物体把持装置
【課題】円筒形状体を用いていたので、関節駆動用アクチュエータの装着バンドとして用いた場合に、関節に通しづらかった。また、把持力制御は大型システムで高製造コストで行っていた。
【解決手段】平板形状体11は複数の剛体111よりなり、これらの両端をヒンジ結合111aによって接続してあり、従って、湾曲可能になっている。偏平アクチュエータ12においては、偏平チューブ121を複数個並列接続する。さらに、偏平アクチュエータ12においては、帆布よりなる柔軟体122を一定間隔で剛体111に貼り付けてある。剛体111の中点に貼り付けてある。この柔軟体122と剛体111との間の各空隙に1つの偏平チューブ121が挿入されている。非把持状態(非湾曲状態)において、偏平チューブ121に空気を供給すると、把持状態(湾曲状態)において、各偏平チューブ121から半径方向の力frが発生する。
【解決手段】平板形状体11は複数の剛体111よりなり、これらの両端をヒンジ結合111aによって接続してあり、従って、湾曲可能になっている。偏平アクチュエータ12においては、偏平チューブ121を複数個並列接続する。さらに、偏平アクチュエータ12においては、帆布よりなる柔軟体122を一定間隔で剛体111に貼り付けてある。剛体111の中点に貼り付けてある。この柔軟体122と剛体111との間の各空隙に1つの偏平チューブ121が挿入されている。非把持状態(非湾曲状態)において、偏平チューブ121に空気を供給すると、把持状態(湾曲状態)において、各偏平チューブ121から半径方向の力frが発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は物体把持装置、たとえば身体関節部に運動を促す関節駆動用アクチュエータを自動的に装着するための装着バンドとして作用する物体把持装置に関する。
【背景技術】
【0002】
関節駆動用アクチュエータを人体の上肢に装着する場合、装着バンドによって自動的に装着する。従来、このような装着バンドとして作用する物体把持装置は自動的に伸縮する円筒形状体を備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上述の従来の物体把持装置は、屈曲姿勢を取る関節には通しづらいという課題があった。
【0004】
また、上述の従来の物体把持装置においては、たとえば関節駆動用アクチュエータの装着バンドとして用いた場合、装着部品に関連する関節の動作に伴う装着部位の物体(身体)の変化する大きさあるいは太さに応じて適度の把持力を発揮させる必要がある。しかしながら、そのためには、有機的に接続された感圧センサ、制御用マイクロコンピュータ、電容レギュレータ等を必要とし、制御システムが大型化し、かつ製造コストが高いという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述の課題を解決するために、本発明に係る物体把持装置は、物体を把持するための湾曲自在の平板形状体と、この平板形状体を湾曲させるための複数の偏平チューブを含む偏平アクチュエータとを具備するものである。
【0006】
また、偏平アクチュエータは平板形状体の湾曲側に設けられ、複数の偏平チューブは並列に配列され、各偏平チューブの偏平方向は平板形状体に平行である。これにより、全体は湾曲方向つまり半径方向の力によって偏平アクチュエータ側に湾曲する。この際の各偏平チューブの力は湾曲方向つまり半径方向に作用するので、半径隆起型の物体把持装置と呼ぶことができる。
【0007】
さらに、偏平アクチュエータは平板形状体の非湾曲側に設けられ、複数の偏平チューブは並列に配列され、各偏平チューブの偏平方向は平板形状体に垂直である。これにより、全体は湾曲方向に垂直な接線方向の力によって偏平アクチュエータと反対側に湾曲する。この際の各偏平チューブの力は湾曲方向に垂直な接線方向に作用するので、接線伸張型の物体把持装置と呼ぶことができる。
【0008】
さらに、装置の把持力を制御する把持力制御ユニットを具備する。これにより、把持力制御が簡易化し、その制御システムも低製造コストとなる。
また、装置の湾曲側に設けられたゲル状マットを具備する。これにより、物体との接触面積が増加する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、平板形状体を用いているので、関節駆動用アクチュエータの装着バンドとして用いた場合に、関節に通し易くなる。また、把持力制御を簡易化かつ低製造コストで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
図1は本発明に係る物体把持装置を装着バンドとして用いた場合を説明する図であって、(A)は装着前、(B)は装着後を示す。
【0011】
図1においては、物体(人体)101の上肢である前腕、上腕に関節駆動用アクチュエータ102を装着するために、物体把持装置103−1、103−2が関節駆動用アクチュエータ102に固定されている。図1の(A)の装着前状態では、物体把持装置103−1、103−2の平板形状体(図示せず)が非湾曲状態にある。次に、片手のボタン操作を行うと、図1の(B)の装着後状態に移り、物体把持装置103−1、103−2の平板形状体が湾曲し、この結果、関節駆動用アクチュエータ102は物体(人体)に自動的に装着されることになる。
【0012】
図2は図1の物体把持装置103−1、103−2に用いられる偏平チューブを示す断面図であり、(A)は偏平状態、(B)は非偏平状態を示す。
【0013】
偏平チューブはたとえば直径10mmの熱可塑性チューブたとえばウレタンチューブを加熱した状態で偏平させ、そのまま冷却させることによって得られる。偏平チューブの内圧を高めないと、図2の(A)に示すごとく、偏平状態となり、他方、偏平チューブの内圧を高めると、図2の(B)に示すごとく、外周長を変化しないまま膨張状態となり、この結果、偏平方向と垂直方向に力fが発生する。
【0014】
図3は本発明に係る物体把持装置の第1の実施の形態を示す概略図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【0015】
図3の物体把持装置は、物体を把持するための湾曲可能な平板形状体11と、この平板形状体11の湾曲側に設けられた、平板形状体を湾曲させるための偏平アクチュエータ12とによって構成されている。偏平アクチュエータ12においては、平板形状体11に平行に偏平方向を有する複数の偏平チューブ121が並列に設けられ、また、複数の偏平チューブ121は1つの結合チューブ(図示せず)に接続されている。
【0016】
図3の物体把持装置の動作を説明する。
【0017】
始めに、結合チューブから空気を送入しない場合、偏平チューブ121は偏平状態となり、この結果、図3の(A)に示すごとく、平板形状体11は非湾曲状態となり、非把持状態となる。
【0018】
次に、結合チューブを介して偏平チューブ121に空気を送入してその内圧を高めると、偏平チューブ121は非偏平状態(膨張状態)となり、この結果、図3の(B)に示すごとく、各偏平チューブ121から半径方向の力frが発生すると共に、平板形状体11の接線方向に縮む力が作用する。従って、平板形状体11は湾曲状態となり、把持状態となる。
【0019】
図3の物体把持装置の湾曲状態は、平板形状体11の半径方向の力frによる隆起によって行われるので、半径隆起型物体把持装置と呼ぶことにする。
【0020】
図3の半径隆起型物体把持装置の詳細を図4を参照して説明する。図4に示すように、平板形状体11はたとえばアルミニウム製の複数の剛体111よりなり、これらの両端をヒンジ結合111aによって接続してあり、従って、湾曲可能になっている。また、偏平アクチュエータ12においては、長さ50mmの偏平チューブ121をたとえば13個(図4においては、5個)並列接続する。つまり、偏平アクチュエータ12においては、幅50mm、厚さ11mm、長さ210mmとなる。さらに、偏平アクチュエータ12においては、帆布よりなる柔軟体122を一定間隔で剛体111に貼り付けてある。好ましくは、柔軟体122は剛体111の中点に貼り付けてある。この柔軟体122と剛体111との間の各空隙に1つの偏平チューブ121が挿入されている。図4の(A)の非把持状態(非湾曲状態)において、1つの結合チューブ(図示せず)より偏平チューブ121に0.4MPaの空気を供給すると、図4の(B)の把持状態(湾曲状態)において、各偏平チューブ121から半径方向の力frが発生し、この結果、各折り部の変位量は約30°、末端把持力は約20Nとなる。尚、末端把持力とは物体把持装置の先端が物体(身体)に垂直にかける押付力をいう。
【0021】
図5は本発明に係る物体把持装置の第2の実施の形態を示す概略図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【0022】
図5の物体把持装置は、物体を把持するための湾曲可能な平板形状体21と、この平板形状体21の非湾曲側に設けられ、平板形状体を湾曲させるための偏平アクチュエータ22とによって構成されている。偏平アクチュエータ22においては、平板形状体11に垂直に偏平方向を有する複数の偏平チューブ221が並列に設けられ、この場合、各偏平チューブ221は図5の下側において平板形状体21に拘束されている。また、複数の偏平チューブ221は後述するように、ジグザグ状に1つのチューブによって構成されている。
【0023】
図5の物体把持装置の動作を説明する。
【0024】
始めに、偏平チューブ221に空気を送入しない場合、偏平チューブ221は偏平状態となり、この結果、図5の(A)に示すごとく、平板形状体21は非湾曲状態となり、非把持状態となる。
【0025】
次に、偏平チューブ221に空気を送入してその内圧を高めると、偏平チューブ221は外周を変化しないまま膨張状態となり、この結果、図5の(B)に示すごとく、各偏平チューブ221から接線方向の力ftが発生する。このとき、偏平チューブ221の底部が平板形状体21に固定されているので、平板形状体21は湾曲状態となり、把持状態となる。
【0026】
図5の物体把持装置の湾曲状態は、平板形状体21の接線方向の力ftによる伸張によって行われるので、接線伸張型物体把持装置と呼ぶことにする。
【0027】
図6は図5の偏平チューブ221の構成を説明するための図である。すなわち、図6の(A)に示すように、図5の偏平チューブ221は図2の(A)に示す偏平状態の1つのチューブをジグザグに折り畳んで内側の折り目を糸61で拘束することによって製造できる。この偏平チューブ221の内圧を高めると、図6の(B)に示すごとく、各偏平チューブ221は図2の(B)に示す外周を変えないまま膨張状態に戻ろうとする。このとき、ジグザグに折り畳んだチューブの糸を一方側(拘束側)を拘束すると、非拘束側と拘束側との間で長さの差が生じ、全体として拘束側に湾曲することになる。
【0028】
図5の接線伸張型物体把持装置の詳細を図7を参照して説明する。図7に示すように、平板形状体21は帆布211よりなり、従って、湾曲可能である。この帆布211には所定間隔で穴212が設けられている。偏平アクチュエータにおいては、偏平チューブ221をたとえば33個(図7においては、20個)並列接続する。尚、上述のごとく、33個の偏平チューブ221は1つの偏平チューブを折り曲げて製造する。偏平アクチュエータ22においては、幅50mm、厚さ15mm、長さ150mmとなる。これら偏平チューブ210を糸222(図6の糸61相当)によって帆布211に固定(拘束)する。その際には、糸222を帆布211の穴212に通す。図7の(A)の非把持状態(非湾曲状態)において、偏平チューブ221に0.3MPaの空気を供給すると、図7の(B)に示すごとく、各偏平チューブ221から接線方向の力ftが発生し、折り部の変位量は約60°、末端把持力は約30Nとなる。
【0029】
図8は図3、図5の物体把持装置に把持力制御ユニットを付加した図である。図8において、図3、図5の物体把持装置801は物体(人体)802を把持する。この物体把持装置801に把持力制御ユニット803が固定されている。
【0030】
把持力制御ユニット803は、物体把持装置801の湾曲方向に設けられたΛバルブ8031、物体把持装置802の非湾曲方向に設けられたΛバルブ8032、Λバルブ8031の偏平チューブ(図9参照)の空気排出口とΛバルブ8032の偏平チューブ(図9参照)の空気送入口とを接続する管8033、及びΛバルブ8031の流体袋(図9参照)とΛバルブ8032の流体袋(図9参照)とを接続する管8034より構成されている。尚、流体袋には非圧縮製流体たとえば水が封入されている。
【0031】
図9に示すように、図8のΛバルブ8031、8032においては、偏平チューブ901を折り曲げてその間に流体袋902を挟み込んだ構造となっている。図9の(A)の座屈状態においては、流体袋902がしぼんでいるので、偏平チューブ901に空気を供給しても、空気は流れない。他方、図9の(B)の非座屈状態においては、流体袋902が膨張しているので、偏平チューブ901に空気を供給すると、空気は流れる。
【0032】
次に、図8の把持力制御ユニット803の動作を図10、図11、図12を参照して説明する。
【0033】
図10は把持力が適正値より小さい場合である。この場合、Λバルブ8031の流体袋は膨張状態にある(あるいは膨張状態に移行する)。この結果、水の供給によりΛバルブ8032の流体袋はしぼんだ状態にある(あるいはしぼんだ状態に移行する)。従って、Λバルブ8031の偏平チューブに供給された空気はΛバルブ8032の偏平チューブの座屈状態によって止められ、これにより、Λバルブ8031の流体袋の膨張状態によって適正な把持力が達成される。
【0034】
図11は把持力が適正値より大きい場合である。この場合、Λバルブ8031の流体袋は座屈状態にある(あるいは座屈状態に移行する)。この結果、水の供給によりΛバルブ8032の流体袋は膨張状態にある(あるいは膨張状態に移行する)。従って、Λバルブ8032の偏平チューブに供給された空気は排出される。これにより、Λバルブ8031の流体袋の座屈状態によって適正な把持力が達成される。
【0035】
図12は把持力が適正値の場合である。この場合、Λバルブ8031の流体袋は座屈状態と膨張状態の中間にある(あるいは中間状態に移行する)。この結果、Λバルブ8031の流体袋及びΛバルブ8032の流体袋は中間状態にある(あるいは中間状態に移行する)。従って、Λバルブ8031の偏平チューブ及びΛバルブ8032の偏平チューブに供給された空気は適度に排出される。これにより、Λバルブ8031の流体袋の中間状態によって適正な把持力が達成される。
【0036】
このように、いずれの場合でも、把持力は適正となる。尚、この適正値は、空気の圧力によって定まる。
【0037】
尚、図8の把持力制御ユニット803は物体把持装置801に固定されており、従って、全体として、物体把持装置として作用する。
【0038】
図13は図3、図5の物体把持装置にゲル状マットを付加した図である。図13において、図3、図5の物体把持装置801は物体(人体)802を把持する。この物体把持装置801の湾曲側にゲル状マット1303が固定されている。このゲル状マット1303により、物体把持装置801が物体(人体)802に接触する接触面積が増加し、この結果、物体(人体)802に加わる力を軽減できる。
【0039】
尚、図13のゲル状マット1303は物体把持装置801に固定されており、従って、全体として、物体把持装置として作用する。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明に係る物体把持装置を装着バンドとして用いた場合を説明する図であって、(A)は装着前、(B)は装着後を示す。
【図2】図1の物体把持装置に用いられる偏平チューブを示す断面図であって、(A)は偏平状態、(B)は非偏平状態(膨張状態)を示す。
【図3】本発明に係る物体把持装置の第1の実施の形態を示す概略図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【図4】図3の物体把持装置の詳細を示す図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【図5】本発明に係る物体把持装置の第2の実施の形態を示す概略図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【図6】図5の偏平チューブの平面図であって、(A)は偏平状態、(B)は非偏平状態(膨張状態)を示す。
【図7】図5の物体把持装置の詳細を示す図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【図8】図3、図5の物体把持装置に把持力制御ユニットを付加した図である。
【図9】図8のΛバルブを説明する図であって、(A)は座屈状態、(B)は非座屈状態を示す。
【図10】図8の把持力制御ユニットの動作を説明する図である。
【図11】図8の把持力制御ユニットの動作を説明する図である。
【図12】図8の把持力制御ユニットの動作を説明する図である。
【図13】図3、図5の物体把持装置にゲル状マットを付加した図である。
【符号の説明】
【0041】
11:平板形状体
12:偏平アクチュエータ
21:平板形状体
22:偏平アクチュエータ
61:糸
101:物体(人体)
102:関節駆動用アクチュエータ
103−1、103−2:物体把持装置
111:剛体
121:偏平チューブ
122:柔軟体
211:帆布
212:穴
221:偏平チューブ
801:物体把持装置
802:物体(人体)
803:把持力制御ユニット
901:偏平チューブ
902:流体袋
1301:ゲル状マット
8031、8032:Λバルブ
8033、8034:管
【技術分野】
【0001】
本発明は物体把持装置、たとえば身体関節部に運動を促す関節駆動用アクチュエータを自動的に装着するための装着バンドとして作用する物体把持装置に関する。
【背景技術】
【0002】
関節駆動用アクチュエータを人体の上肢に装着する場合、装着バンドによって自動的に装着する。従来、このような装着バンドとして作用する物体把持装置は自動的に伸縮する円筒形状体を備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上述の従来の物体把持装置は、屈曲姿勢を取る関節には通しづらいという課題があった。
【0004】
また、上述の従来の物体把持装置においては、たとえば関節駆動用アクチュエータの装着バンドとして用いた場合、装着部品に関連する関節の動作に伴う装着部位の物体(身体)の変化する大きさあるいは太さに応じて適度の把持力を発揮させる必要がある。しかしながら、そのためには、有機的に接続された感圧センサ、制御用マイクロコンピュータ、電容レギュレータ等を必要とし、制御システムが大型化し、かつ製造コストが高いという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述の課題を解決するために、本発明に係る物体把持装置は、物体を把持するための湾曲自在の平板形状体と、この平板形状体を湾曲させるための複数の偏平チューブを含む偏平アクチュエータとを具備するものである。
【0006】
また、偏平アクチュエータは平板形状体の湾曲側に設けられ、複数の偏平チューブは並列に配列され、各偏平チューブの偏平方向は平板形状体に平行である。これにより、全体は湾曲方向つまり半径方向の力によって偏平アクチュエータ側に湾曲する。この際の各偏平チューブの力は湾曲方向つまり半径方向に作用するので、半径隆起型の物体把持装置と呼ぶことができる。
【0007】
さらに、偏平アクチュエータは平板形状体の非湾曲側に設けられ、複数の偏平チューブは並列に配列され、各偏平チューブの偏平方向は平板形状体に垂直である。これにより、全体は湾曲方向に垂直な接線方向の力によって偏平アクチュエータと反対側に湾曲する。この際の各偏平チューブの力は湾曲方向に垂直な接線方向に作用するので、接線伸張型の物体把持装置と呼ぶことができる。
【0008】
さらに、装置の把持力を制御する把持力制御ユニットを具備する。これにより、把持力制御が簡易化し、その制御システムも低製造コストとなる。
また、装置の湾曲側に設けられたゲル状マットを具備する。これにより、物体との接触面積が増加する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、平板形状体を用いているので、関節駆動用アクチュエータの装着バンドとして用いた場合に、関節に通し易くなる。また、把持力制御を簡易化かつ低製造コストで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
図1は本発明に係る物体把持装置を装着バンドとして用いた場合を説明する図であって、(A)は装着前、(B)は装着後を示す。
【0011】
図1においては、物体(人体)101の上肢である前腕、上腕に関節駆動用アクチュエータ102を装着するために、物体把持装置103−1、103−2が関節駆動用アクチュエータ102に固定されている。図1の(A)の装着前状態では、物体把持装置103−1、103−2の平板形状体(図示せず)が非湾曲状態にある。次に、片手のボタン操作を行うと、図1の(B)の装着後状態に移り、物体把持装置103−1、103−2の平板形状体が湾曲し、この結果、関節駆動用アクチュエータ102は物体(人体)に自動的に装着されることになる。
【0012】
図2は図1の物体把持装置103−1、103−2に用いられる偏平チューブを示す断面図であり、(A)は偏平状態、(B)は非偏平状態を示す。
【0013】
偏平チューブはたとえば直径10mmの熱可塑性チューブたとえばウレタンチューブを加熱した状態で偏平させ、そのまま冷却させることによって得られる。偏平チューブの内圧を高めないと、図2の(A)に示すごとく、偏平状態となり、他方、偏平チューブの内圧を高めると、図2の(B)に示すごとく、外周長を変化しないまま膨張状態となり、この結果、偏平方向と垂直方向に力fが発生する。
【0014】
図3は本発明に係る物体把持装置の第1の実施の形態を示す概略図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【0015】
図3の物体把持装置は、物体を把持するための湾曲可能な平板形状体11と、この平板形状体11の湾曲側に設けられた、平板形状体を湾曲させるための偏平アクチュエータ12とによって構成されている。偏平アクチュエータ12においては、平板形状体11に平行に偏平方向を有する複数の偏平チューブ121が並列に設けられ、また、複数の偏平チューブ121は1つの結合チューブ(図示せず)に接続されている。
【0016】
図3の物体把持装置の動作を説明する。
【0017】
始めに、結合チューブから空気を送入しない場合、偏平チューブ121は偏平状態となり、この結果、図3の(A)に示すごとく、平板形状体11は非湾曲状態となり、非把持状態となる。
【0018】
次に、結合チューブを介して偏平チューブ121に空気を送入してその内圧を高めると、偏平チューブ121は非偏平状態(膨張状態)となり、この結果、図3の(B)に示すごとく、各偏平チューブ121から半径方向の力frが発生すると共に、平板形状体11の接線方向に縮む力が作用する。従って、平板形状体11は湾曲状態となり、把持状態となる。
【0019】
図3の物体把持装置の湾曲状態は、平板形状体11の半径方向の力frによる隆起によって行われるので、半径隆起型物体把持装置と呼ぶことにする。
【0020】
図3の半径隆起型物体把持装置の詳細を図4を参照して説明する。図4に示すように、平板形状体11はたとえばアルミニウム製の複数の剛体111よりなり、これらの両端をヒンジ結合111aによって接続してあり、従って、湾曲可能になっている。また、偏平アクチュエータ12においては、長さ50mmの偏平チューブ121をたとえば13個(図4においては、5個)並列接続する。つまり、偏平アクチュエータ12においては、幅50mm、厚さ11mm、長さ210mmとなる。さらに、偏平アクチュエータ12においては、帆布よりなる柔軟体122を一定間隔で剛体111に貼り付けてある。好ましくは、柔軟体122は剛体111の中点に貼り付けてある。この柔軟体122と剛体111との間の各空隙に1つの偏平チューブ121が挿入されている。図4の(A)の非把持状態(非湾曲状態)において、1つの結合チューブ(図示せず)より偏平チューブ121に0.4MPaの空気を供給すると、図4の(B)の把持状態(湾曲状態)において、各偏平チューブ121から半径方向の力frが発生し、この結果、各折り部の変位量は約30°、末端把持力は約20Nとなる。尚、末端把持力とは物体把持装置の先端が物体(身体)に垂直にかける押付力をいう。
【0021】
図5は本発明に係る物体把持装置の第2の実施の形態を示す概略図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【0022】
図5の物体把持装置は、物体を把持するための湾曲可能な平板形状体21と、この平板形状体21の非湾曲側に設けられ、平板形状体を湾曲させるための偏平アクチュエータ22とによって構成されている。偏平アクチュエータ22においては、平板形状体11に垂直に偏平方向を有する複数の偏平チューブ221が並列に設けられ、この場合、各偏平チューブ221は図5の下側において平板形状体21に拘束されている。また、複数の偏平チューブ221は後述するように、ジグザグ状に1つのチューブによって構成されている。
【0023】
図5の物体把持装置の動作を説明する。
【0024】
始めに、偏平チューブ221に空気を送入しない場合、偏平チューブ221は偏平状態となり、この結果、図5の(A)に示すごとく、平板形状体21は非湾曲状態となり、非把持状態となる。
【0025】
次に、偏平チューブ221に空気を送入してその内圧を高めると、偏平チューブ221は外周を変化しないまま膨張状態となり、この結果、図5の(B)に示すごとく、各偏平チューブ221から接線方向の力ftが発生する。このとき、偏平チューブ221の底部が平板形状体21に固定されているので、平板形状体21は湾曲状態となり、把持状態となる。
【0026】
図5の物体把持装置の湾曲状態は、平板形状体21の接線方向の力ftによる伸張によって行われるので、接線伸張型物体把持装置と呼ぶことにする。
【0027】
図6は図5の偏平チューブ221の構成を説明するための図である。すなわち、図6の(A)に示すように、図5の偏平チューブ221は図2の(A)に示す偏平状態の1つのチューブをジグザグに折り畳んで内側の折り目を糸61で拘束することによって製造できる。この偏平チューブ221の内圧を高めると、図6の(B)に示すごとく、各偏平チューブ221は図2の(B)に示す外周を変えないまま膨張状態に戻ろうとする。このとき、ジグザグに折り畳んだチューブの糸を一方側(拘束側)を拘束すると、非拘束側と拘束側との間で長さの差が生じ、全体として拘束側に湾曲することになる。
【0028】
図5の接線伸張型物体把持装置の詳細を図7を参照して説明する。図7に示すように、平板形状体21は帆布211よりなり、従って、湾曲可能である。この帆布211には所定間隔で穴212が設けられている。偏平アクチュエータにおいては、偏平チューブ221をたとえば33個(図7においては、20個)並列接続する。尚、上述のごとく、33個の偏平チューブ221は1つの偏平チューブを折り曲げて製造する。偏平アクチュエータ22においては、幅50mm、厚さ15mm、長さ150mmとなる。これら偏平チューブ210を糸222(図6の糸61相当)によって帆布211に固定(拘束)する。その際には、糸222を帆布211の穴212に通す。図7の(A)の非把持状態(非湾曲状態)において、偏平チューブ221に0.3MPaの空気を供給すると、図7の(B)に示すごとく、各偏平チューブ221から接線方向の力ftが発生し、折り部の変位量は約60°、末端把持力は約30Nとなる。
【0029】
図8は図3、図5の物体把持装置に把持力制御ユニットを付加した図である。図8において、図3、図5の物体把持装置801は物体(人体)802を把持する。この物体把持装置801に把持力制御ユニット803が固定されている。
【0030】
把持力制御ユニット803は、物体把持装置801の湾曲方向に設けられたΛバルブ8031、物体把持装置802の非湾曲方向に設けられたΛバルブ8032、Λバルブ8031の偏平チューブ(図9参照)の空気排出口とΛバルブ8032の偏平チューブ(図9参照)の空気送入口とを接続する管8033、及びΛバルブ8031の流体袋(図9参照)とΛバルブ8032の流体袋(図9参照)とを接続する管8034より構成されている。尚、流体袋には非圧縮製流体たとえば水が封入されている。
【0031】
図9に示すように、図8のΛバルブ8031、8032においては、偏平チューブ901を折り曲げてその間に流体袋902を挟み込んだ構造となっている。図9の(A)の座屈状態においては、流体袋902がしぼんでいるので、偏平チューブ901に空気を供給しても、空気は流れない。他方、図9の(B)の非座屈状態においては、流体袋902が膨張しているので、偏平チューブ901に空気を供給すると、空気は流れる。
【0032】
次に、図8の把持力制御ユニット803の動作を図10、図11、図12を参照して説明する。
【0033】
図10は把持力が適正値より小さい場合である。この場合、Λバルブ8031の流体袋は膨張状態にある(あるいは膨張状態に移行する)。この結果、水の供給によりΛバルブ8032の流体袋はしぼんだ状態にある(あるいはしぼんだ状態に移行する)。従って、Λバルブ8031の偏平チューブに供給された空気はΛバルブ8032の偏平チューブの座屈状態によって止められ、これにより、Λバルブ8031の流体袋の膨張状態によって適正な把持力が達成される。
【0034】
図11は把持力が適正値より大きい場合である。この場合、Λバルブ8031の流体袋は座屈状態にある(あるいは座屈状態に移行する)。この結果、水の供給によりΛバルブ8032の流体袋は膨張状態にある(あるいは膨張状態に移行する)。従って、Λバルブ8032の偏平チューブに供給された空気は排出される。これにより、Λバルブ8031の流体袋の座屈状態によって適正な把持力が達成される。
【0035】
図12は把持力が適正値の場合である。この場合、Λバルブ8031の流体袋は座屈状態と膨張状態の中間にある(あるいは中間状態に移行する)。この結果、Λバルブ8031の流体袋及びΛバルブ8032の流体袋は中間状態にある(あるいは中間状態に移行する)。従って、Λバルブ8031の偏平チューブ及びΛバルブ8032の偏平チューブに供給された空気は適度に排出される。これにより、Λバルブ8031の流体袋の中間状態によって適正な把持力が達成される。
【0036】
このように、いずれの場合でも、把持力は適正となる。尚、この適正値は、空気の圧力によって定まる。
【0037】
尚、図8の把持力制御ユニット803は物体把持装置801に固定されており、従って、全体として、物体把持装置として作用する。
【0038】
図13は図3、図5の物体把持装置にゲル状マットを付加した図である。図13において、図3、図5の物体把持装置801は物体(人体)802を把持する。この物体把持装置801の湾曲側にゲル状マット1303が固定されている。このゲル状マット1303により、物体把持装置801が物体(人体)802に接触する接触面積が増加し、この結果、物体(人体)802に加わる力を軽減できる。
【0039】
尚、図13のゲル状マット1303は物体把持装置801に固定されており、従って、全体として、物体把持装置として作用する。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明に係る物体把持装置を装着バンドとして用いた場合を説明する図であって、(A)は装着前、(B)は装着後を示す。
【図2】図1の物体把持装置に用いられる偏平チューブを示す断面図であって、(A)は偏平状態、(B)は非偏平状態(膨張状態)を示す。
【図3】本発明に係る物体把持装置の第1の実施の形態を示す概略図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【図4】図3の物体把持装置の詳細を示す図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【図5】本発明に係る物体把持装置の第2の実施の形態を示す概略図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【図6】図5の偏平チューブの平面図であって、(A)は偏平状態、(B)は非偏平状態(膨張状態)を示す。
【図7】図5の物体把持装置の詳細を示す図であって、(A)は非把持状態(非湾曲状態)、(B)は把持状態(湾曲状態)を示す。
【図8】図3、図5の物体把持装置に把持力制御ユニットを付加した図である。
【図9】図8のΛバルブを説明する図であって、(A)は座屈状態、(B)は非座屈状態を示す。
【図10】図8の把持力制御ユニットの動作を説明する図である。
【図11】図8の把持力制御ユニットの動作を説明する図である。
【図12】図8の把持力制御ユニットの動作を説明する図である。
【図13】図3、図5の物体把持装置にゲル状マットを付加した図である。
【符号の説明】
【0041】
11:平板形状体
12:偏平アクチュエータ
21:平板形状体
22:偏平アクチュエータ
61:糸
101:物体(人体)
102:関節駆動用アクチュエータ
103−1、103−2:物体把持装置
111:剛体
121:偏平チューブ
122:柔軟体
211:帆布
212:穴
221:偏平チューブ
801:物体把持装置
802:物体(人体)
803:把持力制御ユニット
901:偏平チューブ
902:流体袋
1301:ゲル状マット
8031、8032:Λバルブ
8033、8034:管
【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体を把持するための湾曲自在の平板形状体(11、21)と、
該平板形状体を湾曲させるための複数の偏平チューブ(121、221)を含む偏平アクチュエータ(12、22)と
を具備する物体把持装置。
【請求項2】
前記偏平アクチュエータ(12)は前記平板形状体の湾曲側に設けられ、
前記複数の偏平チューブは並列に配列され、
前記各偏平チューブの偏平方向は前記平板形状体に平行である請求項1に記載の物体把持装置。
【請求項3】
前記平板形状体(11)は複数の剛体よりなり、該剛体はヒンジ結合によって接続された請求項2に記載の物体把持装置。
【請求項4】
さらに、前記偏平アクチュエータ(12)は前記偏平チューブを前記剛体に貼り付けられた柔軟体(122)を具備し、該柔軟体と前記剛体との間の空隙に前記偏平チューブを挿入した請求項3に記載の物体把持装置。
【請求項5】
前記柔軟体は帆布である請求項4に記載の物体把持装置。
【請求項6】
前記偏平アクチュエータ(22)は前記平板形状体の非湾曲側に設けられ、
前記複数の偏平チューブは並列に配列され、
前記各偏平チューブの偏平方向は前記平板形状体に垂直である請求項1に記載の物体把持装置。
【請求項7】
前記平板形状体(21)は所定間隔で穴(212)が設けられた帆布(211)よりなり、前記各偏平チューブは糸(222)を前記帆布の穴を通すことにより前記帆布に拘束された請求項6に記載の物体把持装置。
【請求項8】
前記複数の偏平チューブは1つの偏平チューブを折り畳むことにより構成された請求項6に記載の物体把持装置。
【請求項9】
さらに、前記装置の把持力を制御する把持力制御ユニット(803)を具備する請求項1に記載の物体把持装置。
【請求項10】
前記把持力制御ユニットは、
前記装置の湾曲側に設けられ、第1の偏平チューブ及び該第1の偏平チューブを折り曲げてその間に挟み込まれた第1の流体袋を有する前記物体に接触するための第1のΛバルブ(8031)と、
前記装置の非湾曲側に設けられ、第2の偏平チューブ及び該第2の偏平チューブを折り曲げてその間に挟み込まれた第2の流体袋を有する第2のΛバルブ(8032)と、
前記第1の偏平チューブの排出口と前記第2の偏平チューブの供給口とを接続する第1の管(8033)と、
前記第1の流体袋と前記第2の流体袋とを接続する第2の管(8034)と
を具備する請求項9に記載の物体把持装置。
【請求項11】
さらに、前記装置の湾曲側に設けられたゲル状マット(1301)を具備する請求項1に記載の物体把持装置。
【請求項1】
物体を把持するための湾曲自在の平板形状体(11、21)と、
該平板形状体を湾曲させるための複数の偏平チューブ(121、221)を含む偏平アクチュエータ(12、22)と
を具備する物体把持装置。
【請求項2】
前記偏平アクチュエータ(12)は前記平板形状体の湾曲側に設けられ、
前記複数の偏平チューブは並列に配列され、
前記各偏平チューブの偏平方向は前記平板形状体に平行である請求項1に記載の物体把持装置。
【請求項3】
前記平板形状体(11)は複数の剛体よりなり、該剛体はヒンジ結合によって接続された請求項2に記載の物体把持装置。
【請求項4】
さらに、前記偏平アクチュエータ(12)は前記偏平チューブを前記剛体に貼り付けられた柔軟体(122)を具備し、該柔軟体と前記剛体との間の空隙に前記偏平チューブを挿入した請求項3に記載の物体把持装置。
【請求項5】
前記柔軟体は帆布である請求項4に記載の物体把持装置。
【請求項6】
前記偏平アクチュエータ(22)は前記平板形状体の非湾曲側に設けられ、
前記複数の偏平チューブは並列に配列され、
前記各偏平チューブの偏平方向は前記平板形状体に垂直である請求項1に記載の物体把持装置。
【請求項7】
前記平板形状体(21)は所定間隔で穴(212)が設けられた帆布(211)よりなり、前記各偏平チューブは糸(222)を前記帆布の穴を通すことにより前記帆布に拘束された請求項6に記載の物体把持装置。
【請求項8】
前記複数の偏平チューブは1つの偏平チューブを折り畳むことにより構成された請求項6に記載の物体把持装置。
【請求項9】
さらに、前記装置の把持力を制御する把持力制御ユニット(803)を具備する請求項1に記載の物体把持装置。
【請求項10】
前記把持力制御ユニットは、
前記装置の湾曲側に設けられ、第1の偏平チューブ及び該第1の偏平チューブを折り曲げてその間に挟み込まれた第1の流体袋を有する前記物体に接触するための第1のΛバルブ(8031)と、
前記装置の非湾曲側に設けられ、第2の偏平チューブ及び該第2の偏平チューブを折り曲げてその間に挟み込まれた第2の流体袋を有する第2のΛバルブ(8032)と、
前記第1の偏平チューブの排出口と前記第2の偏平チューブの供給口とを接続する第1の管(8033)と、
前記第1の流体袋と前記第2の流体袋とを接続する第2の管(8034)と
を具備する請求項9に記載の物体把持装置。
【請求項11】
さらに、前記装置の湾曲側に設けられたゲル状マット(1301)を具備する請求項1に記載の物体把持装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2009−284924(P2009−284924A)
【公開日】平成21年12月10日(2009.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−137508(P2008−137508)
【出願日】平成20年5月27日(2008.5.27)
【出願人】(304021417)国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年12月10日(2009.12.10)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年5月27日(2008.5.27)
【出願人】(304021417)国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Fターム(参考)】
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