上端側の内部には、閉塞部材３０の一部である第１端末金具３１の一部が挿入されている。一方、チューブ１１の下端側の内部には、閉塞部材４０の一部である第２端末金具４１の一部が挿入されている。これにより、チューブ１１の上端側および下端側は、第１端末金具３１および第２端末金具４１によって閉塞されている。
【００４２】
第１端末金具３１および第２端末金具４１には、それぞれ貫通孔３２，４２が形成されている。そして、第１端末金具３１および第２端末金具４１のチューブ１１内に挿入される挿入部３１ａ，４１ａの外周面には、溝部３１ｂ，４１ｂが形成されている。
【００４３】
また、チューブ１１および編組部材１２の上端部には、第１端末金具３１を弾性収縮体４に固定するための固定用金具３３が取り付けられている。一方、チューブ１１および編組部材１２の下端部には、第２端末金具４１を弾性収縮体４に固定するための固定用金具４３が取り付けられている。固定用金具３３，４３はそれぞれリング形状に形成されている。
【００４４】
なお、図５では、固定用金具３３，４３の内径が第１，第２端末金具３１，４１の最大外径よりも大きく描かれているが、固定用金具３３，４３は、その内径が第１，第２端末金具３１，４１の最大外径よりも小さく、第１，第２端末金具３１，４１の溝部３１ｂ，４１ｂ部分の外径よりも大きくなる様に形成されていてもよい。
【００４５】
そして、固定用金具３３，４３は、弾性収縮体４の編組部材１２のさらに外周側において、第１，第２端末金具３１，４１の溝部３１ｂ，４１ｂ部分にチューブ１１および編組部材１２を押し付ける様にして、編組部材１２のさらに外周側に取り付けられている。このように、固定用金具３３，４３を、第１，第２端末金具３１，４１の溝部３１ｂ，４１ｂ付近において締め付けることにより、第１，第２端末金具３１，４１とチューブ１１および編組部材１２との軸方向への位置ずれを抑制することができる。これにより、チューブ１１内部の加圧流体の圧力を高圧にした場合であっても、チューブ１１および編組部材１２と第１端末金具３１とが外れない様に両者の位置を固定することができ、また、チューブ１１および編組部材１２と第２端末金具４１とが外れない様に両者の位置を固定することができる。
【００４６】
また、編組部材１２の外周側かつ第１端末金具３１の下端部付近には、止め金具３４が取り付けられている。一方、編組部材１２の外周側かつ第２端末金具４１の上端部付近には、止め金具４４が設けられている。止め金具３４，４４は、いずれもリング形状に形成されている。また、止め金具３４，４４は、チューブ１１の内周面と第１端末金具３１の下端部の外周面および第２端末金具４１の上端部の外周面とを密着させて内部の流体の漏れを防止するためのものである。
【００４７】
編組部材１２と止め金具３４との間には、保護部材３５が設けられている。保護部材３５は略筒形状に形成されている。保護部材３５は、チューブ１１の長手方向に関し、止め金具３４のチューブ１１の長手方向中央側に位置する端部（下端部）３４ａを跨いで延びている。また、保護部材３５の少なくともチューブ１１の長手方向中央側の端部（下端部）３５ａは、チューブ１１の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程（上方から下方に向かう程）拡径したテーパ形状に形成されている。
【００４８】
一方、編組部材１２と止め金具４４との間には、保護部材４５が設けられている。保護部材４５は略筒形状に形成されている。保護部材４５は、チューブ１１の長手方向に関し、止め金具４４のチューブ１１の長手方向中央側に位置する端部（上端部）４４ａを跨いで延びている。また、保護部材４５の少なくともチューブ１１の長手方向中央側の端部（上端部）４５ａは、チューブ１１の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程（下方から上方に向かう程）拡径したテーパ形状に形成されている。
【００４９】
図６は、弾性収縮体４の側面図であり、図７（ａ），（ｂ）は編組部材１２の変化の様子を示す図である。図６および図７（ａ），（ｂ）に示すように、編組部材１２は糸状体１３を格子状に編み込むことにより形成されている。また、編組部材１２の各格子部では、４つの格子点１２ａにより菱形の隙間１２ｂが形成されている。そして、編組部材１２は、隙間１２ｂを形成する４つの格子点１２ａのうち、向かい合う２点がそれぞれチューブ１１の幅方向または軸方向に配列される様に、チューブ１１に巻き付けられている。
【００５０】
このような構成により、編組部材１２は、チューブ１１が径方向に膨張すると、チューブ１１から径方向外側向きの力を受けて、チューブ１１の幅方向に伸張する。編組部材１２は格子状に編み込まれているため、幅方向への伸張に伴い、軸方向に関して収縮する。このとき、隙間１２ｂの菱形（図７（ａ）参照）は、鉛直方向に押しつぶされた形状となる（図７（ｂ）参照）。このような編組部材１２の変形により、編組部材１２に覆われたチューブ１１は、編組部材１２から軸方向において収縮する向きの力を受けることとなる。
【００５１】
図３および図４に示すように、規制部材５は、複数の伸縮不能なリンク部材６を備えている。複数のリンク部材６は鉛直方向に配置され、上下に隣り合うリンク部材６どうしが互いに回動自在に鎖状に連結されている。鎖状に連結されたリンク部材６は規制部材５の左右側面を形成しており、弾性収縮体４の後方かつ左右側方に配置されている。また、規制部材５は、左側方に配置された鎖状の各リンク部材６と右側方に配置された鎖状の各リンク部材６とを連結する複数のピン７を備えている。このように、規制部材５は、複数のリンク部材６と複数のピン７とによりリンク機構を形成している。なお、本実施形態では、リンク部材６は、板状体によって形成されているが、リンク部材６の形状および数は何ら限定されない。例えば、棒状体や筺状体であってもよい。また、リンク部材６の数は本実施形態のものに限定されず、２以上であればいくつ用いてもよい。
【００５２】
また、図４に示すように、各リンク部材６の連結部には、リンク部材６の回転を所定の角度範囲に規制するストッパ６ａが設けられている。ストッパ６ａは、矩形の板状体からなり、各リンク部材６の連結部であって背面側（弾性収縮体４と反対側）に取り付けられている。これにより、ストッパ６ａは、鎖状のリンク部材６が、正面側（弾性収縮体４側）が凹形状となる様に、各々のリンク部材６の回転角度範囲を規制する。これにより、規制部材５は、弾性収縮体４側が凹む様にのみ屈曲可能または湾曲可能に構成される。なお、ストッパ６ａは、回転方向を規制するものであれば別部材ではなく、規制部材５やリンク部材６と一体化したものであってもよい。
【００５３】
また、規制部材５には、カバー２６が取り付けられている。カバー２６は、複数の平面視コの字状のカバー部材１６により形成されている。図２に示すように、カバー部材１６の一端側は弾性収縮体４の左側方に配置されたリンク部材６に固定され、カバー部材１６の他端側は弾性収縮体４の右側方に配置されたリンク部材６に固定されている。また、カバー部材１６は伸縮不能な部材により形成されており、規制部材５とカバー部材１６とは、弾性収縮体４の軸方向における少なくとも一部分を包囲している（図１参照）。そのため、弾性収縮体４は所定の距離以上規制部材５から離れることができない。つまり、規制部材５と弾性収縮体４との距離は、カバー部材１６により所定の範囲内に規制される。これにより、規制部材５が湾曲または屈曲すると、弾性収縮体４も共に湾曲することとなる。
【００５４】
図４に示すように、規制部材５は、連結部材８および土台９を介して弾性収縮体４の両端部（上端および下端）に連結されている。具体的には、規制部材５の上端部と弾性収縮体４の上端部とは、規制部材５の上端部とチューブ１１の上端部に設けられた第１端末金具３１（図５参照）とがそれぞれ連結部材８に固定されることにより連結されている。また、規制部材５の下端部と弾性収縮体４の下端部とは、規制部材５の下端部とチューブ１１の下端部に設けられた第２端末金具４１（図５参照）とがそれぞれ土台９に固定されることにより連結されている。
【００５５】
上記構成により、規制部材５は、連結部材８および土台９を介して弾性収縮体４の両端部に連結されている。これにより、規制部材５は、弾性収縮体４の収縮動に連動して屈曲または湾曲することとなる。なお、規制部材５は連結部材８および土台９を介さずに直接弾性収縮体４と連結してもよく、また、他の部材を用いて連結することとしてもよい。さらに、規制部材５と弾性収縮体４とは両端部からそれぞれ中央側にずれた位置において連結されていてもよい。
【００５６】
なお、図３に示すように、第１端末金具３１の貫通孔３２（図５参照）は、端末具１４によって閉塞されている。本実施形態では、第１端末金具３１と端末具１４とによりチューブ１１の上端部を閉塞する閉塞部材３０が構成されている。一方、土台９内部において、第２端末金具４１には、チューブ１１（図５参照）の内部に流体（例えば、水、空気、油等）を供給するための供給チューブ１５が接続されている。供給チューブ１５の他端部には、チューブ１１内部の流体の圧力を調整する圧力調整装置２０が接続されている。本実施形態では、第２端末金具４１と供給チューブ１５と圧力調整装置２０とにより、チューブ１１の下端部を閉塞する閉塞部材４０が構成されている。閉塞部材３０と閉塞部材４０とにより、弾性収縮体４内部には、流体を封入するための内部空間が形成される。
【００５７】
圧力調整装置２０は、加圧した流体をチューブ１１内部に供給することにより、チューブ１１内部の流体の圧力を上昇させる。逆に、圧力調整装置２０は、チューブ１１内部の流体を、供給チューブ１５を介して圧力調整装置２０側に排出させることにより、チューブ１１内部の流体の圧力を降下させる。
【００５８】
以上がロボットハンド１の構成である。次に、ロボットハンド１および各部の動作について説明する。
【００５９】
−弾性収縮体の動作−
まず、弾性収縮体４の動作について説明する。前述したように、圧力調整装置２０からチューブ１１内部に加圧された流体が供給されると、弾性体等により形成されたチューブ１１は径方向に膨張する。これにより、チューブ１１を覆う編組部材１２がチューブ１１の幅方向に引っ張られて伸張すると共に、軸方向に収縮する。このとき、編組部材１２はチューブ１１に対して軸方向に関して収縮する向きに力を加える。そのため、チューブ１１も軸方向に収縮し、弾性収縮体４全体が軸方向に収縮することとなる。
【００６０】
一方、圧力調整装置２０により、チューブ１１内部の流体が排出されると、チューブ１１内部の圧力が低下し、編組部材１２から縮径する方向に力を受けてチューブ１１は径方向に膨張した状態からもとの形状に復元される。このとき、編組部材１２の幅方向における長さも元の長さに戻り、それと共に、編組部材１２の軸方向における長さも元の長さに戻る。これにより、編組部材１２がチューブ１１に対して付勢していた軸方向に収縮する向きの力が消滅し、弾性収縮体４全体の軸方向長さも元の長さに戻ることとなる。
【００６１】
−把持機構の動作−
次に把持機構２の動作について図８を参照しつつ説明する。なお、把持機構３の動作は把持機構２の動作と同様であるため、説明を省略する。また、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、把持機構２の動作を模式的に示した図である。
【００６２】
前述のように、圧力調整装置２０からチューブ１１内部に加圧された流体が供給されることにより弾性収縮体４が収縮すると、連結部材８は弾性収縮体４に引っ張られる。これにより、連結部材８と土台９との距離が縮まる。このとき、規制部材５は伸縮不能であるため、複数のリンク部材６をそれぞれ回動させて屈曲する。また、このとき、規制部材５の各リンク部材の連結部にはストッパ６ａが設けられているため、規制部材５は、弾性収縮体４側が凹む様に屈曲する。
【００６３】
規制部材５が屈曲すると、弾性収縮体４も規制部材５に押されて湾曲する（図８（ｂ）参照）。なお、規制部材５と弾性収縮体４とは別素材によって形成されている。そのため、必ずしも同様に屈曲または湾曲する訳ではなく、例えば、弾性収縮体４が規制部材５から離れてしまうこと考えられる。しかし、把持機構２の規制部材５には、カバー部材１６が取り付けられている。そのため、弾性収縮体４が規制部材５から所定距離だけ離れると、弾性収縮体４はカバー部材１６に当接してそれ以上規制部材５から離れない様に規制される。したがって、規制部材５は弾性収縮体４に沿いつつ屈曲または湾曲することとなる。
【００６４】
このようにして、圧力調整装置２０により、弾性収縮体４のチューブ１１内部に加圧流体が供給されると、弾性収縮体４と規制部材５とを備えた把持機構２は、所定の方向に湾曲する（図８（ｂ）参照）。また、圧力調整装置２０により、さらに、チューブ１１内部に加圧流体を供給すると、弾性収縮体４はさらに収縮し、把持機構２はさらに湾曲することとなる（図８（ｃ）参照）。
【００６５】
なお、カバー部材１６は、弾性収縮体４が収縮していない状態において、軸方向に間隔を空けて配置されている（図８（ａ）参照）。しかし、弾性収縮体４が収縮すると、規制部材５は弾性収縮体４の側が凹む様に屈曲または湾曲し、これにより、弾性収縮体４も規制部材５と反対側が凹む様に湾曲する。このように湾曲することにより、弾性収縮体４の規制部材５と反対側の部分は、規制部材５側よりも軸方向長さが短くなる。そのため、弾性収縮体４が収縮するにつれて、カバー部材１６どうしの間隔は狭くなる。つまり、カバー部材１６は、弾性収縮体４が湾曲するにつれて、弾性収縮体４の軸方向に密に配置されることとなる（図８（ｃ）参照）。
【００６６】
一方、圧力調整装置２０により、チューブ１１内部の加圧流体を排出させると、弾性収縮体４の形状が復元する。これに伴い、連結部材８と土台９との距離は元の長さに戻る。これにより、屈曲していた規制部材５も元の直線形状に戻ることとなる（図８（ａ）参照）。
【００６７】
−ロボットハンドの動作−
次に、ロボットハンド１の動作について説明する。図９（ａ），（ｂ）は、ロボットハンド１が把持対象物１００を把持する際の動作の状態を模式的に示した図である。なお、図９では、ベース１０には把持対象物１００の形状にあわせて半円柱形状の溝１０ａが加工されているが、ベース１０の形状はいかなるものであってもよい。また、把持機構２，３は、それぞれの弾性収縮体４が規制部材５よりもベース１０の中央側に位置するように配置されていることとする。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、圧力調整装置２０から把持機構２，３の各チューブ１１内部に流体が供給されていない場合、把持機構２，３は湾曲せず、直線形状に保たれる。
【００６９】
そして、例えば、上記の溝１０ａに把持対象物１００が挿入された後、圧力調整装置２０によって把持機構２，３の各チューブ１１内部に加圧流体を供給する。すると、把持機構２，３のそれぞれの弾性収縮体４が軸方向に収縮し、図９（ｂ）に示すように、把持機構２，３はそれぞれベース１０の中央側に向かって傾斜しつつ、把持対象物１００に倣うように湾曲する。これにより、把持対象物１００は、ベース１０および把持機構２，３によって安定的に把持される。
【００７０】
そして、例えば、ロボットハンド１全体を別の場所に移動させた後、圧力調整装置２０によって把持機構２，３の各チューブ１１内部に供給された加圧流体を外部へ排出する。これにより、各弾性収縮体４の軸方向長さは元の長さに戻り、把持機構２，３は直線形状に戻る。これにより、把持対象物１００は、ロボットハンド１から解放される。そのため、例えば、ベース１０を上下反転させる等の動作により、把持対象物１００をロボットハンド１から離脱させることができる。
【００７１】
ところで、本願発明者らは、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化を図るため鋭意研究した。そして、高出力化するためにチューブ１１内部の加圧流体の圧力を上げると、編組部材１２の糸状体１３が破断してしまうという問題が生じることを見出した。そこで、本願発明者らは、編組部材１２の糸状体１３の強度を上げることに思い至った。しかしながら、本願発明者らは、単に編組部材１２の糸状体１３の強度を上げるだけでは、編組部材１２の編み目からチューブ１１が膨隆してしまうという新たな問題が生じることを見出した。そして、以下に示す実験から、編組部材１２を所定の条件を満たす様に形成することにより、チューブ１１内部の圧力を所定の圧力まで上げても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。以下、実験の態様および結果について詳述する。
【００７２】
−実験の態様−
本願発明者らは、図１０の表に示すように、条件の異なる４パターンの編組部材１２（図１０の表では、Ａ０〜Ａ３）を用いて、チューブ１１内部の流体圧力を１〜５ＭＰａと変化させ、弾性収縮体４を１本のみ有する把持機構の耐久性実験を行った。実験時の外圧は大気圧近傍、外気温は１０〜４０度、チューブ１１内部の流体温度は１０〜４０度である。
【００７３】
なお、編組部材１２の編組角度θ（編組部材１２の長手方向に対する糸状体１３の角度、図７（ａ）参照）は、理論上０〜５５度の範囲で成立する。しかしながら、編組部材１２の編組角度θを小さくすると、菱形の隙間１２ｂは軸方向に長くなる（軸方向に隣り合う格子点１２ａの間隔が広くなる）。また、編組角度θを変更しても糸状体１３の周方向の間隔は変わらない（幅方向に隣り合う格子点１２ａの間隔は変わらない）。そのため、編組角度θの小さい編組部材１２では、編組角度θの大きい編組部材１２よりも菱形の隙間１２ｂの面積が大きくなる。したがって、編組部材１２の編組角度θを小さくしすぎると、チューブ１１の膨隆が起こりやすくなると考えられる。よって、編組部材１２の編組角度θは、１０〜４０度が好ましい。
【００７４】
−実験の結果−
以上の実験より、図１０の表に示す結果が得られた。なお、図１０の表の「Ｄ」はチューブ１１の外径（ｍｍ）、「８ｎ」は編組部材１２の打ち数（本）、「Ｎ」は編組部材１２の重ね数（枚）、「Ｔ」は糸状体１３のデシテックス数（Ｔ）、「σ」は糸状体１３の引張強度（ＭＰａ）、「ｄ」は糸状体１３の直径（ｍｍ）を示す。
【００７５】
図１０の表の結果について詳述すると、Ａ０の編組部材１２は、チューブ１１内部の圧力１ＭＰａとした場合に糸状体１３が破断、またはチューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆し、１ＭＰａの高圧力に耐えることができなかった。これに対し、Ａ１〜Ａ３の編組部材１２は、チューブ１１内部の圧力１ＭＰａとした場合に糸状体１３が破断することなく、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆することもなかった。また、Ａ２、Ａ３の編組部材１２は、チューブ１１内部の圧力２ＭＰａとした場合にも糸状体１３が破断することなく、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆することもなかった。さらに、Ａ３の編組部材１２は、チューブ１１内部の圧力５ＭＰａとした場合にも糸状体１３が破断することなく、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆することもなかった。
【００７６】
以上の実験結果より、本願発明者らは、少なくとも以下の数式（１）を満たす様に編組部材１２を形成すると、チューブ１１内部の圧力を１ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／π … （１）
【００７７】
ここで、「打ち数８ｎ」は、編組時（複数の糸状体１３を編み込んだ状態のとき）にチューブ１１一周に配される編組部材１２の糸状体１３の本数を指す。上記式（１）において、「うち数８ｎ」は、編組部材１２の網目からのチューブ１１の膨隆の有無に影響を与えると考えられる。
【００７８】
また、「重ね数Ｎ」は、チューブ１１に巻き付けられた編組部材１２の枚数を指す。上記式（１）において、「重ね数Ｎ」は、糸状体１３の破断の有無に影響を与えると考えられる。なお、複数の層をなす編組部材１２は、チューブ１１の外周面において、各層ごとの糸状体１３の位置が略同じ位置に配される様に重ねられる。そのため、「重ね数Ｎ」を増やすと、チューブ１１の径方向への膨張によって各層の糸状体１３にかかる力が分散されて小さくなる。したがって、「重ね数Ｎ」は、糸状体１３の破断の有無に影響を与えると考えられる。
【００７９】
さらに、「デシテックス」は、１ｇ分の原料を１００００ｍに伸ばしたときの糸状体１３の太さ表す単位であり、デシテックス数とは、１００００ｍ当たりの糸状体１３の重さ（ｇ）を示す。つまり、「１Ｔ」は、糸状体１３の１００００ｍ当たりの重さが１ｇであることを示し、デシテックス数Ｔが大きくなる程、糸状体１３は太くなる。上記式（１）において、「デシテックス数Ｔ」は、糸状体１３の破断の有無に影響を与えると考えられる。
【００８０】
上記式（１）において、「糸状体１３の引張強度σ」および「糸状体１３の直径ｄ」は、共に糸状体１３の強度に係わり、糸状体１３の破断の有無に影響を与えると考えられる。なお、ここで、「糸状体１３の直径ｄ」は、糸状体１３が単繊維（モノフィラメント）の場合、繊維の直径を指し、糸状体１３が複数の繊維からなる繊維束（マルチフィラメント）の場合、複数の繊維の束を１本の糸状体とみなしたときの繊維束の直径を指す。
【００８１】
また、本願発明者らは、上記実験により、以下の数式（２）を満たす様に編組部材１２を形成すると、チューブ１１内部の圧力を２ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことも見出した。
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／π … （２）
【００８２】
さらに、本願発明者らは、上記実験により、以下の数式（３）を満たす様に編組部材１２を形成すると、チューブ１１内部の圧力を５ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／π … （３）
【００８３】
以上のように、本願発明者らは、アクチュエータ５０の編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／πを満たす様に形成することで、チューブ１１内部の圧力を１ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。したがって、本アクチュエータ５０によれば、編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／πを満たす様に形成することで、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化を図ることができる。
【００８４】
また、本願発明者らは、アクチュエータ５０の編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／πを満たす様に形成することで、チューブ１１内部の圧力を２ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。したがって、本アクチュエータ５０によれば、編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／πを満たす様に形成することで、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化をより一層図ることができる。
【００８５】
さらに、本願発明者らは、アクチュエータ５０の編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／πを満たす様に形成することで、チューブ１１内部の圧力を５ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。したがって、本アクチュエータ５０によれば、編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／πを満たす様に形成することで、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化をより一層図ることができる。
【００８６】
また、編組部材１２を構成する糸状体１３は、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ザイロン」）、超高強力ポリエチレン繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ダイニーマ」）、パラ系アラミド繊維（デュポン株式会社の商品名「ケブラー」）、ポリアリレート繊維（株式会社クラレの商品名「ベクトラン」）または炭素繊維（東レ株式会社の商品名「トレカ」）によって形成されていることが好ましい。
【００８７】
上記の繊維は、いずれも引張強度が非常に高い。そのため、上記糸状体１３によれば、編組部材１２の耐久性の向上を図ることができる。したがって、上記編組部材１２を備えたアクチュエータ５０によれば、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化をより一層図ることができる。
【００８８】
さらに、編組部材１２を構成する糸状体１３のうち、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ザイロン」）と、パラ系アラミド繊維（デュポン株式会社の商品名「ケブラー」）とに関しては、樹脂含浸処理がなされていることが好ましい。
【００８９】
編組部材１２を構成する糸状体１３のうち、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ザイロン」）と、パラ系アラミド繊維（デュポン株式会社の商品名「ケブラー」）とは、紫外線に弱い性質を有している。そのため、紫外線等が照射されると、糸状体１３が変色したり、劣化したりする。また、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ザイロン」）は、加水分解性が高いという性質を有している。しかしながら、上述のように樹脂含浸処理をすることにより、紫外線に弱い繊維であっても、紫外線による劣化を抑制することができる。また、加水分解性の高い繊維であっても、水分によって分解されることを抑制することができる。さらに、樹脂含浸処理を行うと、糸状体１３同士の摩擦による糸状体１３の摩滅を抑制することもできる。そのため、このような糸状体１３を用いたアクチュエータ５０によれば、編組部材１２の糸状体１３の耐候性、耐光性、耐水性、耐久性を向上させると共に、編組部材１２の耐久性をより一層向上させることができる。したがって、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化をより一層図ることができる。
【００９０】
ところで、上記アクチュエータ５０の高出力化を図るためには、チューブ１１内部に封入された加圧流体の圧力を上げることが必要となる。ところが、チューブ１１内部の加圧流体の圧力を上げると、チューブ１１が径方向に膨張する。そのため、止め金具３４，４４と、チューブ１１と止め金具３４，４４との間に設けられた編組部材１２との接触圧力も高まることとなる。このことにより、編組部材１２が止め金具３４，４４の中央側端部３４ａ，４４ａのエッジ等に強く押し付けられ、破断されてしまうおそれがある。
【００９１】
しかしながら、本アクチュエータ５０では、編組部材１２と止め金具３４，４４との間には、保護部材３５，４５が設けられている。また、保護部材３５，４５は、チューブ１１の長手方向に関し、止め金具３４，４４のチューブ１１の長手方向中央側に位置する端部（止め金具３４の下端部３４ａ，止め金具４４の上端部４４ａ）を跨いで延びている。また、保護部材３５，４５の少なくともチューブ１１の長手方向中央側の端部（保護部材３５の下端部３５ａ，保護部材４５の上端部４５ａ）は、チューブ１１の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程（上方から下方に向かう程，下方から上方に向かう程）拡径したテーパ形状に形成されている。そのため、止め金具３４，４４の中央側端部（止め金具３４の下端部３４ａ，止め金具４４の上端部４４ａ）と編組部材１２とは直接接触しない。また、保護部材３５，４５の中央側端部（保護部材３５の下端部３５ａ，保護部材４５の上端部４５ａ）はテーパ形状に形成されているため、保護部材３５，４５の中央側端部（保護部材３５の下端部３５ａ，保護部材４５の上端部４５ａ）のエッジは編組部材１２に当接しておらず離れている。
【００９２】
このことにより、本アクチュエータ５０によれば、チューブ１１内部の加圧流体の圧力を上げてチューブ１１が径方向に膨張した場合であっても、編組部材１２が止め金具３４，４４の中央側端部（止め金具３４の下端部３４ａ，止め金具４４の上端部４４ａ）のエッジ等に強く押し付けられることを避けることができる。そのため、止め金具３４，４４によって編組部材１２が破断されることを防止することができる。また、本アクチュエータ５０によれば、チューブ１１内部の流体圧力を上げてチューブ１１が径方向に膨張した場合であっても、編組部材１２が保護部材３５，４５の中央側端部（保護部材３５の下端部３５ａ，保護部材４５の上端部４５ａ）のエッジ等に強く押し付けられることを避けることができる。そのため、保護部材３５，４５によって編組部材１２が破断されることも防止することができる。したがって、本アクチュエータ５０によれば、アクチュエータ５０の高出力化を図ると共に、アクチュエータ５０の耐久性の向上をも図ることができる。
【００９３】
本把持機構２，３は、上記アクチュエータ５０と、規制部材５と、を備えたものである。そのため、本アクチュエータ５０を備えた把持機構２，３によれば、把持機構２，３の把持力の向上を図ることができる。
【００９４】
ところで、把持機構２，３の把持力を向上させるにあたって、例えば、チューブ１１内部の流体の圧力を上げることに伴い、弾性収縮体４の編組部材１２の編み目からチューブ１１が膨隆するために、把持機構２，３によって把持対象物を上手く把持させることができない等の弊害が生じることも考えられる。すなわち、たとえ編組部材１２の破断を防止できたとしても、チューブ１１の一部が膨隆したのでは、把持機構としての機能を十分に発揮することができない。
【００９５】
しかしながら、本アクチュエータ５０を備えた把持機構２，３によれば、アクチュエータ５０の出力を上げた場合であっても、チューブ１１の膨隆を抑制可能である。そのため、例えば、図９に示すような湾曲面を有する把持対象物１００に対し、弾性収縮体４および規制部材５を沿わせることができる。したがって、本把持機構２，３によれば、把持対象物１００を安定的に把持することが可能となる。したがって、本把持機構２，３によれば、機能の低下を抑制しつつ、把持力の向上を好適に図ることができる。また、本把持機構２，３によれば、耐久性の向上を図ることも可能である。
【００９６】
そして、把持機構２，３を複数備えたロボットハンド１によれば、さらなる把持力の向上を図ることができる。また、本記ロボットハンド１によれば、把持力の優れた複数の把持機構２，３によって把持対象物を把持することができるため、より安定的に把持対象物を把持することが可能となる。
【００９７】
なお、本ロボットハンド１の把持機構２，３は複数のカバー部材１６からなるカバー２６を備えている。そのため、例えば、アクチュエータ５０を高出力化させて把持力を増大させた場合であっても、弾性収縮体４が把持対象物１００に強く押し付けられることにより破損することを防止することができる。また、カバー２６を備えることにより把持機構としての強度が増すため、大重量の把持対象物１００を取り扱うことが可能となる。したがって、上記把持機構２，３によれば、鋭利な物体や大重量の物体を取り扱うような場合においても、弾性収縮体４を保護することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００９８】
また、カバー２６は、複数の平面視コの字状のカバー部材１６により形成されている。複数のカバー部材１６は、弾性収縮体４が収縮していない状態において、弾性収縮体４の軸方向に間隔を空けて配置されている。そのため、本把持機構２，３によれば、カバー２６により弾性収縮体４を一体的に覆う場合に比べ、軽量化を図ることができる。したがって、本把持機構２，３によれば、カバー２６を設けて弾性収縮体４を保護することとしても、把持機構２，３全体の重量の著しい増加を防止することができる。
【００９９】
ところで、弾性収縮体４が収縮すると、規制部材５は弾性収縮体４の側が凹む様に屈曲または湾曲し、これにより、弾性収縮体４も規制部材５と反対側が凹む様に湾曲する。このように湾曲することにより、弾性収縮体４の規制部材５と反対側の部分は、規制部材５側よりも軸方向長さが短くなる。そのため、弾性収縮体４が収縮していない状態において、複数のカバー部材１６が弾性収縮体４の軸方向に間隔を空けて配置されていても、弾性収縮体４が収縮するにつれて、その間隔は狭くなる。つまり、カバー部材１６は、弾性収縮体４が湾曲するにつれて、弾性収縮体４の軸方向に密に配置されることとなる。したがって、本実施形態のように、弾性収縮体４が収縮していない状態において、カバー部材１６が間隔を空けて配置されていても、弾性収縮体４の湾曲に伴ってカバー部材１６は密に配置されるため、弾性収縮体４を保護することができる。
【０１００】
また、本実施形態では、複数のリンク部材６と複数のカバー部材１６とは、弾性収縮体４の軸方向における少なくとも一部分を包囲している。このことにより、弾性収縮体４の少なくとも一部分は、リンク部材６とカバー部材１６とにより包囲されることとなる。そのため、弾性収縮体４を保護することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、ロボットハンド１は把持機構２，３のような把持機構を複数備えている。しかしながら、把持機構の数は本実施形態のものに限定されない。例えば、１つでもよく、４つ以上備えていてもよい。また、把持機構２，３の配置に関しても、上記のものに限られず、例えば、全て同一の方向に湾曲するように配置してもよい。
【０１０２】
また、本実施形態では、アクチュエータ５０を構成する弾性収縮体４は、チューブ１１が径方向に膨張すると、編組部材１２がチューブ１１の幅方向に伸張すると共に軸方向に関して収縮するものとして説明していた。しかし、アクチュエータ５０を構成する弾性収縮体４はこのようなものに限られない。例えば、チューブ１１が径方向に収縮すると、編組部材１２がチューブ１１の幅方向に収縮すると共に軸方向に関して伸張するものであってもよい。このような場合であっても、アクチュエータ５０は、軸方向に関して駆動力を発生させることができる。また、本発明によれば、このようなアクチュエータ５０の高出力化を図ることも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
以上説明したように、本発明は、弾性収縮体を備えたアクチュエータ、そのアクチュエータを備えた把持機構、および、その把持機構を備えたロボットハンドについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】実施形態に係るロボットハンドの斜視図である。
【図２】把持機構の正面図である。
【図３】把持機構の背面図である。
【図４】把持機構の右側面図である。
【図５】アクチュエータの構成図である。
【図６】アクチュエータの構成図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は編組部材の変化を示す図面である。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は把持機構の動作の様子を示す図面である。
【図９】（ａ），（ｂ）はロボットハンドの動作の様子を示す図面である。
【図１０】アクチュエータの耐久性実験の結果を示す表である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ロボットハンド
２、３ 把持機構
４ 弾性収縮体
５ 規制部材
１１ チューブ（弾性体）
１２ 編組部材
１３ 糸状体
１４ 端末具
１５ 供給チューブ
２０ 圧力調整装置
３０ 閉塞部材（第１閉塞部材）
３１ 第１端末金具
３１ａ 挿入部
３４ 止め金具
３５ 保護部材
４０ 閉塞部材（第２閉塞部材）
４１ 第２端末金具
４１ 端末金具
４１ａ 挿入部
４４ 止め金具
４５ 保護部材
５０ アクチュエータ
１００ 把持対象物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性収縮体を備えたアクチュエータ、そのアクチュエータを備えた把持機構、および、その把持機構を備えたロボットハンドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気や水等の流体の圧力を利用したアクチュエータが知られている。これらのアクチュエータの多くは、大きな流体圧に耐え得る様に、金属製の堅固なシリンダおよびピストンや、ハウジングおよびロータによって形成されていた。しかしながら、これらの金属製の堅固な部材を用いた場合、装置全体の重量が嵩み、また、大型化するという問題があった。
【０００３】
そこで、以前より、小型で軽量なアクチュエータとして、弾性収縮体を備えたアクチュエータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記アクチュエータに用いられる弾性収縮体は、筒状の弾性体と、弾性体を覆う網目状の編組部材とを有している。弾性体内部に加圧流体が注入されて弾性体が膨張すると、編組部材は弾性体の幅方向に伸張すると共に軸方向に収縮する。これにより、弾性収縮体全体が軸方向に収縮することとなる。
【特許文献１】特公平３−１９９７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような弾性収縮体を備えたアクチュエータでは、低出力であるため、大型のマニピュレータ等に用いることができなかった。そこで、高出力の弾性収縮体を備えたアクチュエータが望まれていた。
【０００６】
しかしながら、本願発明者らは、鋭意研究の結果、高出力化するために弾性体内部の加圧流体の圧力を上げると、編組部材の糸状体が破断してしまうという問題が生じることを見出した。そこで、本願発明者らは、編組部材の糸状体の強度を上げることに思い至った。しかしながら、本願発明者らは、単に編組部材の糸状体の強度を上げるだけでは、編組部材の編み目から弾性体が膨隆してしまうという新たな問題が生じることを見出した。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るアクチュエータは、内部に流体が封入される筒状の弾性体と、前記弾性体の一端側を閉塞する第１閉塞部材と、前記弾性体の他端側を閉塞する第２閉塞部材と、複数の糸状体を格子状に編み込むことにより形成され、前記弾性体の外周を覆い、前記弾性体の幅方向に伸張すると軸方向に収縮する編組部材とを有する弾性収縮体と、前記弾性体内部の流体の圧力を調整する圧力調整装置と、を備え、前記編組部材は、前記弾性体の外径をＤ、前記編組部材の打ち数を８ｎ、前記編組部材の重ね数をＮ、前記糸状体のデシテックス数をＴ、前記糸状体の引張強度をσ、前記糸状体の直径をｄとしたときに、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／πを満たす様に形成されているものである。
【０００９】
ここで、「打ち数８ｎ」とは、編組時（複数の糸状体を編み込んだ状態のとき）に弾性体一周に配される編組部材の糸状体の本数を言う。また、「重ね数Ｎ」とは、弾性体に巻き付けられた編組部材の枚数を言う。さらに、「デシテックス」とは、１ｇ分の原料を１００００ｍに伸ばしたときの糸状体の太さを表す単位であり、デシテックス数とは、１００００ｍ当たりの糸状体の重さ（ｇ）を示す。つまり、「１Ｔ」は、糸状体１００００ｍ当たりの重さが１ｇであることを示し、デシテックス数が大きくなる程、糸状体は太くなる。
【００１０】
なお、「糸状体」には、単繊維（モノフィラメント）も複数の繊維からなる繊維束（マルチフィラメント）も含まれる。
【００１１】
上記アクチュエータによれば、内部圧力を１ＭＰａとしても、編組部材の糸状体が破断せず、また、弾性体が編組部材の網目から膨隆しない。そのため、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化を図ることができる。
【００１２】
前記編組部材は、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／πを満たす様に形成されていることが好ましい。
【００１３】
このことにより、上記アクチュエータによれば、内部圧力を２ＭＰａとしても、編組部材の糸状体が破断せず、また、弾性体が編組部材の網目から膨隆しない。そのため、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化をより一層図ることができる。
【００１４】
前記編組部材は、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／π
を満たす様に形成されていることが好ましい。
【００１５】
このことにより、上記アクチュエータによれば、内部圧力を５ＭＰａとしても、編組部材の糸状体が破断せず、また、弾性体が編組部材の網目から膨隆しない。そのため、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化をより一層図ることができる。
【００１６】
前記糸状体は、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維によって形成されていることが好ましい。
【００１７】
前記糸状体は、超高強力ポリエチレン繊維によって形成されていることが好ましい。
【００１８】
前記糸状体は、パラ系アラミド繊維によって形成されていることが好ましい。
【００１９】
前記糸状体は、ポリアリレート繊維によって形成されていることが好ましい。
【００２０】
前記糸状体は、炭素繊維によって形成されていることが好ましい。
【００２１】
このことにより、上記アクチュエータによれば、編組部材の耐久性の向上を図ることができる。したがって、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化をより一層図ることができる。
【００２２】
前記糸状体は、樹脂含浸処理がなされていることが好ましい。
【００２３】
このことにより、例えば、紫外線等に弱い繊維であっても、樹脂含浸処理することにより紫外線による劣化を抑制することができる。また、例えば、加水分解性の高い繊維であっても、樹脂含浸処理することにより水分によって分解されることを抑制することができる。さらに、樹脂含浸処理により糸状体同士の摩擦による糸状体の摩滅を抑制することができる。そのため、上記アクチュエータによれば、編組部材の糸状体の耐候性、耐光性、耐水性、耐久性を向上させると共に、編組部材の耐久性をより一層向上させることができる。したがって、上記アクチュエータによれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化をより一層図ることができる。
【００２４】
前記第１閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の一端側の内部に挿入された第１端末金具を有し、前記第２閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の他端側の内部に挿入された第２端末金具を有し、前記編組部材の外周側かつ前記各端末金具の前記一端部付近に設けられ、前記弾性体の内周面と前記各端末金具の前記一端部の外周面とを密着させるためのリング形状の止め金具と、前記編組部材と前記止め金具との間に設けられた略筒形状の保護部材と、をさらに備え、前記保護部材は、前記弾性体の長手方向に関し、前記止め金具の前記弾性体の長手方向中央側に位置する端部を跨いで延びており、前記保護部材の少なくとも前記弾性体の長手方向中央側の端部は、前記弾性体の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程拡径したテーパ形状に形成されていることが好ましい。
【００２５】
ところで、上記アクチュエータの高出力化を図るためには、弾性体内部に封入された流体の圧力を上げることが必要となる。ところが、弾性体内部の流体の圧力を上げると、弾性体が径方向に膨張する。そのため、止め金具で編組部材を直接外側から締め付けると、止め金具と、弾性体と止め金具との間に設けられた編組部材との接触圧力も高まることとなる。このことにより、編組部材が止め金具の中央側端部のエッジ等に強く押し付けられ、破断されてしまうおそれがある。
【００２６】
しかしながら、上記アクチュエータは、編組部材と止め金具との間に、弾性体の長手方向に関し、止め金具の中央側端部を跨いで延びる保護部材を備えている。また、保護部材は、少なくとも中央側端部が、弾性体の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程拡径したテーパ形状に形成されている。そのため、止め金具の中央側端部と編組部材とは直接接触しない。また、保護部材の中央側端部はテーパ形状に形成されているため、保護部材の中央側端部のエッジは編組部材に当接しておらず離れている。
【００２７】
このことにより、上記アクチュエータによれば、弾性体内部の流体圧力を上げて弾性体が径方向に膨張した場合であっても、編組部材が止め金具の中央側端部のエッジ等に強く押し付けられることを避けることができる。そのため、止め金具によって編組部材が破断されることを防止することができる。また、上記アクチュエータによれば、弾性体内部の流体圧力を上げて弾性体が径方向に膨張した場合であっても、編組部材が保護部材の中央側端部のエッジ等に強く押し付けられることを避けることができる。そのため、保護部材によって編組部材が破断されることも防止することができる。したがって、上記アクチュエータによれば、アクチュエータの高出力化を図ると共に、アクチュエータの耐久性の向上をも図ることができる。
【００２８】
本発明に係る把持機構は、前記アクチュエータと、前記弾性収縮体の軸方向に倣う様に設けられ、前記弾性収縮体の軸方向の一端側および他端側に連結されており、伸縮不能かつ前記弾性収縮体の側が凹む様に屈曲可能または湾曲可能に構成された規制部材と、を備えたものである。
【００２９】
ここで、倣うとは、規制部材と弾性収縮体との幅方向における距離が所定の範囲内にあることを指す。また、「軸方向の一端側および他端側に連結され」は、それぞれの端部から中央部に向かってずれた位置に連結される場合を含む。
【００３０】
上記アクチュエータを備えた把持機構によれば、把持機構の把持力の向上を図ることができる。また、上記把持機構の把持力を向上させるにあたって、例えば、弾性体内部の流体の圧力を上げることに伴い、弾性収縮体の編組部材の編み目から弾性体が膨隆するために、把持機構によって把持対象物を上手く把持させることができない等の弊害が生じることも考えられる。しかしながら、上記アクチュエータを備えた把持機構によれば、アクチュエータの出力を上げた場合であっても、弾性体の膨隆を抑制可能である。したがって、上記把持機構によれば、機能の低下を抑制しつつ、把持力の向上を好適に図ることができる。また、上記把持機構によれば、耐久性の向上を図ることも可能である。
【００３１】
本発明に係るロボットハンドは、前記把持機構を複数備えたものである。
【００３２】
上記把持機構を複数備えたロボットハンドによれば、さらなる把持力の向上を図ることができる。また、上記ロボットハンドによれば、把持力の優れた複数の把持機構によって把持対象物を把持することができるため、より安定的に把持対象物を把持することが可能となる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明によれば、弾性収縮体を備えたアクチュエータの高出力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係るロボットハンド１は、把持機構２および把持機構３を備えている。把持機構２および把持機構３は板状のベース１０に固定されている。
【００３６】
把持機構２および把持機構３はそれぞれ、弾性収縮体４と圧力調整装置２０とを備えるアクチュエータ５０と、弾性収縮体４の軸方向に倣う様に設けられた伸縮不能な規制部材５とを備えている。把持機構２は弾性収縮体４を３本備えており、一方、把持機構３は弾性収縮体４を２本備えている。なお、把持機構２と把持機構３とは、弾性収縮体４の本数以外の構成については同様であるため、以下、把持機構２の構成についてのみ説明し、把持機構３については省略する。
【００３７】
図２は把持機構２の正面図、図３は把持機構２の背面図、図４は把持機構２の側面図である。図２および図３に示すように、把持機構２は弾性収縮体４を３本備えている。３本の弾性収縮体４は、鉛直方向に線状に延びている。なお、弾性収縮体４が延びる方向は鉛直方向に限られず、いかなる方向に延びていてもよい。ただし、以下の説明では、説明の便宜上、弾性収縮体４が鉛直方向に延びているものとして説明する。また、図１〜図６の上方を上側、下方を下側として説明するが、ここで言う上側と下側との関係は、一方側と他方側との関係の一例であって、弾性収縮体４の延びている方向が鉛直方向に限定される訳ではない。
【００３８】
図５は弾性収縮体４を軸方向に切断した断面図である。図５に示すように、弾性収縮体４は、チューブ１１と、チューブ１１の外周を覆う編組部材１２（図２〜図４参照）と、チューブ１１の上端側および下端側を閉塞する閉塞部材３０，４０（図２、３参照）とを備えている。
【００３９】
チューブ１１は、ゴム等の弾性体によって筒状に形成されている。なお、本実施形態では、筒状のチューブ１１は円筒状に形成されているが、当該形状に限定されない。筒状のチューブは、外周面が角形状に形成されていてもよく、例えば、断面が五角形や六角形等であってもよい。
【００４０】
編組部材１２は、ポリエステル繊維、超高強力ポリエチレン繊維、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維または炭素繊維等の糸状体１３を格子状に編み込むことにより形成されている。編組部材１２は、筒状に形成されており、チューブ１１の外周を覆っている。
【００４１】
チューブ１１の上端側の内部には、閉塞部材３０の一部である第１端末金具３１の一部が挿入されている。一方、チューブ１１の下端側の内部には、閉塞部材４０の一部である第２端末金具４１の一部が挿入されている。これにより、チューブ１１の上端側および下端側は、第１端末金具３１および第２端末金具４１によって閉塞されている。
【００４２】
第１端末金具３１および第２端末金具４１には、それぞれ貫通孔３２，４２が形成されている。そして、第１端末金具３１および第２端末金具４１のチューブ１１内に挿入される挿入部３１ａ，４１ａの外周面には、溝部３１ｂ，４１ｂが形成されている。
【００４３】
また、チューブ１１および編組部材１２の上端部には、第１端末金具３１を弾性収縮体４に固定するための固定用金具３３が取り付けられている。一方、チューブ１１および編組部材１２の下端部には、第２端末金具４１を弾性収縮体４に固定するための固定用金具４３が取り付けられている。固定用金具３３，４３はそれぞれリング形状に形成されている。
【００４４】
なお、図５では、固定用金具３３，４３の内径が第１，第２端末金具３１，４１の最大外径よりも大きく描かれているが、固定用金具３３，４３は、その内径が第１，第２端末金具３１，４１の最大外径よりも小さく、第１，第２端末金具３１，４１の溝部３１ｂ，４１ｂ部分の外径よりも大きくなる様に形成されていてもよい。
【００４５】
そして、固定用金具３３，４３は、弾性収縮体４の編組部材１２のさらに外周側において、第１，第２端末金具３１，４１の溝部３１ｂ，４１ｂ部分にチューブ１１および編組部材１２を押し付ける様にして、編組部材１２のさらに外周側に取り付けられている。このように、固定用金具３３，４３を、第１，第２端末金具３１，４１の溝部３１ｂ，４１ｂ付近において締め付けることにより、第１，第２端末金具３１，４１とチューブ１１および編組部材１２との軸方向への位置ずれを抑制することができる。これにより、チューブ１１内部の加圧流体の圧力を高圧にした場合であっても、チューブ１１および編組部材１２と第１端末金具３１とが外れない様に両者の位置を固定することができ、また、チューブ１１および編組部材１２と第２端末金具４１とが外れない様に両者の位置を固定することができる。
【００４６】
また、編組部材１２の外周側かつ第１端末金具３１の下端部付近には、止め金具３４が取り付けられている。一方、編組部材１２の外周側かつ第２端末金具４１の上端部付近には、止め金具４４が設けられている。止め金具３４，４４は、いずれもリング形状に形成されている。また、止め金具３４，４４は、チューブ１１の内周面と第１端末金具３１の下端部の外周面および第２端末金具４１の上端部の外周面とを密着させて内部の流体の漏れを防止するためのものである。
【００４７】
編組部材１２と止め金具３４との間には、保護部材３５が設けられている。保護部材３５は略筒形状に形成されている。保護部材３５は、チューブ１１の長手方向に関し、止め金具３４のチューブ１１の長手方向中央側に位置する端部（下端部）３４ａを跨いで延びている。また、保護部材３５の少なくともチューブ１１の長手方向中央側の端部（下端部）３５ａは、チューブ１１の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程（上方から下方に向かう程）拡径したテーパ形状に形成されている。
【００４８】
一方、編組部材１２と止め金具４４との間には、保護部材４５が設けられている。保護部材４５は略筒形状に形成されている。保護部材４５は、チューブ１１の長手方向に関し、止め金具４４のチューブ１１の長手方向中央側に位置する端部（上端部）４４ａを跨いで延びている。また、保護部材４５の少なくともチューブ１１の長手方向中央側の端部（上端部）４５ａは、チューブ１１の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程（下方から上方に向かう程）拡径したテーパ形状に形成されている。
【００４９】
図６は、弾性収縮体４の側面図であり、図７（ａ），（ｂ）は編組部材１２の変化の様子を示す図である。図６および図７（ａ），（ｂ）に示すように、編組部材１２は糸状体１３を格子状に編み込むことにより形成されている。また、編組部材１２の各格子部では、４つの格子点１２ａにより菱形の隙間１２ｂが形成されている。そして、編組部材１２は、隙間１２ｂを形成する４つの格子点１２ａのうち、向かい合う２点がそれぞれチューブ１１の幅方向または軸方向に配列される様に、チューブ１１に巻き付けられている。
【００５０】
このような構成により、編組部材１２は、チューブ１１が径方向に膨張すると、チューブ１１から径方向外側向きの力を受けて、チューブ１１の幅方向に伸張する。編組部材１２は格子状に編み込まれているため、幅方向への伸張に伴い、軸方向に関して収縮する。このとき、隙間１２ｂの菱形（図７（ａ）参照）は、鉛直方向に押しつぶされた形状となる（図７（ｂ）参照）。このような編組部材１２の変形により、編組部材１２に覆われたチューブ１１は、編組部材１２から軸方向において収縮する向きの力を受けることとなる。
【００５１】
図３および図４に示すように、規制部材５は、複数の伸縮不能なリンク部材６を備えている。複数のリンク部材６は鉛直方向に配置され、上下に隣り合うリンク部材６どうしが互いに回動自在に鎖状に連結されている。鎖状に連結されたリンク部材６は規制部材５の左右側面を形成しており、弾性収縮体４の後方かつ左右側方に配置されている。また、規制部材５は、左側方に配置された鎖状の各リンク部材６と右側方に配置された鎖状の各リンク部材６とを連結する複数のピン７を備えている。このように、規制部材５は、複数のリンク部材６と複数のピン７とによりリンク機構を形成している。なお、本実施形態では、リンク部材６は、板状体によって形成されているが、リンク部材６の形状および数は何ら限定されない。例えば、棒状体や筺状体であってもよい。また、リンク部材６の数は本実施形態のものに限定されず、２以上であればいくつ用いてもよい。
【００５２】
また、図４に示すように、各リンク部材６の連結部には、リンク部材６の回転を所定の角度範囲に規制するストッパ６ａが設けられている。ストッパ６ａは、矩形の板状体からなり、各リンク部材６の連結部であって背面側（弾性収縮体４と反対側）に取り付けられている。これにより、ストッパ６ａは、鎖状のリンク部材６が、正面側（弾性収縮体４側）が凹形状となる様に、各々のリンク部材６の回転角度範囲を規制する。これにより、規制部材５は、弾性収縮体４側が凹む様にのみ屈曲可能または湾曲可能に構成される。なお、ストッパ６ａは、回転方向を規制するものであれば別部材ではなく、規制部材５やリンク部材６と一体化したものであってもよい。
【００５３】
また、規制部材５には、カバー２６が取り付けられている。カバー２６は、複数の平面視コの字状のカバー部材１６により形成されている。図２に示すように、カバー部材１６の一端側は弾性収縮体４の左側方に配置されたリンク部材６に固定され、カバー部材１６の他端側は弾性収縮体４の右側方に配置されたリンク部材６に固定されている。また、カバー部材１６は伸縮不能な部材により形成されており、規制部材５とカバー部材１６とは、弾性収縮体４の軸方向における少なくとも一部分を包囲している（図１参照）。そのため、弾性収縮体４は所定の距離以上規制部材５から離れることができない。つまり、規制部材５と弾性収縮体４との距離は、カバー部材１６により所定の範囲内に規制される。これにより、規制部材５が湾曲または屈曲すると、弾性収縮体４も共に湾曲することとなる。
【００５４】
図４に示すように、規制部材５は、連結部材８および土台９を介して弾性収縮体４の両端部（上端および下端）に連結されている。具体的には、規制部材５の上端部と弾性収縮体４の上端部とは、規制部材５の上端部とチューブ１１の上端部に設けられた第１端末金具３１（図５参照）とがそれぞれ連結部材８に固定されることにより連結されている。また、規制部材５の下端部と弾性収縮体４の下端部とは、規制部材５の下端部とチューブ１１の下端部に設けられた第２端末金具４１（図５参照）とがそれぞれ土台９に固定されることにより連結されている。
【００５５】
上記構成により、規制部材５は、連結部材８および土台９を介して弾性収縮体４の両端部に連結されている。これにより、規制部材５は、弾性収縮体４の収縮動に連動して屈曲または湾曲することとなる。なお、規制部材５は連結部材８および土台９を介さずに直接弾性収縮体４と連結してもよく、また、他の部材を用いて連結することとしてもよい。さらに、規制部材５と弾性収縮体４とは両端部からそれぞれ中央側にずれた位置において連結されていてもよい。
【００５６】
なお、図３に示すように、第１端末金具３１の貫通孔３２（図５参照）は、端末具１４によって閉塞されている。本実施形態では、第１端末金具３１と端末具１４とによりチューブ１１の上端部を閉塞する閉塞部材３０が構成されている。一方、土台９内部において、第２端末金具４１には、チューブ１１（図５参照）の内部に流体（例えば、水、空気、油等）を供給するための供給チューブ１５が接続されている。供給チューブ１５の他端部には、チューブ１１内部の流体の圧力を調整する圧力調整装置２０が接続されている。本実施形態では、第２端末金具４１と供給チューブ１５と圧力調整装置２０とにより、チューブ１１の下端部を閉塞する閉塞部材４０が構成されている。閉塞部材３０と閉塞部材４０とにより、弾性収縮体４内部には、流体を封入するための内部空間が形成される。
【００５７】
圧力調整装置２０は、加圧した流体をチューブ１１内部に供給することにより、チューブ１１内部の流体の圧力を上昇させる。逆に、圧力調整装置２０は、チューブ１１内部の流体を、供給チューブ１５を介して圧力調整装置２０側に排出させることにより、チューブ１１内部の流体の圧力を降下させる。
【００５８】
以上がロボットハンド１の構成である。次に、ロボットハンド１および各部の動作について説明する。
【００５９】
−弾性収縮体の動作−
まず、弾性収縮体４の動作について説明する。前述したように、圧力調整装置２０からチューブ１１内部に加圧された流体が供給されると、弾性体等により形成されたチューブ１１は径方向に膨張する。これにより、チューブ１１を覆う編組部材１２がチューブ１１の幅方向に引っ張られて伸張すると共に、軸方向に収縮する。このとき、編組部材１２はチューブ１１に対して軸方向に関して収縮する向きに力を加える。そのため、チューブ１１も軸方向に収縮し、弾性収縮体４全体が軸方向に収縮することとなる。
【００６０】
一方、圧力調整装置２０により、チューブ１１内部の流体が排出されると、チューブ１１内部の圧力が低下し、編組部材１２から縮径する方向に力を受けてチューブ１１は径方向に膨張した状態からもとの形状に復元される。このとき、編組部材１２の幅方向における長さも元の長さに戻り、それと共に、編組部材１２の軸方向における長さも元の長さに戻る。これにより、編組部材１２がチューブ１１に対して付勢していた軸方向に収縮する向きの力が消滅し、弾性収縮体４全体の軸方向長さも元の長さに戻ることとなる。
【００６１】
−把持機構の動作−
次に把持機構２の動作について図８を参照しつつ説明する。なお、把持機構３の動作は把持機構２の動作と同様であるため、説明を省略する。また、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、把持機構２の動作を模式的に示した図である。
【００６２】
前述のように、圧力調整装置２０からチューブ１１内部に加圧された流体が供給されることにより弾性収縮体４が収縮すると、連結部材８は弾性収縮体４に引っ張られる。これにより、連結部材８と土台９との距離が縮まる。このとき、規制部材５は伸縮不能であるため、複数のリンク部材６をそれぞれ回動させて屈曲する。また、このとき、規制部材５の各リンク部材の連結部にはストッパ６ａが設けられているため、規制部材５は、弾性収縮体４側が凹む様に屈曲する。
【００６３】
規制部材５が屈曲すると、弾性収縮体４も規制部材５に押されて湾曲する（図８（ｂ）参照）。なお、規制部材５と弾性収縮体４とは別素材によって形成されている。そのため、必ずしも同様に屈曲または湾曲する訳ではなく、例えば、弾性収縮体４が規制部材５から離れてしまうこと考えられる。しかし、把持機構２の規制部材５には、カバー部材１６が取り付けられている。そのため、弾性収縮体４が規制部材５から所定距離だけ離れると、弾性収縮体４はカバー部材１６に当接してそれ以上規制部材５から離れない様に規制される。したがって、規制部材５は弾性収縮体４に沿いつつ屈曲または湾曲することとなる。
【００６４】
このようにして、圧力調整装置２０により、弾性収縮体４のチューブ１１内部に加圧流体が供給されると、弾性収縮体４と規制部材５とを備えた把持機構２は、所定の方向に湾曲する（図８（ｂ）参照）。また、圧力調整装置２０により、さらに、チューブ１１内部に加圧流体を供給すると、弾性収縮体４はさらに収縮し、把持機構２はさらに湾曲することとなる（図８（ｃ）参照）。
【００６５】
なお、カバー部材１６は、弾性収縮体４が収縮していない状態において、軸方向に間隔を空けて配置されている（図８（ａ）参照）。しかし、弾性収縮体４が収縮すると、規制部材５は弾性収縮体４の側が凹む様に屈曲または湾曲し、これにより、弾性収縮体４も規制部材５と反対側が凹む様に湾曲する。このように湾曲することにより、弾性収縮体４の規制部材５と反対側の部分は、規制部材５側よりも軸方向長さが短くなる。そのため、弾性収縮体４が収縮するにつれて、カバー部材１６どうしの間隔は狭くなる。つまり、カバー部材１６は、弾性収縮体４が湾曲するにつれて、弾性収縮体４の軸方向に密に配置されることとなる（図８（ｃ）参照）。
【００６６】
一方、圧力調整装置２０により、チューブ１１内部の加圧流体を排出させると、弾性収縮体４の形状が復元する。これに伴い、連結部材８と土台９との距離は元の長さに戻る。これにより、屈曲していた規制部材５も元の直線形状に戻ることとなる（図８（ａ）参照）。
【００６７】
−ロボットハンドの動作−
次に、ロボットハンド１の動作について説明する。図９（ａ），（ｂ）は、ロボットハンド１が把持対象物１００を把持する際の動作の状態を模式的に示した図である。なお、図９では、ベース１０には把持対象物１００の形状にあわせて半円柱形状の溝１０ａが加工されているが、ベース１０の形状はいかなるものであってもよい。また、把持機構２，３は、それぞれの弾性収縮体４が規制部材５よりもベース１０の中央側に位置するように配置されていることとする。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、圧力調整装置２０から把持機構２，３の各チューブ１１内部に流体が供給されていない場合、把持機構２，３は湾曲せず、直線形状に保たれる。
【００６９】
そして、例えば、上記の溝１０ａに把持対象物１００が挿入された後、圧力調整装置２０によって把持機構２，３の各チューブ１１内部に加圧流体を供給する。すると、把持機構２，３のそれぞれの弾性収縮体４が軸方向に収縮し、図９（ｂ）に示すように、把持機構２，３はそれぞれベース１０の中央側に向かって傾斜しつつ、把持対象物１００に倣うように湾曲する。これにより、把持対象物１００は、ベース１０および把持機構２，３によって安定的に把持される。
【００７０】
そして、例えば、ロボットハンド１全体を別の場所に移動させた後、圧力調整装置２０によって把持機構２，３の各チューブ１１内部に供給された加圧流体を外部へ排出する。これにより、各弾性収縮体４の軸方向長さは元の長さに戻り、把持機構２，３は直線形状に戻る。これにより、把持対象物１００は、ロボットハンド１から解放される。そのため、例えば、ベース１０を上下反転させる等の動作により、把持対象物１００をロボットハンド１から離脱させることができる。
【００７１】
ところで、本願発明者らは、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化を図るため鋭意研究した。そして、高出力化するためにチューブ１１内部の加圧流体の圧力を上げると、編組部材１２の糸状体１３が破断してしまうという問題が生じることを見出した。そこで、本願発明者らは、編組部材１２の糸状体１３の強度を上げることに思い至った。しかしながら、本願発明者らは、単に編組部材１２の糸状体１３の強度を上げるだけでは、編組部材１２の編み目からチューブ１１が膨隆してしまうという新たな問題が生じることを見出した。そして、以下に示す実験から、編組部材１２を所定の条件を満たす様に形成することにより、チューブ１１内部の圧力を所定の圧力まで上げても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。以下、実験の態様および結果について詳述する。
【００７２】
−実験の態様−
本願発明者らは、図１０の表に示すように、条件の異なる４パターンの編組部材１２（図１０の表では、Ａ０〜Ａ３）を用いて、チューブ１１内部の流体圧力を１〜５ＭＰａと変化させ、弾性収縮体４を１本のみ有する把持機構の耐久性実験を行った。実験時の外圧は大気圧近傍、外気温は１０〜４０度、チューブ１１内部の流体温度は１０〜４０度である。
【００７３】
なお、編組部材１２の編組角度θ（編組部材１２の長手方向に対する糸状体１３の角度、図７（ａ）参照）は、理論上０〜５５度の範囲で成立する。しかしながら、編組部材１２の編組角度θを小さくすると、菱形の隙間１２ｂは軸方向に長くなる（軸方向に隣り合う格子点１２ａの間隔が広くなる）。また、編組角度θを変更しても糸状体１３の周方向の間隔は変わらない（幅方向に隣り合う格子点１２ａの間隔は変わらない）。そのため、編組角度θの小さい編組部材１２では、編組角度θの大きい編組部材１２よりも菱形の隙間１２ｂの面積が大きくなる。したがって、編組部材１２の編組角度θを小さくしすぎると、チューブ１１の膨隆が起こりやすくなると考えられる。よって、編組部材１２の編組角度θは、１０〜４０度が好ましい。
【００７４】
−実験の結果−
以上の実験より、図１０の表に示す結果が得られた。なお、図１０の表の「Ｄ」はチューブ１１の外径（ｍｍ）、「８ｎ」は編組部材１２の打ち数（本）、「Ｎ」は編組部材１２の重ね数（枚）、「Ｔ」は糸状体１３のデシテックス数（Ｔ）、「σ」は糸状体１３の引張強度（ＭＰａ）、「ｄ」は糸状体１３の直径（ｍｍ）を示す。
【００７５】
図１０の表の結果について詳述すると、Ａ０の編組部材１２は、チューブ１１内部の圧力１ＭＰａとした場合に糸状体１３が破断、またはチューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆し、１ＭＰａの高圧力に耐えることができなかった。これに対し、Ａ１〜Ａ３の編組部材１２は、チューブ１１内部の圧力１ＭＰａとした場合に糸状体１３が破断することなく、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆することもなかった。また、Ａ２、Ａ３の編組部材１２は、チューブ１１内部の圧力２ＭＰａとした場合にも糸状体１３が破断することなく、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆することもなかった。さらに、Ａ３の編組部材１２は、チューブ１１内部の圧力５ＭＰａとした場合にも糸状体１３が破断することなく、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆することもなかった。
【００７６】
以上の実験結果より、本願発明者らは、少なくとも以下の数式（１）を満たす様に編組部材１２を形成すると、チューブ１１内部の圧力を１ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／π … （１）
【００７７】
ここで、「打ち数８ｎ」は、編組時（複数の糸状体１３を編み込んだ状態のとき）にチューブ１１一周に配される編組部材１２の糸状体１３の本数を指す。上記式（１）において、「うち数８ｎ」は、編組部材１２の網目からのチューブ１１の膨隆の有無に影響を与えると考えられる。
【００７８】
また、「重ね数Ｎ」は、チューブ１１に巻き付けられた編組部材１２の枚数を指す。上記式（１）において、「重ね数Ｎ」は、糸状体１３の破断の有無に影響を与えると考えられる。なお、複数の層をなす編組部材１２は、チューブ１１の外周面において、各層ごとの糸状体１３の位置が略同じ位置に配される様に重ねられる。そのため、「重ね数Ｎ」を増やすと、チューブ１１の径方向への膨張によって各層の糸状体１３にかかる力が分散されて小さくなる。したがって、「重ね数Ｎ」は、糸状体１３の破断の有無に影響を与えると考えられる。
【００７９】
さらに、「デシテックス」は、１ｇ分の原料を１００００ｍに伸ばしたときの糸状体１３の太さ表す単位であり、デシテックス数とは、１００００ｍ当たりの糸状体１３の重さ（ｇ）を示す。つまり、「１Ｔ」は、糸状体１３の１００００ｍ当たりの重さが１ｇであることを示し、デシテックス数Ｔが大きくなる程、糸状体１３は太くなる。上記式（１）において、「デシテックス数Ｔ」は、糸状体１３の破断の有無に影響を与えると考えられる。
【００８０】
上記式（１）において、「糸状体１３の引張強度σ」および「糸状体１３の直径ｄ」は、共に糸状体１３の強度に係わり、糸状体１３の破断の有無に影響を与えると考えられる。なお、ここで、「糸状体１３の直径ｄ」は、糸状体１３が単繊維（モノフィラメント）の場合、繊維の直径を指し、糸状体１３が複数の繊維からなる繊維束（マルチフィラメント）の場合、複数の繊維の束を１本の糸状体とみなしたときの繊維束の直径を指す。
【００８１】
また、本願発明者らは、上記実験により、以下の数式（２）を満たす様に編組部材１２を形成すると、チューブ１１内部の圧力を２ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことも見出した。
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／π … （２）
【００８２】
さらに、本願発明者らは、上記実験により、以下の数式（３）を満たす様に編組部材１２を形成すると、チューブ１１内部の圧力を５ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／π … （３）
【００８３】
以上のように、本願発明者らは、アクチュエータ５０の編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／πを満たす様に形成することで、チューブ１１内部の圧力を１ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。したがって、本アクチュエータ５０によれば、編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／πを満たす様に形成することで、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化を図ることができる。
【００８４】
また、本願発明者らは、アクチュエータ５０の編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／πを満たす様に形成することで、チューブ１１内部の圧力を２ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。したがって、本アクチュエータ５０によれば、編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／πを満たす様に形成することで、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化をより一層図ることができる。
【００８５】
さらに、本願発明者らは、アクチュエータ５０の編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／πを満たす様に形成することで、チューブ１１内部の圧力を５ＭＰａとしても、編組部材１２の糸状体１３が破断せず、また、チューブ１１が編組部材１２の網目から膨隆しないことを見出した。したがって、本アクチュエータ５０によれば、編組部材１２を、（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／πを満たす様に形成することで、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化をより一層図ることができる。
【００８６】
また、編組部材１２を構成する糸状体１３は、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ザイロン」）、超高強力ポリエチレン繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ダイニーマ」）、パラ系アラミド繊維（デュポン株式会社の商品名「ケブラー」）、ポリアリレート繊維（株式会社クラレの商品名「ベクトラン」）または炭素繊維（東レ株式会社の商品名「トレカ」）によって形成されていることが好ましい。
【００８７】
上記の繊維は、いずれも引張強度が非常に高い。そのため、上記糸状体１３によれば、編組部材１２の耐久性の向上を図ることができる。したがって、上記編組部材１２を備えたアクチュエータ５０によれば、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化をより一層図ることができる。
【００８８】
さらに、編組部材１２を構成する糸状体１３のうち、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ザイロン」）と、パラ系アラミド繊維（デュポン株式会社の商品名「ケブラー」）とに関しては、樹脂含浸処理がなされていることが好ましい。
【００８９】
編組部材１２を構成する糸状体１３のうち、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ザイロン」）と、パラ系アラミド繊維（デュポン株式会社の商品名「ケブラー」）とは、紫外線に弱い性質を有している。そのため、紫外線等が照射されると、糸状体１３が変色したり、劣化したりする。また、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（東洋紡績株式会社の商品名「ザイロン」）は、加水分解性が高いという性質を有している。しかしながら、上述のように樹脂含浸処理をすることにより、紫外線に弱い繊維であっても、紫外線による劣化を抑制することができる。また、加水分解性の高い繊維であっても、水分によって分解されることを抑制することができる。さらに、樹脂含浸処理を行うと、糸状体１３同士の摩擦による糸状体１３の摩滅を抑制することもできる。そのため、このような糸状体１３を用いたアクチュエータ５０によれば、編組部材１２の糸状体１３の耐候性、耐光性、耐水性、耐久性を向上させると共に、編組部材１２の耐久性をより一層向上させることができる。したがって、弾性収縮体４を備えたアクチュエータ５０の高出力化をより一層図ることができる。
【００９０】
ところで、上記アクチュエータ５０の高出力化を図るためには、チューブ１１内部に封入された加圧流体の圧力を上げることが必要となる。ところが、チューブ１１内部の加圧流体の圧力を上げると、チューブ１１が径方向に膨張する。そのため、止め金具３４，４４と、チューブ１１と止め金具３４，４４との間に設けられた編組部材１２との接触圧力も高まることとなる。このことにより、編組部材１２が止め金具３４，４４の中央側端部３４ａ，４４ａのエッジ等に強く押し付けられ、破断されてしまうおそれがある。
【００９１】
しかしながら、本アクチュエータ５０では、編組部材１２と止め金具３４，４４との間には、保護部材３５，４５が設けられている。また、保護部材３５，４５は、チューブ１１の長手方向に関し、止め金具３４，４４のチューブ１１の長手方向中央側に位置する端部（止め金具３４の下端部３４ａ，止め金具４４の上端部４４ａ）を跨いで延びている。また、保護部材３５，４５の少なくともチューブ１１の長手方向中央側の端部（保護部材３５の下端部３５ａ，保護部材４５の上端部４５ａ）は、チューブ１１の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程（上方から下方に向かう程，下方から上方に向かう程）拡径したテーパ形状に形成されている。そのため、止め金具３４，４４の中央側端部（止め金具３４の下端部３４ａ，止め金具４４の上端部４４ａ）と編組部材１２とは直接接触しない。また、保護部材３５，４５の中央側端部（保護部材３５の下端部３５ａ，保護部材４５の上端部４５ａ）はテーパ形状に形成されているため、保護部材３５，４５の中央側端部（保護部材３５の下端部３５ａ，保護部材４５の上端部４５ａ）のエッジは編組部材１２に当接しておらず離れている。
【００９２】
このことにより、本アクチュエータ５０によれば、チューブ１１内部の加圧流体の圧力を上げてチューブ１１が径方向に膨張した場合であっても、編組部材１２が止め金具３４，４４の中央側端部（止め金具３４の下端部３４ａ，止め金具４４の上端部４４ａ）のエッジ等に強く押し付けられることを避けることができる。そのため、止め金具３４，４４によって編組部材１２が破断されることを防止することができる。また、本アクチュエータ５０によれば、チューブ１１内部の流体圧力を上げてチューブ１１が径方向に膨張した場合であっても、編組部材１２が保護部材３５，４５の中央側端部（保護部材３５の下端部３５ａ，保護部材４５の上端部４５ａ）のエッジ等に強く押し付けられることを避けることができる。そのため、保護部材３５，４５によって編組部材１２が破断されることも防止することができる。したがって、本アクチュエータ５０によれば、アクチュエータ５０の高出力化を図ると共に、アクチュエータ５０の耐久性の向上をも図ることができる。
【００９３】
本把持機構２，３は、上記アクチュエータ５０と、規制部材５と、を備えたものである。そのため、本アクチュエータ５０を備えた把持機構２，３によれば、把持機構２，３の把持力の向上を図ることができる。
【００９４】
ところで、把持機構２，３の把持力を向上させるにあたって、例えば、チューブ１１内部の流体の圧力を上げることに伴い、弾性収縮体４の編組部材１２の編み目からチューブ１１が膨隆するために、把持機構２，３によって把持対象物を上手く把持させることができない等の弊害が生じることも考えられる。すなわち、たとえ編組部材１２の破断を防止できたとしても、チューブ１１の一部が膨隆したのでは、把持機構としての機能を十分に発揮することができない。
【００９５】
しかしながら、本アクチュエータ５０を備えた把持機構２，３によれば、アクチュエータ５０の出力を上げた場合であっても、チューブ１１の膨隆を抑制可能である。そのため、例えば、図９に示すような湾曲面を有する把持対象物１００に対し、弾性収縮体４および規制部材５を沿わせることができる。したがって、本把持機構２，３によれば、把持対象物１００を安定的に把持することが可能となる。したがって、本把持機構２，３によれば、機能の低下を抑制しつつ、把持力の向上を好適に図ることができる。また、本把持機構２，３によれば、耐久性の向上を図ることも可能である。
【００９６】
そして、把持機構２，３を複数備えたロボットハンド１によれば、さらなる把持力の向上を図ることができる。また、本記ロボットハンド１によれば、把持力の優れた複数の把持機構２，３によって把持対象物を把持することができるため、より安定的に把持対象物を把持することが可能となる。
【００９７】
なお、本ロボットハンド１の把持機構２，３は複数のカバー部材１６からなるカバー２６を備えている。そのため、例えば、アクチュエータ５０を高出力化させて把持力を増大させた場合であっても、弾性収縮体４が把持対象物１００に強く押し付けられることにより破損することを防止することができる。また、カバー２６を備えることにより把持機構としての強度が増すため、大重量の把持対象物１００を取り扱うことが可能となる。したがって、上記把持機構２，３によれば、鋭利な物体や大重量の物体を取り扱うような場合においても、弾性収縮体４を保護することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００９８】
また、カバー２６は、複数の平面視コの字状のカバー部材１６により形成されている。複数のカバー部材１６は、弾性収縮体４が収縮していない状態において、弾性収縮体４の軸方向に間隔を空けて配置されている。そのため、本把持機構２，３によれば、カバー２６により弾性収縮体４を一体的に覆う場合に比べ、軽量化を図ることができる。したがって、本把持機構２，３によれば、カバー２６を設けて弾性収縮体４を保護することとしても、把持機構２，３全体の重量の著しい増加を防止することができる。
【００９９】
ところで、弾性収縮体４が収縮すると、規制部材５は弾性収縮体４の側が凹む様に屈曲または湾曲し、これにより、弾性収縮体４も規制部材５と反対側が凹む様に湾曲する。このように湾曲することにより、弾性収縮体４の規制部材５と反対側の部分は、規制部材５側よりも軸方向長さが短くなる。そのため、弾性収縮体４が収縮していない状態において、複数のカバー部材１６が弾性収縮体４の軸方向に間隔を空けて配置されていても、弾性収縮体４が収縮するにつれて、その間隔は狭くなる。つまり、カバー部材１６は、弾性収縮体４が湾曲するにつれて、弾性収縮体４の軸方向に密に配置されることとなる。したがって、本実施形態のように、弾性収縮体４が収縮していない状態において、カバー部材１６が間隔を空けて配置されていても、弾性収縮体４の湾曲に伴ってカバー部材１６は密に配置されるため、弾性収縮体４を保護することができる。
【０１００】
また、本実施形態では、複数のリンク部材６と複数のカバー部材１６とは、弾性収縮体４の軸方向における少なくとも一部分を包囲している。このことにより、弾性収縮体４の少なくとも一部分は、リンク部材６とカバー部材１６とにより包囲されることとなる。そのため、弾性収縮体４を保護することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、ロボットハンド１は把持機構２，３のような把持機構を複数備えている。しかしながら、把持機構の数は本実施形態のものに限定されない。例えば、１つでもよく、４つ以上備えていてもよい。また、把持機構２，３の配置に関しても、上記のものに限られず、例えば、全て同一の方向に湾曲するように配置してもよい。
【０１０２】
また、本実施形態では、アクチュエータ５０を構成する弾性収縮体４は、チューブ１１が径方向に膨張すると、編組部材１２がチューブ１１の幅方向に伸張すると共に軸方向に関して収縮するものとして説明していた。しかし、アクチュエータ５０を構成する弾性収縮体４はこのようなものに限られない。例えば、チューブ１１が径方向に収縮すると、編組部材１２がチューブ１１の幅方向に収縮すると共に軸方向に関して伸張するものであってもよい。このような場合であっても、アクチュエータ５０は、軸方向に関して駆動力を発生させることができる。また、本発明によれば、このようなアクチュエータ５０の高出力化を図ることも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
以上説明したように、本発明は、弾性収縮体を備えたアクチュエータ、そのアクチュエータを備えた把持機構、および、その把持機構を備えたロボットハンドについて有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】実施形態に係るロボットハンドの斜視図である。
【図２】把持機構の正面図である。
【図３】把持機構の背面図である。
【図４】把持機構の右側面図である。
【図５】アクチュエータの構成図である。
【図６】アクチュエータの構成図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は編組部材の変化を示す図面である。
【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は把持機構の動作の様子を示す図面である。
【図９】（ａ），（ｂ）はロボットハンドの動作の様子を示す図面である。
【図１０】アクチュエータの耐久性実験の結果を示す表である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ロボットハンド
２、３ 把持機構
４ 弾性収縮体
５ 規制部材
１１ チューブ（弾性体）
１２ 編組部材
１３ 糸状体
１４ 端末具
１５ 供給チューブ
２０ 圧力調整装置
３０ 閉塞部材（第１閉塞部材）
３１ 第１端末金具
３１ａ 挿入部
３４ 止め金具
３５ 保護部材
４０ 閉塞部材（第２閉塞部材）
４１ 第２端末金具
４１ 端末金具
４１ａ 挿入部
４４ 止め金具
４５ 保護部材
５０ アクチュエータ
１００ 把持対象物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が封入される筒状の弾性体と、前記弾性体の一端側を閉塞する第１閉塞部材と、前記弾性体の他端側を閉塞する第２閉塞部材と、複数の糸状体を格子状に編み込むことにより形成され、前記弾性体の外周を覆い、前記弾性体の幅方向に伸張すると軸方向に収縮し、前記弾性体の幅方向に収縮すると軸方向に伸張する編組部材とを有する弾性収縮体と、
前記弾性体内部の流体の圧力を調整する圧力調整装置と、を備え、
前記編組部材は、前記弾性体の外径をＤ、前記編組部材の打ち数を８ｎ、前記編組部材の重ね数をＮ、前記糸状体のデシテックス数をＴ、前記糸状体の引張強度をσ、前記糸状体の直径をｄとしたときに、
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／π
を満たす様に形成されている、アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータであって、
前記編組部材は、
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／π
を満たす様に形成されている、アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載のアクチュエータであって、
前記編組部材は、
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／π
を満たす様に形成されている、アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、超高強力ポリエチレン繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、パラ系アラミド繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、ポリアリレート繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、炭素繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項９】
請求項４または６に記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、樹脂含浸処理がなされている、アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記第１閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の一端側の内部に挿入された第１端末金具を有し、
前記第２閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の他端側の内部に挿入された第２端末金具を有し、
前記編組部材の外周側かつ前記各端末金具の前記一端部付近に設けられ、前記弾性体の内周面と前記各端末金具の前記一端部の外周面とを密着させるためのリング形状の止め金具と、
前記編組部材と前記止め金具との間に設けられた略筒形状の保護部材と、をさらに備え、
前記保護部材は、前記弾性体の長手方向に関し、前記止め金具の前記弾性体の長手方向中央側に位置する端部を跨いで延びており、
前記保護部材の少なくとも前記弾性体の長手方向中央側の端部は、前記弾性体の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程拡径したテーパ形状に形成されている、アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載のアクチュエータと、
前記弾性収縮体の軸方向に倣う様に設けられ、前記弾性収縮体の軸方向の一端側および他端側に連結されており、伸縮不能かつ前記弾性収縮体の側が凹む様に屈曲可能または湾曲可能に構成された規制部材と、を備えた把持機構。
【請求項１２】
請求項１１に記載の把持機構を複数備えたロボットハンド。
【請求項１】
内部に流体が封入される筒状の弾性体と、前記弾性体の一端側を閉塞する第１閉塞部材と、前記弾性体の他端側を閉塞する第２閉塞部材と、複数の糸状体を格子状に編み込むことにより形成され、前記弾性体の外周を覆い、前記弾性体の幅方向に伸張すると軸方向に収縮し、前記弾性体の幅方向に収縮すると軸方向に伸張する編組部材とを有する弾性収縮体と、
前記弾性体内部の流体の圧力を調整する圧力調整装置と、を備え、
前記編組部材は、前記弾性体の外径をＤ、前記編組部材の打ち数を８ｎ、前記編組部材の重ね数をＮ、前記糸状体のデシテックス数をＴ、前記糸状体の引張強度をσ、前記糸状体の直径をｄとしたときに、
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．４×１０８／π
を満たす様に形成されている、アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータであって、
前記編組部材は、
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧２．８×１０８／π
を満たす様に形成されている、アクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載のアクチュエータであって、
前記編組部材は、
（８ｎ×Ｔ×Ｎ×σ×ｄ）／（Ｄ×π）≧３．７×１０８／π
を満たす様に形成されている、アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、超高強力ポリエチレン繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、パラ系アラミド繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、ポリアリレート繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、炭素繊維によって形成されている、アクチュエータ。
【請求項９】
請求項４または６に記載のアクチュエータであって、
前記糸状体は、樹脂含浸処理がなされている、アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載のアクチュエータであって、
前記第１閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の一端側の内部に挿入された第１端末金具を有し、
前記第２閉塞部材は、少なくとも一端部が前記弾性体の他端側の内部に挿入された第２端末金具を有し、
前記編組部材の外周側かつ前記各端末金具の前記一端部付近に設けられ、前記弾性体の内周面と前記各端末金具の前記一端部の外周面とを密着させるためのリング形状の止め金具と、
前記編組部材と前記止め金具との間に設けられた略筒形状の保護部材と、をさらに備え、
前記保護部材は、前記弾性体の長手方向に関し、前記止め金具の前記弾性体の長手方向中央側に位置する端部を跨いで延びており、
前記保護部材の少なくとも前記弾性体の長手方向中央側の端部は、前記弾性体の長手方向に関し、端部側から中央側に向かう程拡径したテーパ形状に形成されている、アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載のアクチュエータと、
前記弾性収縮体の軸方向に倣う様に設けられ、前記弾性収縮体の軸方向の一端側および他端側に連結されており、伸縮不能かつ前記弾性収縮体の側が凹む様に屈曲可能または湾曲可能に構成された規制部材と、を備えた把持機構。
【請求項１２】
請求項１１に記載の把持機構を複数備えたロボットハンド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−６８５３１（Ｐ２００９−６８５３１Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３４９０６（Ｐ２００７−２３４９０６）
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００２３５８）新明和工業株式会社 (919)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（０００００２３５８）新明和工業株式会社 (919)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
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