連結部の被覆材
【課題】連結部に巻き込まれることを被覆材により防止しつつ、第一部材と第二部材とが屈曲した際にその被覆材そのものに挟まれることを防止できる連結部の被覆材を提供する。
【解決手段】可撓性を有し、撓み変形可能となるように第一部材１４の所定位置に取り付けられる第一端部６１と、可撓性を有し、撓み変形可能となるように第一部材１４の所定位置から離間して位置する第二部材１６の所定位置に取り付けられる第二端部６２と、可撓性を有し、第一端部６１と第二端部６２とに一体的に結合され、連結部を被覆し且つ連結部から離隔可能に設けられる中間部６３とを備える。中間部６３の曲げ剛性は、全体に亘って、第一端部６１の曲げ剛性より大きく設定されている。さらに、第一部材１４と第二部材１６とが屈曲する場合に、中間部６３が連結部から遠ざかるように凸状に変形する。
【解決手段】可撓性を有し、撓み変形可能となるように第一部材１４の所定位置に取り付けられる第一端部６１と、可撓性を有し、撓み変形可能となるように第一部材１４の所定位置から離間して位置する第二部材１６の所定位置に取り付けられる第二端部６２と、可撓性を有し、第一端部６１と第二端部６２とに一体的に結合され、連結部を被覆し且つ連結部から離隔可能に設けられる中間部６３とを備える。中間部６３の曲げ剛性は、全体に亘って、第一端部６１の曲げ剛性より大きく設定されている。さらに、第一部材１４と第二部材１６とが屈曲する場合に、中間部６３が連結部から遠ざかるように凸状に変形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一部材と該第一部材に対して屈曲可能に連結される第二部材との連結部を被覆する連結部の被覆材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屈曲可能に連結される二部材の連結部として、例えば、人型ロボットの関節部がある。このような関節部に、人の指等が巻き込まれることを防止するために、関節部を被覆する被覆材が用いられている。例えば、特開2007-105803号公報（特許文献１）に記載のロボットの関節部に適用される被覆材は、樹脂やゴムなどにより蛇腹形状に形成されている。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の被覆材は、関節部が蛇腹形状となると、見栄えが良くない（意匠性に欠ける）。これを解決するために、例えば、特開2005-161438号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特許文献２に記載の被覆材は、伸縮性布製カバー部材を適用している。これにより、確かに、意匠性が良好となる。
【特許文献１】特開２００７−１０５８０３号公報
【特許文献２】特開２００５−１６１４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の蛇腹状の被覆材では、意匠性の問題に加えて、以下の問題も生じる。すなわち、蛇腹状の被覆材では、被覆材の内部の人の指等が侵入することを防止できるが、蛇腹状の被覆材そのものに挟まれてしまうおそれがある。例えば、蛇腹状の谷部に人の指が入り込んだ状態で、蛇腹状の隣り合う山部が近接するように変形すると、人の指が蛇腹状の被覆材に挟まれることになる。
【０００５】
特許文献２に記載の伸縮性布製カバー部材では、確かに意匠性が良好になるが、特許文献１同様に、当該被覆材そのものに人の指が挟まれるおそれがある。例えば、第一部材と第二部材とが屈曲角度が小さくなるように屈曲する際には、伸縮性布製カバーからなる被覆材が、連結部に近づくように、凹状に変形する。つまり、この凹状となる部分に人の指が位置していると、人の指が被覆材そのものに挟まれるおそれがある。
【０００６】
このような問題は、特に、第一部材および第二部材への被覆材の取付初期状態から、第一部材と第二部材との屈曲角度が小さくなる方向へ大角度変化する場合には、顕著に表れる。例えば、被覆材の取付初期状態における第一部材と第二部材との屈曲角度を１８０°（第一部材と第二部材とが一直線上）とすると、その状態から４５°以上内側に屈曲する場合には、上記問題が生じるおそれがある。例えば、人型ロボットにおいて、肘関節、手首関節、首関節、膝関節、股関節、足首関節などにおいては、その可能性が高い。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、連結部に巻き込まれることを被覆材により防止しつつ、第一部材と第二部材とが屈曲した際にその被覆材そのものに挟まれることを防止できる連結部の被覆材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】
【０００８】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【０００９】
（手段１）手段１に係る連結部の被覆材は、
第一部材と該第一部材に対して屈曲可能に連結される第二部材との連結部を被覆する連結部の被覆材であって、
可撓性を有し、撓み変形可能となるように前記第一部材の所定位置に取り付けられる第一端部と、
可撓性を有し、撓み変形可能となるように前記第一部材の所定位置から離間して位置する前記第二部材の所定位置に取り付けられる第二端部と、
可撓性を有し、前記第一端部と前記第二端部とに一体的に結合され、前記連結部を被覆し且つ前記連結部から離隔可能に設けられる中間部と、
を備え、
前記中間部の曲げ剛性は、全体に亘って、前記第一端部の曲げ剛性より大きく設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、前記中間部が前記連結部から遠ざかるように凸状に変形することを特徴とする。
【００１０】
これにより、第一部材と第二部材とが屈曲する場合に、中間部は、連結部から遠ざかるように凸状に変形する。具体的には、以下の通りである。第一部材および第二部材への被覆材の取付初期状態から、第一部材と第二部材との屈曲角度が小さくなる方向へ屈曲する場合には、最初に、第一端部の部分または第一端部と中間部との結合部位が凹状（連結部に近づく方向）に変形する。この瞬間、中間部は第一端部よりも曲げ剛性が大きく設定されているため、中間部は、変形しない。さらに第一部材と第二部材との屈曲角度が大きくなっていくと、中間部は、第一端部の凹状変形部位または第一端部と中間部の結合部位を支点として、連結部から遠ざかるように凸状に変形する。さらに屈曲角度が大きくなっていくと、中間部がさらに連結部から遠ざかる方向に凸状に飛び出すように変形する。
【００１１】
このように、中間部が連結部から遠ざかるように凸状に変形することで、仮に人の指等が被覆材付近に位置していたとしても、人の指等が被覆材に挟まれることを防止できる。また、当然ではあるが、被覆材は連結部を被覆していることから、連結部に人の指等が巻き込まれることを防止できる。
【００１２】
（手段２）手段１の連結部の被覆材において、
前記中間部の曲げ剛性は、前記第一端部の曲げ剛性より大きく、且つ、前記第二端部の曲げ剛性より大きく設定されているとよい。
【００１３】
第一部材および第二部材への被覆材の取付初期状態から、第一部材と第二部材との屈曲角度が小さくなる方向へ屈曲する場合には、最初に、第一端部の部分または第一端部と中間部との結合部位が凹状（連結部に近づく方向）に変形する。同時に、第二端部の部分または第二端部と中間部との結合部位が凹状（連結部に近づく方向）に変形する。この瞬間、中間部は第一端部および第二端部よりも曲げ剛性が大きく設定されているため、中間部は、変形しない。さらに第一部材と第二部材との屈曲角度が大きくなっていくと、中間部は、第一端部の凹状変形部位または第一端部と中間部の結合部位を支点として、さらに第二端部の凹状変形部位または第二端部と中間部の結合部位を支点として、連結部から遠ざかるように凸状に変形する。さらに屈曲角度が大きくなっていくと、中間部がさらに連結部から遠ざかる方向に凸状に飛び出すように変形する。このように、より安定して、中間部が連結部から遠ざかるように（外側に）凸状に撓み変形できる。
【００１４】
（手段３）手段１の連結部の被覆材において、
前記中間部は、前記第一端部と同一材質により形成され、前記第一端部の厚みより厚く形成されているとよい。
これにより、確実に且つ容易に、中間部の曲げ剛性を第一端部の曲げ剛性より大きく設定することができる。
【００１５】
（手段４）手段２に記載の連結部の被覆材において、
前記中間部は、前記第一端部および前記第二端部と同一材質により形成され、前記第一端部および前記第二端部の厚みより厚く形成されているとよい。
これにより、確実に且つ容易に、中間部の曲げ剛性を第一端部および第二端部の曲げ剛性より大きく設定することができる。
【００１６】
（手段５）手段１〜４の何れかに記載の連結部の被覆材において、
可撓性を有し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の外側面を被覆し、前記第一部材および前記第二部材に固定される外皮層をさらに備えるようにしてもよい。
【００１７】
ここで、中間部の外側面とは、中間部のうち連結部とは反対側の面である。つまり、中間部の外側面は、中間部のうち露出する面である。そして、外皮層により、第一端部、第二端部および中間部を外部から保護することができる。さらに、外皮層を第一部材または第二部材へ固定することにより、間接的に第一端部、第二端部を第一部材または第二部材へ取り付けることができる。つまり、被覆材の取付性を容易にすることができる。
【００１８】
（手段６）手段５に記載の連結部の被覆材において、
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部に対して非接着に設けられるようにしてもよい。
【００１９】
これにより、外皮層と、第一端部、第二端部および中間部からなる一体部材とが自由に伸縮することができる。つまり、外皮層と上記一体部材との伸び率が異なるとしても、相互に影響を受けることがないようにできる。
【００２０】
（手段７）手段６に記載の連結部の被覆材において、
可撓性を有し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の内側面を被覆し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部に対して非接着に設けられ、且つ、前記第一部材および前記第二部材に固定される内皮層をさらに備えるようにしてもよい。
【００２１】
ここで、中間部の内側面とは、中間部のうち連結部に対向する面である。つまり、中間部の内側面は、中間部のうち露出しない側の面である。そして、この内皮層により、第一端部、第二端部および中間部を連結部に直接接触することを防止できる。さらに、外皮層および内皮層により、第一端部、第二端部および中間部からなる一体部材を挟むように非接着で設けられる。従って、外皮層および内皮層により、確実に、上記一体部材を位置決めした状態で、第一部材および第二部材へ取り付けることができる。つまり、被覆材の取付性を容易にすることができる。
【００２２】
（手段８）手段５に記載の連結部の被覆材において、
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の少なくとも何れかに接着して設けられるようにしてもよい。
【００２３】
これにより、外皮層と、第一端部、第二端部および中間部からなる一体部材とが、一体として取り扱うことができる。従って、この一体接着部品を第一部材および第二部材へ取り付けることが容易となる。
【００２４】
（手段９）手段１〜８の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記連結部の被覆材を撓み変形していない状態における前記第一部材と前記第二部材との相対的な状態を、初期状態と定義した場合に、
前記第一端部は、前記第一部材のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に取り付けられ、
前記第二端部は、前記第二部材のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に取り付けられるようにするとよい。
【００２５】
これにより、確実に上記効果を発揮できる。なお、本手段における「初期状態から屈曲内側となる位置」は、実質的に、上述した「第一部材および第二部材への被覆材の取付初期状態から、第一部材と第二部材との屈曲角度が小さくなる方向へ屈曲する場合の位置」に相当する。
【００２６】
（手段１０）手段１に記載の連結部の被覆材において、
前記第一部材および前記第二部材は、軸状部材からなり、
前記第一端部は、筒状からなり、前記第一部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記第二端部は、筒状からなり、前記第二部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記中間部は、筒状からなり、
前記中間部の曲げ剛性は、前記中間部の全周に亘って、前記第一端部の曲げ剛性より大きく設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、前記中間部が前記連結部から遠ざかるように凸状に変形するようにしてもよい。
【００２７】
これにより、第一部材および第二部材が軸状部材の場合に、確実に、連結部を被覆することができる。さらに、第一部材と第二部材とが屈曲した際に、全周のどの位置の中間部も連結部から遠ざかるように凸状に変形することになる。これにより、被覆材に人の指等が挟まれることを防止できる。
【００２８】
ここで、上記においては、中間部と第一端部との関係のみについて定義したが、第二端部との関係についても追加することができる。この場合は、以下のような構成となる。
【００２９】
つまり、上記構成に加えて、前記中間部の曲げ剛性は、前記中間部の全周に亘って、前記第二端部の曲げ剛性より大きく設定されるようにしてもよい。この場合、第一部材と第二部材とが屈曲した際に、より確実に、全周のどの位置の中間部も連結部から遠ざかるように凸状に変形することになる。これにより、被覆材に人の指等が挟まれることを防止できる。
【００３０】
（手段１１）手段１に記載の連結部の被覆材において、
前記第一部材および前記第二部材は、軸状部材からなり、
前記第一端部は、筒状からなり、前記第一部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記第二端部は、筒状からなり、前記第二部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記中間部は、筒状からなり、
前記連結部の被覆材を撓み変形していない状態における前記第一部材と前記第二部材との相対的な状態を、初期状態と定義した場合に、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第一端部のうち前記屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性より大きく設定され、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第一端部のうち前記屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性以下に設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、少なくとも前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位が、前記連結部から遠ざかるように凸状に変形するようにしてもよい。
【００３１】
これにより、中間部のうち初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位が、凸状に変形することで、当該部位において人の指等が挟み込まれることを防止できる。ところで、中間部のうち初期状態から屈曲外側となる部位は、中間部は初期状態から第一端部および第二端部に引っ張られる方向に変形する。つまり、屈曲外側の中間部は、伸張しようとする。そこで、屈曲外側の中間部は、第一端部の曲げ剛性以下に設定することで、伸張変形する際の撓み変形を容易にしている。このように、中間部のうち屈曲内側と屈曲外側のそれぞれにおいて、それぞれに適切な機能を発揮できる構成とすることができる。
【００３２】
ここで、上記においては、中間部と第一端部との関係のみについて定義したが、第二端部との関係についても追加することができる。この場合は、以下のような構成となる。
【００３３】
つまり、上記構成に加えて、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第二端部のうち前記屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性より大きく設定され、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第二端部のうち前記屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性以下に設定されるようにしてもよい。
【００３４】
これにより、中間部のうち初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位が、凸状に変形することで、より確実に、当該部位において人の指等が挟み込まれることを防止できる。
【００３５】
（手段１２）手段１〜１１の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の外側表面は、滑らかな連続的な曲面に形成されているとよい。
【００３６】
これにより、意匠性が良好となり、人間共存型ロボットの関節部に適用した場合に、人間が当該関節部に接触した場合に、実際の人に接触した場合と同様の感覚を得ることができる。
【００３７】
（手段１３）手段１〜１２の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記中間部は、前記第一端部から前記第二端部までを結ぶ線を、前記第一部材と前記第二部材との最大屈曲状態に比べて同一またはより緩やかな凹凸状、もしくは、直線状に形成されているようにしてもよい。
【００３８】
ここで、第一部材と第二部材との最大屈曲状態とは、第一部材と第二部材との屈曲角度が最大角度、すなわち、第一部材のうち第一端部が取り付けられる所定位置、連結部、第二部材のうち第二端部が取り付けられる所定位置のなす角度が、最も小さくなる状態を意味する。つまり、中間部のうち第一端部から第二端部までを結ぶ線が凹凸状とした場合には、当該線の凹凸状が、第一部材と第二部材との最大屈曲状態における曲げ角度よりも緩やかな状態、もしくは、当該最大屈曲状態における曲げ角度と同一の状態であるとしている。または、当該線が、直線状としている。
【００３９】
つまり、中間部は、滑らかな曲線状または直線状に形成されていることになる。これにより、意匠性が良好となり、人間共存型ロボットの関節部に適用した場合に、人間が当該関節部に接触した場合に、実際の人に接触した場合と同様の感覚を得ることができる。
【００４０】
（手段１４）手段１〜１３の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部は、表面の接線方向に伸張変形可能であるとよい。
【００４１】
これにより、連結部の屈曲角度が被覆材の取付初期状態から大きくなる方向に屈曲した場合に対応できる。この場合にも、意匠性を良好とすることができる。特に、被覆材を筒状にする場合には、屈曲外側に位置する中間部がその表面の接線方向に伸張変形可能とすることで、中間部は、確実に、連結部の屈曲外側を確実に被覆することができる。
【００４２】
（手段１５）手段１〜１４の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部は、高分子発泡体、高分子ゲル状材料または軟質ゴム系材料からなるようにするとよい。
これにより、上述した、中間部と第一端部、または、中間部と第二端部との曲げ剛性の差を確実に有するようにできる。さらに、被覆材に人が接触した場合に人に対して確実に柔軟な感触を与えることができるため、人間共存型ロボットの関節部に適用した場合に有効である。
【００４３】
（手段１６）手段５に記載の連結部の被覆材において、
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部より薄膜に成形されたフィルムまたは乾燥させた塗料としてもよい。
これにより、確実に薄膜の外皮層を形成することができる。さらに、表面の接線方向に伸張変形可能な外皮層を形成することができる。
【００４４】
（手段１７）手段７に記載の連結部の被覆材において、
前記内皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部より薄膜に成形されたフィルムまたは乾燥させた塗料としてもよい。
これにより、確実に薄膜の内皮層を形成することができる。さらに、表面の接線方向に伸張変形可能な内皮層を形成することができる。
【００４５】
（手段１８）手段１〜１７の何れかに記載の連結部の被覆材において、ロボットの関節部の被覆材に適用されるようにしてもよい。
特に、ロボットのうち人間共存型ロボットに適用することができる。ここで、人間共存型ロボットの関節部には、高い意匠性が要求されると共に、人が接触することがあるため、特に上述した問題が生じる。つまり、人間共存型ロボットの関節部に本発明の被覆材を適用することで、要求される高い意匠性、連結部への人の指等の高い巻き込み防止機能、被覆材への人の指等の高い挟み防止機能を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の連結部の被覆材を、人間共存型ロボットのうち特に介護用ロボットの関節部に適用した場合について図面を参照しつつ説明する。
【００４７】
＜第一実施形態＞
（ロボットの全体構成）
まず、ロボット１の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、ロボット１の正面図である。本実施形態のロボット１は、人間共存型ロボットのうち介護用ロボットであり、主として、被介護者である人間を抱きかかえて移動することを可能とするロボットである。例えば、ロボット１は、ベッドに座っている被介護者を、車いすへ移動させることを可能とする。つまり、ロボット１は、ベッドに座っている被介護者を抱きかかえ、被介護者を抱きかかえた状態でベッドから車いすまで移動し、被介護者を車いすに着座させる動作を行う。
【００４８】
図１に示すように、ロボット１は、脚部１１、胴体部１２、頭部１３、左右の上腕部１４、１５、左右の前腕部１６、１７、左右の手部１８、１９と、関節部としての、腰部２１、首関節部２２、肩関節部２３、２４、肘関節部２５、２６とから構成される。
【００４９】
脚部１１は、車輪（図示せず）を備えており、床上を自由に移動可能な構成からなる。胴体部１２は、脚部１１に対してロボット１の前後に揺動可能となるように、腰関節部２１により脚部１１と連結されている。頭部１３は、胴体部１２に対して上下左右に首振り可能となるように、首関節部２２により胴体部１２と連結されている。頭部１３には、視覚センサ１３ａ、１３ｂが取り付けられている。
【００５０】
上腕部１４、１５は、胴体部１２に対してロボット１の左右に揺動可能で且つ上腕軸回りに回転可能となるように、肩関節部２３、２４により胴体部１２と連結されている。この上腕部１４、１５の表面には、接触センサ１４ａ、１５ａが取り付けられている。つまり、接触センサ１４ａは、右上腕部１４に接触する外力の大きさを検出することができ、接触センサ１５ａは、左上腕部１５に接触する外力の大きさを検出することができる。
【００５１】
前腕部１６、１７は、上腕部１４、１５に対して、ロボット１の前後に揺動可能となるように、肘関節部２５、２６により上腕部１２、１３に連結されている。この前腕部１６、１７の表面には、接触センサ１６ａ、１７ａが取り付けられている。つまり、接触センサ１６ａは、右前腕部１６に接触する外力の大きさを検出することができ、接触センサ１７ａは、左前腕部１７に接触する外力の大きさを検出することができる。左右の手部１８、１９は、前腕部１６、１７の先端側に固定されている。
【００５２】
そして、上腕部１４と前腕部１６との間の肘関節部２５、および、上腕部１５と前腕部１７との間の肘関節部２６に、本発明の連結部の被覆材５１、５２が配置されている。つまり、連結部の被覆材５１、５２は、第一部材としての上腕部１４、１５と、上腕部１４、１５に対して屈曲可能に連結される第二部材としての前腕部１６、１７との連結部である肘関節部２５、２６を被覆している。
【００５３】
（連結部の被覆材５１の構成およびその周囲の構成）
連結部の被覆材５１およびその周囲の構成について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、肘関節部２５を正面（図１の正面）から見た図であって、連結部の被覆材５１のみを断面にした状態を示す。図３は、図２の右側面図であって、連結部の被覆材５１のみを断面にした状態を示す。図４は、図３に示す状態から、前腕部１６を上腕部１４に対して約４５°遥動させた状態を示す図である。
【００５４】
（上腕部１４および前腕部１６の詳細構成）
まず、第一部材としての上腕部１４と第二部材としての前腕部１６の詳細について、図２および図３を参照して説明する。上腕部１４は、円筒状の上腕本体１４ｂと、一対のフランジ部１４ｃとを備えている。上腕本体１４ｂの上端は、肩関節部２３により胴体部１２の右上端に連結されている。一対のフランジ部１４ｃは、上腕本体１４ｂの下端から下方に突出するように、且つ、図２の左右に対向するように設けられている。この一対のフランジ部１４ｃは、平面状からなり、一対のフランジ部１４ｃの図３の下側外周縁は、楕円弧に近似した形状に形成されている。さらに、一対のフランジ部１４ｃには、それぞれ円形孔１４ｄが同軸状に形成されている。また、図示しないが、上腕本体１４ｂの内部には、肩関節部２３にて連結された駆動機構が収容されている。
【００５５】
前腕部１６は、円筒状の前腕本体１６ｂと、一対のフランジ部１６ｃとを備えている。一対のフランジ部１６ｃは、前腕本体１６ｂの図２、３の上端から上方に突出するように、且つ、図２の左右に対向するように設けられている。この一対のフランジ部１６ｃは、平面状からなり、一対のフランジ部１６ｃの図３の上側外周縁は、楕円弧に近似した形状に形成されている。さらに、一対のフランジ部１６ｃには、それぞれ円形孔１６ｄが同軸状に形成されている。また、前腕部１６の一対のフランジ部１６ｃの内側面の離間距離は、上腕部１４の一対のフランジ部１４ｃの外側面の離間距離とほぼ同一に形成されている。そして、前腕部１６の一対のフランジ部１６ｃの円形孔１６ｄが、上腕部１４の一対のフランジ部１４ｃの円形孔１４ｄと同軸状に位置するように、両フランジ部１４ｃ、１６ｃが連結されている。また、図示しないが、前腕本体１６ｂの内部には、上腕本体１４ｂの内部に収容されている駆動機構に連結された駆動機構が収容されている。さらに、一対のフランジ部１４ｂおよび一対のフランジ部１６ｂの対向空間には、上腕部１４の駆動機構と前腕部１６の駆動機構との連結部が配置されている。
【００５６】
そして、この駆動機構を駆動させることにより、円形孔１４ｄ、１６ｃの中心軸を中心に、前腕部１６が上腕部１４に対して遥動する。ただし、遥動範囲は、図３に示すように、上腕部１４の上腕本体１４ｂと前腕部１６の前腕本体１６ｂが同軸状となる位置から、上腕本体１４ｂの中心軸と前腕本体１６ｂの中心軸とが直交する位置までの約９０°となる。つまり、上腕本体１４ｂと前腕本体１６ｂとが同軸状に位置する状態を初期状態とした場合に、前腕部１６を上腕部１４に対して屈曲すると、図３の左側が屈曲内側となり、図３の右側が屈曲外側となる。
【００５７】
（連結部の被覆材５１の概略構成）
続いて、連結部の被覆材５１の概略構成について説明する。ここでは、連結部の被覆材５１についてのみ説明するが、左上腕部１５と左前腕部１７との連結部を被覆する被覆材５２は、連結部の被覆材５１と同一構成であるため、説明を省略する。
【００５８】
連結部の被覆材５１は、筒状に形成されている。この連結部の被覆材５１の筒状一端が、上腕部１４の上腕本体１４ｂの下端外周面に固定されている。一方、連結部の被覆材５１の筒状他端が、前腕部１６の前腕本体１６ｂの上端外周面に固定されている。つまり、連結部の被覆材５１は、上腕本体１４ｂの下端と前腕本体１６ｂの上端との間を全周に亘って被覆している。従って、連結部の被覆材５１は、一対のフランジ部１４ｃ、１６ｃおよびフランジ部１４ｃ、１６ｃの対向空間を被覆している。
【００５９】
そして、前腕部１６は上腕部１４に対して屈曲可能であるため、連結部の被覆材５１は、上腕部１４と前腕部１５との相対的な動作に応じて伸張変形および撓み変形する。具体的には、連結部の被覆材５１のうち屈曲外側に位置する部位、すなわち、図３、４の右側に位置する部位は、筒軸方向に伸張変形する。一方、連結部の被覆材５１のうち屈曲内側に位置する部位、すなわち、図３、４の左側に位置する部位は、撓み変形する。つまり、前腕部１６が上腕部１４に対して相対移動する場合であっても、連結部の被覆材５１は、肘関節部２５を全周に亘って完全に被覆している。従って、この連結部の被覆材５１により、介護用ロボットが人間に接触した場合に、肘関節部２５、２６を構成する内部装置に人間が接触することを防止できる。
【００６０】
（連結部の被覆材５１の詳細構成）
連結部の被覆材５１の詳細構成について説明する。連結部の被覆材５１は、基材６０と、外皮層７０と、内皮層８０とから構成されている。
【００６１】
基材６０は、筒状に形成されている。基材６０は、筒軸方向（基材６０の表面の接線方向）に伸張変形可能であって、且つ、可撓性を有する。この基材６０は、高分子発泡体、高分子ゲル材料または軟質ゴム系材料により形成されている。
【００６２】
ここで、基材６０に適用される高分子発泡体としては、ゴム、エラストマー、合成樹脂の材料からなる発泡体であるが、特に限定されるものではない。具体的には、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム(ＣＲ)、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ノルボルネンゴム（ＮＯＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、臭素化ブチルゴム（ＢＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（ＣＩＩＲ）、アクリロニトリルーイソプレン共重合体（ＮＩＲ）、エチレンープロピレンージエンゴム（ＥＰＤＭ）等の加硫ゴム、スチレンーブタジエンースチレン・ブロック共重合体（ＳＢＳ）、ポリエステル系、ウレタン系、オレフィン系等の熱可塑性エラストマー、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、エチレンー酢ビ共重合体（ＥＶＡ）、１,２-ポリブタジエン（ＲＢ）、ポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（ＡＢＳ）等の合成樹脂などがある。積層構造の基材３１に用いる際にはポリウレタン（ＰＵ）等が好適に用いられる。
【００６３】
また、基材６０に適用される高分子ゲル材料としては、シリコンゲルなどが好適に用いられる。また、基材６０に適用される軟質ゴム系材料としては、上述した高分子発泡体のうちのゴム材料が好適に用いられる。
【００６４】
基材６０は、詳細には、第一端部６１と、第二端部６２と、中間部６３とを備え、これらが一体に形成されている。第一端部６１は、ほぼ同一厚みの円筒状からなる。第一端部６１は、上記材質からなるので、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（第一端部６１の表面の接線方向）に伸張変形可能となる。そして、第一端部６１は、後述する外皮層７０および内皮層８０を介し、取付ボルト９０により、第一部材としての上腕本体１４ｂの下端外周面に全周に亘って取り付けられている。この第一端部６１は、図２、３の上端側に開口するように、周方向に等間隔に６か所の切欠６１ａが形成されている。この切欠６１ａの部分に、取付ボルト９０が挿入されている。
【００６５】
第二端部６２は、ほぼ同一厚みの円筒状からなる。第二端部６２は、上記材質からなるので、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（第二端部６２の表面の接線方向）に伸張変形可能となる。そして、第二端部６２は、後述する外皮層７０および内皮層８０を介し、取付ボルト９１により、第二部材としての前腕本体１６ｂの上端外周面に全周に亘って取り付けられている。なお、第二端部６２が取り付けられる前腕本体１６ｂの上端外周面は、第一端部６１が取り付けられる上腕本体１４ｂの下端外周面から離間して位置している。この第二端部６２は、図２、３の下端側に開口するように、周方向に等間隔に６か所の切欠６２ａが形成されている。この切欠６２ａの部分に、取付ボルト９０が挿入されている。
【００６６】
中間部６３は、円筒状からなり、軸方向両端部から軸方向中央部に行くにつれて厚みが徐々に厚くなる形成されている。中間部６３の軸方向両端部の厚みは、第一端部６１および第二端部６２の厚みとほぼ同一である。つまり、中間部６３の軸方向中央部の厚みは、第一端部６１および第二端部６２の厚みよりも厚く形成されている。具体的には、中間部６３の内周面は、軸方向に亘って同一径となるように形成されており、中間部６３の内周面の内径は、第一端部６１および第二端部６２の内周面と同一径となるように形成されている。一方、中間部６３の外周面は、軸方向両端部から軸方向中央部に行くに従って径方向外方に凸状に形成されている。
【００６７】
つまり、中間部６３の外周面の外径は、その軸方向両端部において、第一端部６１および第二端部６２の外径とほぼ同一とされ、軸方向中央部において、第一端部６１および第二端部６２の外径より大きく形成されている。そして、基材６０の外周表面は、第一端部６１から中間部６３を亘って第二端部６２に至るまで、滑らかな連続的な曲面に形成されている。特に、中間部６３の外周表面は、第一端部６１から第二端部６２までを結ぶ線を、上腕部１４と前腕部１６との最大屈曲状態（すなわち９０°の角度）に比べて非常に緩やかな凹凸状に形成している。このことは、中間部６３の外周表面は、蛇腹状のような鋭角の凹凸状ではないことを意味している。
【００６８】
また、この中間部６３は、第一端部６１および第二端部６２と同様、上記材質からなるので、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（中間部６３の表面の接線方向）に伸張変形可能となる。そして、第一端部６１、第二端部６２および中間部６３は、上記形状および材質からなるため、中間部６３の曲げ剛性は、中間部６３の全周に亘って、第一端部６１および第二端部６２の曲げ剛性より大きく設定されていることになる。さらに、中間部６３は、上腕部１４と前腕部１６との連結部、すなわち、上腕部１４の一対のフランジ部１４ｃ、前腕部１６の一対のフランジ部１６ｃおよび駆動機構から離隔可能に設けられている。つまり、中間部６３は、上腕部１４および前腕部１６に接着されていないという意味である。
【００６９】
外皮層７０は、軸方向に亘ってほぼ同一厚みの円筒状からなり、第一端部６１、第二端部６２および中間部６３より薄膜に成形されている。この外皮層７０は、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（外皮層７０の表面の接線方向）に伸張変形可能とされている。この外皮層７０は、基材６０の外周面に当接した状態で、基材６０の外周側をほぼ全体に亘って被覆している。ただし、外皮層７０は、基材６０に対して非接着に設けられている。
【００７０】
さらに、外皮層７０の軸方向両端側には、周方向に等間隔に６か所の孔が形成されている。この孔は、取付ボルト９０、９１を挿通する孔である。このように、外皮層７０は、上腕本体１４ｂとの間に第一端部６１を挟んだ状態で、且つ、前腕本体１６ｂとの間に第二端部６２を挟んだ状態で、取付ボルト９０、９１により、上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂに固定されている。
【００７１】
この外皮層７０は、予め成形されたフィルム、または、乾燥させた塗料である。外皮層７０としてフィルムを適用した場合には、フィルムの材質は、部分架橋あるいは架橋した各種ゴムで、天然ゴム、ポリブタジエン、ブタジエンースチレン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ニトリルゴム、ポリウレタンなどを適用する。このフィルムからなる外皮層７０の成形方法は、例えば、溶融押出法、インフレーション成形、カレンダー成形などの方法で行う。このように、外皮層７０が予め成形されたフィルムである場合には、外皮層７０の成形が容易にできる。また、外皮層７０として塗料を適用した場合には、塗料の材質は、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、アクリルウレタンなどを適用する。
【００７２】
内皮層８０は、軸方向に亘ってほぼ同一厚みの円筒状からなり、第一端部６１、第二端部６２および中間部６３より薄膜に成形されている。この内皮層８０は、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（内皮層８０の表面の接線方向）に伸張変形可能とされている。この内皮層８０は、基材６０の内周面に当接した状態で、基材６０の内周側をほぼ全体に亘って被覆している。ただし、内皮層８０は、基材６０に対して非接着に設けられている。つまり、内皮層８０は、基材６０が上腕部１４および前腕部１６に直接接触することを防止している。
【００７３】
さらに、内皮層８０の軸方向両端側には、周方向に等間隔に６か所の孔が形成されている。この孔は、取付ボルト９０、９１を挿通する孔である。つまり、内皮層８０は、外皮層７０との間に基材６０を挟んだ状態で、取付ボルト９０、９１により、上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂに固定されている。この内皮層８０は、外皮層７０と同一材質からなる。つまり、内皮層８０は、予め成形されたフィルム、または、乾燥させた塗料である。
【００７４】
ここで、連結部の被覆材５１は、図２、３に示すような形状に形成されて、前腕部１４および上腕部１６に固定される。つまり、前腕部１６が上腕部１４に対して屈曲していない状態において、連結部の被覆材５１は、撓み変形しておらず且つ伸張変形していない状態となる。この状態を、初期状態と称する。従って、前腕部１６が上腕部１４に対して屈曲した場合に、連結部の被覆材５１が、撓み変形および伸張変形することになる。
【００７５】
以上のように形成され且つ固定された連結部の被覆材５１は、前腕部１６が上腕部１４に対して屈曲する場合に、図４に示すように変形する。上腕部１４の下端外周面と前腕部１６の上端外周面との離間距離は、屈曲内側において次第に近接する。そして、中間部６３のうち屈曲内側に位置する部位（図４の左側の部位）は、上腕部１４と前腕部１６との連結部、すなわちフランジ部１４ｃ、１６ｃから遠ざかるように、径方向外方に凸状に変形する。このとき、第一端部６１のうち取付ボルト９０に挟圧されている部位は、上腕部１４に対して多少軸方向にずれることを許容するものの、ほぼ位置決めされている。そして、第一端部６１のうち取付ボルト９０の位置よりも中間部６３寄りの部位が、径方向外方に凹状に変形している。第二端部６２は、第一端部６１と同様である。すなわち、第二端部６２のうち取付ボルト９１に挟圧されている部位は、前腕部１６に対して多少軸方向にずれることを許容するものの、ほぼ位置決めされている。そして、第二端部６２のうち取付ボルト９１の位置よりも中間部６３寄りの部位が、径方向外方に凹状に変形している。
【００７６】
このようになる理由は、次の通りである。連結部の被覆材５１のうち屈曲内側に位置する部位は、最初に、第一端部６１の部分または第一端部６１と中間部６３との結合部位が凹状（連結部に近づく方向）に変形する。同時に、第二端部６２の部分または第二端部６２と中間部６３との結合部位が凹状に変形する。この瞬間、中間部６３は第一端部６１および第二端部６２よりも曲げ剛性が大きく設定されているため、中間部６３は、変形しない。
【００７７】
さらに、上腕部１４と前腕部１６との屈曲角度が大きくなっていくと、中間部６３は、第一端部６１の凹状変形部位または第一端部６１と中間部６３の結合部位を支点として、且つ、第二端部６２の凹状変形部位または第二端部６２と中間部６３の結合部位を支点として、連結部から遠ざかるように径方向外方に凸状に変形する。さらに屈曲角度が大きくなっていくと、中間部６３がさらに連結部から遠ざかる方向に径方向外方に凸状に飛び出すように変形する。
【００７８】
このように、中間部６３が連結部から遠ざかるように径方向外方に凸状に変形することで、仮に人の指等が連結部の被覆材５１付近に位置していたとしても、人の指等が連結部の被覆材５１に挟まれることを防止できる。
【００７９】
一方、上腕部１４の下端外周面と前腕部１６の上端外周面との離間距離は、屈曲外側において次第に遠ざかる。そして、基材６０の屈曲外側に位置する部位（図４の右側の部位）は、基材６０の表面の接線方向に伸張変形する。特に、中間部６３が伸張変形する。この中間部６３の伸張変形と同様に、外皮層７０および内皮層８０も伸張変形する。
【００８０】
以上のように形成され且つ固定された連結部の被覆材５１は、前腕部１６が上腕部１４に対して屈曲する場合に、図４に示すように変形する。中間部６３のうち屈曲内側に位置する部位（図４の左側の部位）は、上腕部１４と前腕部１６との連結部、すなわちフランジ部１４ｃ、１６ｃから遠ざかるように、径方向外方に凸状に変形する。このとき、第一端部６１のうち取付ボルト９０に挟圧されている部位は、上腕部１４に対して多少軸方向にずれることを許容するものの、ほぼ位置決めされている。そして、第一端部６１のうち取付ボルト９０の位置よりも中間部６３寄りの部位が、径方向外方に凹状に変形している。第二端部６２は、第一端部６１と同様である。すなわち、第二端部６２のうち取付ボルト９１に挟圧されている部位は、前腕部１６に対して多少軸方向にずれることを許容するものの、ほぼ位置決めされている。そして、第二端部６２のうち取付ボルト９１の位置よりも中間部６３寄りの部位が、径方向外方に凹状に変形している。また、当然ではあるが、連結部の被覆材５１は上腕部１４と前腕部１６の連結部を全周に亘って被覆していることから、当該連結部に人の指等が巻き込まれることを防止できる。
【００８１】
また、中間部６３は、第一端部６１および第二端部６２と同一材質により形成され、第一端部６１および第二端部６２の厚みより厚く形成した。これにより、確実に且つ容易に、中間部６３の曲げ剛性を第一端部６１および第二端部６２の曲げ剛性より大きく設定することができる。
【００８２】
また、連結部の被覆材５１は、外皮層７０を備える構成とした。外皮層７０を備えることにより、基材６０を外部から保護することができる。さらに、外皮層７０および内皮層８０を上腕部１４および前腕部１６へ固定することにより、間接的に基材６０を上腕部１４および前腕部１６へ取り付けることができる。従って、連結部の被覆材５１の上腕部１４および前腕部１６への取付性を容易にすることができる。
【００８３】
さらに、外皮層７０は、基材６０に対して非接着に設けた。これにより、外皮層７０と基材６０とが自由に独立して伸縮することができる。つまり、外皮層７０と基材６０との伸び率が異なるとしても、相互に影響を受けることがないようにできる。
【００８４】
また、連結部の被覆材５１は、内皮層８０を備える構成とした。内皮層８０により、基材６０を上腕部１４と前腕部１６との駆動機構に直接接触することを防止できる。さらに、外皮層７０および内皮層８０により基材６０を挟むように非接着で設けた。これにより、外皮層７０および内皮層８０により、確実に、基材６０を位置決めした状態で、上腕部１４および前腕部１６へ取り付けることができる。つまり、連結部の被覆材５１の取付性をより容易にすることができる。
【００８５】
また、連結部の被覆材５１は、ほぼ円筒状に形成し、且つ、位相によって異なる形状ではない（異方性がない）ため、連結部の被覆材５１を上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂに対して取付性が良好となる。
【００８６】
また、第一端部６１、第二端部６２および中間部６３の外側表面は、滑らかな連続的な曲面に形成している。特に、中間部６３は、第一端部６１から第二端部６２までを結ぶ線を、上腕部１４と前腕部１６との最大屈曲状態に比べて緩やかな凹凸状に形成している。これにより、意匠性が良好となり、人間共存型ロボットの関節部に適用した場合に、人間が当該関節部に接触した場合に、実際の人に接触した場合と同様の感覚を得ることができる。
【００８７】
また、基材６０の材質を上述したように、高分子発泡体、高分子ゲル状材料または軟質ゴム系材料からなるようにした。これにより、中間部６３と第一端部６１、または、中間部６３と第二端部６１との曲げ剛性の差を確実に有するようにできる。さらに、連結部の被覆材５１に人が接触した場合に人に対して確実に柔軟な感触を与えることができるため、人間共存型ロボットの関節部として非常に有効である。
【００８８】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の連結部の被覆材１５１について図５を参照して説明する。図５は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材１５１のみを断面にした状態を示す。
【００８９】
図５に示すように、第二実施形態の連結部の被覆材１５１は、第一実施形態の連結部の被覆材５１に対して、以下の点において相違する。第一実施形態において、基材６０と外皮層７０を非接着とし、基材６０と内皮層８０とを非接着とした。第二実施形態の連結部の被覆材５１は、基材６０と外皮層７０とを接着し、且つ、基材６０と内皮層８０とを接着することにしている。また、第一実施形態における取付ボルト９０、９１を、クランプ部材１９０、１９１に置換している。
【００９０】
クランプ部材１９０、１９１は、リング状からなり、外皮層７０の外周面を全周に亘って径方向内方に締め付けることができる部材である。これにより、連結部の被覆材５１の両端を、上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂのそれぞれに固定することができる。このように、第一実施形態における取付ボルト９０、９１をクランプ部材１９０、１９１に置換したとしても、同様の効果を奏する。
【００９１】
また、基材６０と外皮層７０および内皮層８０とを接着している。これにより、基材６０、外皮層７０および内皮層８０が、一体部材となるため、上腕部１４および前腕部１６へ容易に固定することができる。また、基材６０と外皮層７０との間、および、基材６０と内皮層８０との間で擦れることもないため、基材６０、外皮層７０および内皮層８０の摩耗による劣化を低減できる。
【００９２】
＜第三実施形態＞
第三実施形態の連結部の被覆材２５１について図６を参照して説明する。図６は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材２５１のみを断面にした状態を示す。
【００９３】
図６に示すように、第三実施形態の連結部の被覆材２５１は、第一実施形態の連結部の被覆材５１に対して、外皮層７０および内皮層８０を取り除いたものとなる。基材６０そのものがある程度の破損強度を有する場合には、基材６０が径方向外方および径方向内方に直接露出するようにすることもできる。この場合には、基材６０そのものが、上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂに直接固定されることになる。この場合には、部品点数の低減を図ることができる。
【００９４】
＜第四実施形態＞
第四実施形態の連結部の被覆材３５１について図７を参照して説明する。図７は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材３５１のみを断面にした状態を示す。
【００９５】
図７に示すように、第四実施形態の連結部の被覆材３５１は、第一実施形態の連結部の被覆材５１に対して、中間部３６３が相違する。第一実施形態において、中間部６３は、周方向全周に亘って同一形状として形成した。これに対して、第四実施形態における中間部３６３は、屈曲内側に位置する部位を第一実施形態において説明した外側凸状形状とし、屈曲外側に位置する部位を同一の厚みとなるように形成している。そして、中間部３６３における屈曲内側と屈曲外側とをつなぐ部位は、連続的に変化している。つまり、中間部３６３の屈曲内側に位置する部位から、中間部３６３の屈曲外側に位置する部位に行くにつれて、徐々に径方向外方への突出量が小さくなるようにしている。
【００９６】
これにより、中間部３６３は、屈曲内側において、第一端部６１および第二端部６２より曲げ剛性が大きく設定されており、屈曲外側において、第一端部６１および第二端部６２の曲げ剛性と同一に設定されている。そして、中間部３６３の屈曲外側に位置する部位は、第一実施形態の中間部６３に比べて厚みが小さいため、伸張性が良好となる。従って、屈曲外側の中間部３６３は、より確実に伸張変形できるようになる。つまり、中間部３６３のうち屈曲内側と屈曲外側のそれぞれにおいて、それぞれに適切な機能を発揮できる構成とすることができる。
【００９７】
なお、中間部３６３の屈曲外側に位置する部位の曲げ剛性は、第一端部６１および第二端部６２の曲げ剛性よりも小さくてもよい。屈曲外側においては、屈曲内側において生じる問題が生じないためである。
【００９８】
＜第五実施形態＞
第五実施形態の連結部の被覆材４５１について図８を参照して説明する。図８は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材４５１のみを断面にした状態を示す。
【００９９】
第五実施形態の連結部の被覆材４５１は、第一実施形態の連結部の被覆材５１に対して、中間部４６３のみ相違する。第一実施形態における中間部６３の外側面は、軸方向両端から軸方向中央部に行くに従って滑らかな凸状とした。これに対して、第五実施形態の中間部４６３は、図８に示すように、軸方向両端と軸方向中央部との間に段差を有する凸状とした。このように、中間部４６３の外周面が段差を有する凸状としても、中間部６３の外周面を滑らかとすることによる効果を除いて、同様の効果を奏する。
【０１００】
＜第六実施形態＞
第六実施形態の連結部の被覆材５５１について図９を参照して説明する。図９は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材５５１のみを断面にした状態を示す。
【０１０１】
第六実施形態の連結部の被覆材５５１は、第五実施形態の連結部の被覆材４５１に対して、中間部５６３のみ相違する。第六実施形態における中間部５６３は、第五実施形態における中間部４６３の外側面形状と内周面形状を逆にしたものに相当する。つまり、中間部５６３の外周面は、軸方向に亘って同一径とし、中間部５６３の内周面は、軸方向両端から軸方向中央部に行くに従って径方向内方に凸状に形成されている。ただし、中間部５６３の軸方向各位置における厚みは、第五実施形態の中間部４６３の軸方向各位置における厚みと同一である。この場合も、実質的に第五実施形態による効果を同一の効果を奏する。なお、同様に、第一実施形態から第四実施形態の中間部における内周面形状と外周面形状とを逆にすることもできる。
【０１０２】
＜第七実施形態＞
第七実施形態の連結部の被覆材６５１について図１０を参照して説明する。図１０は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材６５１のみを断面にした状態を示す。
【０１０３】
第七実施形態の連結部の被覆材６５１は、第五実施形態の連結部の被覆材４５１に対して、第二端部６６２および中間部６６３が相違する。第七実施形態における第二端部６６２は、第五実施形態における第二端部６２より厚みが厚くなっている。具体的には、第二端部６６２は、中間部４６３のうち厚みが厚い部位と同一の厚みとしている。また、中間部６６３は、軸方向一方端（図１０の上端）から軸方向中央部に行くに従って厚みが厚くなるように形成されている。そして、中間部６６３は、軸方向中央部から軸方向他方端（図１０の下端）に亘って、同一の厚みとしている。
【０１０４】
この場合であっても、中間部６６３の屈曲内側に位置する部位は、第一実施形態にて説明したように、連結部から遠ざかるように径方向外方に凸状に撓み変形する。ただし、第一実施形態から第六実施形態のように、中間部の軸方向両端が軸方向中央部よりも曲げ剛性が小さくなるようにすることが望ましい。
【０１０５】
＜その他＞
上記各実施形態においては、肘関節部２５に連結部の被覆材５１等を適用した場合について説明した。この他に、屈曲する二部材の連結部を被覆するものであれば適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の連結部の被覆材は、特に、人間と接触する人間共存型ロボットの関節部に適用することが効果的である。その他、関節部でなくても、伸張性および意匠性を必要とするものに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】ロボット１の正面図である。
【図２】第一実施形態：肘関節部２５を正面（図１の正面）から見た図であって、連結部の被覆材５１のみを断面にした状態を示す。
【図３】図２の右側面図であって、連結部の被覆材５１のみを断面にした状態を示す。
【図４】図３に示す状態から、前腕部１６を上腕部１４に対して約４５°遥動させた状態を示す図である。
【図５】第二実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材１５１のみを断面にした状態を示す。
【図６】第三実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材２５１のみを断面にした状態を示す。
【図７】第四実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材３５１のみを断面にした状態を示す。
【図８】第五実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材４５１のみを断面にした状態を示す。
【図９】第六実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材５５１のみを断面にした状態を示す。
【図１０】第七実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材６５１のみを断面にした状態を示す。
【符号の説明】
【０１０８】
１：ロボット
１１：脚部、 １２：胴体部、 １３：頭部、 １３ａ、１３ｂ：視覚センサ
１４、１５：上腕部、 １６、１７：前腕部、 １８、１９：手部
１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ：接触センサ
２１：腰部、 ２２：首関節部、 ２３、２４：肩関節部、 ２５、２６：肘関節部
５１、５２：連結部の被覆材
６０：基材、 ６１：第一端部、 ６２：第二端部、 ６３：中間部
７０：外皮層、 ８０：内皮層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一部材と該第一部材に対して屈曲可能に連結される第二部材との連結部を被覆する連結部の被覆材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屈曲可能に連結される二部材の連結部として、例えば、人型ロボットの関節部がある。このような関節部に、人の指等が巻き込まれることを防止するために、関節部を被覆する被覆材が用いられている。例えば、特開2007-105803号公報（特許文献１）に記載のロボットの関節部に適用される被覆材は、樹脂やゴムなどにより蛇腹形状に形成されている。
【０００３】
しかし、特許文献１に記載の被覆材は、関節部が蛇腹形状となると、見栄えが良くない（意匠性に欠ける）。これを解決するために、例えば、特開2005-161438号公報（特許文献２）に記載されたものがある。特許文献２に記載の被覆材は、伸縮性布製カバー部材を適用している。これにより、確かに、意匠性が良好となる。
【特許文献１】特開２００７−１０５８０３号公報
【特許文献２】特開２００５−１６１４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の蛇腹状の被覆材では、意匠性の問題に加えて、以下の問題も生じる。すなわち、蛇腹状の被覆材では、被覆材の内部の人の指等が侵入することを防止できるが、蛇腹状の被覆材そのものに挟まれてしまうおそれがある。例えば、蛇腹状の谷部に人の指が入り込んだ状態で、蛇腹状の隣り合う山部が近接するように変形すると、人の指が蛇腹状の被覆材に挟まれることになる。
【０００５】
特許文献２に記載の伸縮性布製カバー部材では、確かに意匠性が良好になるが、特許文献１同様に、当該被覆材そのものに人の指が挟まれるおそれがある。例えば、第一部材と第二部材とが屈曲角度が小さくなるように屈曲する際には、伸縮性布製カバーからなる被覆材が、連結部に近づくように、凹状に変形する。つまり、この凹状となる部分に人の指が位置していると、人の指が被覆材そのものに挟まれるおそれがある。
【０００６】
このような問題は、特に、第一部材および第二部材への被覆材の取付初期状態から、第一部材と第二部材との屈曲角度が小さくなる方向へ大角度変化する場合には、顕著に表れる。例えば、被覆材の取付初期状態における第一部材と第二部材との屈曲角度を１８０°（第一部材と第二部材とが一直線上）とすると、その状態から４５°以上内側に屈曲する場合には、上記問題が生じるおそれがある。例えば、人型ロボットにおいて、肘関節、手首関節、首関節、膝関節、股関節、足首関節などにおいては、その可能性が高い。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、連結部に巻き込まれることを被覆材により防止しつつ、第一部材と第二部材とが屈曲した際にその被覆材そのものに挟まれることを防止できる連結部の被覆材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】
【０００８】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【０００９】
（手段１）手段１に係る連結部の被覆材は、
第一部材と該第一部材に対して屈曲可能に連結される第二部材との連結部を被覆する連結部の被覆材であって、
可撓性を有し、撓み変形可能となるように前記第一部材の所定位置に取り付けられる第一端部と、
可撓性を有し、撓み変形可能となるように前記第一部材の所定位置から離間して位置する前記第二部材の所定位置に取り付けられる第二端部と、
可撓性を有し、前記第一端部と前記第二端部とに一体的に結合され、前記連結部を被覆し且つ前記連結部から離隔可能に設けられる中間部と、
を備え、
前記中間部の曲げ剛性は、全体に亘って、前記第一端部の曲げ剛性より大きく設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、前記中間部が前記連結部から遠ざかるように凸状に変形することを特徴とする。
【００１０】
これにより、第一部材と第二部材とが屈曲する場合に、中間部は、連結部から遠ざかるように凸状に変形する。具体的には、以下の通りである。第一部材および第二部材への被覆材の取付初期状態から、第一部材と第二部材との屈曲角度が小さくなる方向へ屈曲する場合には、最初に、第一端部の部分または第一端部と中間部との結合部位が凹状（連結部に近づく方向）に変形する。この瞬間、中間部は第一端部よりも曲げ剛性が大きく設定されているため、中間部は、変形しない。さらに第一部材と第二部材との屈曲角度が大きくなっていくと、中間部は、第一端部の凹状変形部位または第一端部と中間部の結合部位を支点として、連結部から遠ざかるように凸状に変形する。さらに屈曲角度が大きくなっていくと、中間部がさらに連結部から遠ざかる方向に凸状に飛び出すように変形する。
【００１１】
このように、中間部が連結部から遠ざかるように凸状に変形することで、仮に人の指等が被覆材付近に位置していたとしても、人の指等が被覆材に挟まれることを防止できる。また、当然ではあるが、被覆材は連結部を被覆していることから、連結部に人の指等が巻き込まれることを防止できる。
【００１２】
（手段２）手段１の連結部の被覆材において、
前記中間部の曲げ剛性は、前記第一端部の曲げ剛性より大きく、且つ、前記第二端部の曲げ剛性より大きく設定されているとよい。
【００１３】
第一部材および第二部材への被覆材の取付初期状態から、第一部材と第二部材との屈曲角度が小さくなる方向へ屈曲する場合には、最初に、第一端部の部分または第一端部と中間部との結合部位が凹状（連結部に近づく方向）に変形する。同時に、第二端部の部分または第二端部と中間部との結合部位が凹状（連結部に近づく方向）に変形する。この瞬間、中間部は第一端部および第二端部よりも曲げ剛性が大きく設定されているため、中間部は、変形しない。さらに第一部材と第二部材との屈曲角度が大きくなっていくと、中間部は、第一端部の凹状変形部位または第一端部と中間部の結合部位を支点として、さらに第二端部の凹状変形部位または第二端部と中間部の結合部位を支点として、連結部から遠ざかるように凸状に変形する。さらに屈曲角度が大きくなっていくと、中間部がさらに連結部から遠ざかる方向に凸状に飛び出すように変形する。このように、より安定して、中間部が連結部から遠ざかるように（外側に）凸状に撓み変形できる。
【００１４】
（手段３）手段１の連結部の被覆材において、
前記中間部は、前記第一端部と同一材質により形成され、前記第一端部の厚みより厚く形成されているとよい。
これにより、確実に且つ容易に、中間部の曲げ剛性を第一端部の曲げ剛性より大きく設定することができる。
【００１５】
（手段４）手段２に記載の連結部の被覆材において、
前記中間部は、前記第一端部および前記第二端部と同一材質により形成され、前記第一端部および前記第二端部の厚みより厚く形成されているとよい。
これにより、確実に且つ容易に、中間部の曲げ剛性を第一端部および第二端部の曲げ剛性より大きく設定することができる。
【００１６】
（手段５）手段１〜４の何れかに記載の連結部の被覆材において、
可撓性を有し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の外側面を被覆し、前記第一部材および前記第二部材に固定される外皮層をさらに備えるようにしてもよい。
【００１７】
ここで、中間部の外側面とは、中間部のうち連結部とは反対側の面である。つまり、中間部の外側面は、中間部のうち露出する面である。そして、外皮層により、第一端部、第二端部および中間部を外部から保護することができる。さらに、外皮層を第一部材または第二部材へ固定することにより、間接的に第一端部、第二端部を第一部材または第二部材へ取り付けることができる。つまり、被覆材の取付性を容易にすることができる。
【００１８】
（手段６）手段５に記載の連結部の被覆材において、
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部に対して非接着に設けられるようにしてもよい。
【００１９】
これにより、外皮層と、第一端部、第二端部および中間部からなる一体部材とが自由に伸縮することができる。つまり、外皮層と上記一体部材との伸び率が異なるとしても、相互に影響を受けることがないようにできる。
【００２０】
（手段７）手段６に記載の連結部の被覆材において、
可撓性を有し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の内側面を被覆し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部に対して非接着に設けられ、且つ、前記第一部材および前記第二部材に固定される内皮層をさらに備えるようにしてもよい。
【００２１】
ここで、中間部の内側面とは、中間部のうち連結部に対向する面である。つまり、中間部の内側面は、中間部のうち露出しない側の面である。そして、この内皮層により、第一端部、第二端部および中間部を連結部に直接接触することを防止できる。さらに、外皮層および内皮層により、第一端部、第二端部および中間部からなる一体部材を挟むように非接着で設けられる。従って、外皮層および内皮層により、確実に、上記一体部材を位置決めした状態で、第一部材および第二部材へ取り付けることができる。つまり、被覆材の取付性を容易にすることができる。
【００２２】
（手段８）手段５に記載の連結部の被覆材において、
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の少なくとも何れかに接着して設けられるようにしてもよい。
【００２３】
これにより、外皮層と、第一端部、第二端部および中間部からなる一体部材とが、一体として取り扱うことができる。従って、この一体接着部品を第一部材および第二部材へ取り付けることが容易となる。
【００２４】
（手段９）手段１〜８の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記連結部の被覆材を撓み変形していない状態における前記第一部材と前記第二部材との相対的な状態を、初期状態と定義した場合に、
前記第一端部は、前記第一部材のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に取り付けられ、
前記第二端部は、前記第二部材のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に取り付けられるようにするとよい。
【００２５】
これにより、確実に上記効果を発揮できる。なお、本手段における「初期状態から屈曲内側となる位置」は、実質的に、上述した「第一部材および第二部材への被覆材の取付初期状態から、第一部材と第二部材との屈曲角度が小さくなる方向へ屈曲する場合の位置」に相当する。
【００２６】
（手段１０）手段１に記載の連結部の被覆材において、
前記第一部材および前記第二部材は、軸状部材からなり、
前記第一端部は、筒状からなり、前記第一部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記第二端部は、筒状からなり、前記第二部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記中間部は、筒状からなり、
前記中間部の曲げ剛性は、前記中間部の全周に亘って、前記第一端部の曲げ剛性より大きく設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、前記中間部が前記連結部から遠ざかるように凸状に変形するようにしてもよい。
【００２７】
これにより、第一部材および第二部材が軸状部材の場合に、確実に、連結部を被覆することができる。さらに、第一部材と第二部材とが屈曲した際に、全周のどの位置の中間部も連結部から遠ざかるように凸状に変形することになる。これにより、被覆材に人の指等が挟まれることを防止できる。
【００２８】
ここで、上記においては、中間部と第一端部との関係のみについて定義したが、第二端部との関係についても追加することができる。この場合は、以下のような構成となる。
【００２９】
つまり、上記構成に加えて、前記中間部の曲げ剛性は、前記中間部の全周に亘って、前記第二端部の曲げ剛性より大きく設定されるようにしてもよい。この場合、第一部材と第二部材とが屈曲した際に、より確実に、全周のどの位置の中間部も連結部から遠ざかるように凸状に変形することになる。これにより、被覆材に人の指等が挟まれることを防止できる。
【００３０】
（手段１１）手段１に記載の連結部の被覆材において、
前記第一部材および前記第二部材は、軸状部材からなり、
前記第一端部は、筒状からなり、前記第一部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記第二端部は、筒状からなり、前記第二部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記中間部は、筒状からなり、
前記連結部の被覆材を撓み変形していない状態における前記第一部材と前記第二部材との相対的な状態を、初期状態と定義した場合に、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第一端部のうち前記屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性より大きく設定され、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第一端部のうち前記屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性以下に設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、少なくとも前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位が、前記連結部から遠ざかるように凸状に変形するようにしてもよい。
【００３１】
これにより、中間部のうち初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位が、凸状に変形することで、当該部位において人の指等が挟み込まれることを防止できる。ところで、中間部のうち初期状態から屈曲外側となる部位は、中間部は初期状態から第一端部および第二端部に引っ張られる方向に変形する。つまり、屈曲外側の中間部は、伸張しようとする。そこで、屈曲外側の中間部は、第一端部の曲げ剛性以下に設定することで、伸張変形する際の撓み変形を容易にしている。このように、中間部のうち屈曲内側と屈曲外側のそれぞれにおいて、それぞれに適切な機能を発揮できる構成とすることができる。
【００３２】
ここで、上記においては、中間部と第一端部との関係のみについて定義したが、第二端部との関係についても追加することができる。この場合は、以下のような構成となる。
【００３３】
つまり、上記構成に加えて、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第二端部のうち前記屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性より大きく設定され、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第二端部のうち前記屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性以下に設定されるようにしてもよい。
【００３４】
これにより、中間部のうち初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位が、凸状に変形することで、より確実に、当該部位において人の指等が挟み込まれることを防止できる。
【００３５】
（手段１２）手段１〜１１の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の外側表面は、滑らかな連続的な曲面に形成されているとよい。
【００３６】
これにより、意匠性が良好となり、人間共存型ロボットの関節部に適用した場合に、人間が当該関節部に接触した場合に、実際の人に接触した場合と同様の感覚を得ることができる。
【００３７】
（手段１３）手段１〜１２の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記中間部は、前記第一端部から前記第二端部までを結ぶ線を、前記第一部材と前記第二部材との最大屈曲状態に比べて同一またはより緩やかな凹凸状、もしくは、直線状に形成されているようにしてもよい。
【００３８】
ここで、第一部材と第二部材との最大屈曲状態とは、第一部材と第二部材との屈曲角度が最大角度、すなわち、第一部材のうち第一端部が取り付けられる所定位置、連結部、第二部材のうち第二端部が取り付けられる所定位置のなす角度が、最も小さくなる状態を意味する。つまり、中間部のうち第一端部から第二端部までを結ぶ線が凹凸状とした場合には、当該線の凹凸状が、第一部材と第二部材との最大屈曲状態における曲げ角度よりも緩やかな状態、もしくは、当該最大屈曲状態における曲げ角度と同一の状態であるとしている。または、当該線が、直線状としている。
【００３９】
つまり、中間部は、滑らかな曲線状または直線状に形成されていることになる。これにより、意匠性が良好となり、人間共存型ロボットの関節部に適用した場合に、人間が当該関節部に接触した場合に、実際の人に接触した場合と同様の感覚を得ることができる。
【００４０】
（手段１４）手段１〜１３の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部は、表面の接線方向に伸張変形可能であるとよい。
【００４１】
これにより、連結部の屈曲角度が被覆材の取付初期状態から大きくなる方向に屈曲した場合に対応できる。この場合にも、意匠性を良好とすることができる。特に、被覆材を筒状にする場合には、屈曲外側に位置する中間部がその表面の接線方向に伸張変形可能とすることで、中間部は、確実に、連結部の屈曲外側を確実に被覆することができる。
【００４２】
（手段１５）手段１〜１４の何れかに記載の連結部の被覆材において、
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部は、高分子発泡体、高分子ゲル状材料または軟質ゴム系材料からなるようにするとよい。
これにより、上述した、中間部と第一端部、または、中間部と第二端部との曲げ剛性の差を確実に有するようにできる。さらに、被覆材に人が接触した場合に人に対して確実に柔軟な感触を与えることができるため、人間共存型ロボットの関節部に適用した場合に有効である。
【００４３】
（手段１６）手段５に記載の連結部の被覆材において、
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部より薄膜に成形されたフィルムまたは乾燥させた塗料としてもよい。
これにより、確実に薄膜の外皮層を形成することができる。さらに、表面の接線方向に伸張変形可能な外皮層を形成することができる。
【００４４】
（手段１７）手段７に記載の連結部の被覆材において、
前記内皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部より薄膜に成形されたフィルムまたは乾燥させた塗料としてもよい。
これにより、確実に薄膜の内皮層を形成することができる。さらに、表面の接線方向に伸張変形可能な内皮層を形成することができる。
【００４５】
（手段１８）手段１〜１７の何れかに記載の連結部の被覆材において、ロボットの関節部の被覆材に適用されるようにしてもよい。
特に、ロボットのうち人間共存型ロボットに適用することができる。ここで、人間共存型ロボットの関節部には、高い意匠性が要求されると共に、人が接触することがあるため、特に上述した問題が生じる。つまり、人間共存型ロボットの関節部に本発明の被覆材を適用することで、要求される高い意匠性、連結部への人の指等の高い巻き込み防止機能、被覆材への人の指等の高い挟み防止機能を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の連結部の被覆材を、人間共存型ロボットのうち特に介護用ロボットの関節部に適用した場合について図面を参照しつつ説明する。
【００４７】
＜第一実施形態＞
（ロボットの全体構成）
まず、ロボット１の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、ロボット１の正面図である。本実施形態のロボット１は、人間共存型ロボットのうち介護用ロボットであり、主として、被介護者である人間を抱きかかえて移動することを可能とするロボットである。例えば、ロボット１は、ベッドに座っている被介護者を、車いすへ移動させることを可能とする。つまり、ロボット１は、ベッドに座っている被介護者を抱きかかえ、被介護者を抱きかかえた状態でベッドから車いすまで移動し、被介護者を車いすに着座させる動作を行う。
【００４８】
図１に示すように、ロボット１は、脚部１１、胴体部１２、頭部１３、左右の上腕部１４、１５、左右の前腕部１６、１７、左右の手部１８、１９と、関節部としての、腰部２１、首関節部２２、肩関節部２３、２４、肘関節部２５、２６とから構成される。
【００４９】
脚部１１は、車輪（図示せず）を備えており、床上を自由に移動可能な構成からなる。胴体部１２は、脚部１１に対してロボット１の前後に揺動可能となるように、腰関節部２１により脚部１１と連結されている。頭部１３は、胴体部１２に対して上下左右に首振り可能となるように、首関節部２２により胴体部１２と連結されている。頭部１３には、視覚センサ１３ａ、１３ｂが取り付けられている。
【００５０】
上腕部１４、１５は、胴体部１２に対してロボット１の左右に揺動可能で且つ上腕軸回りに回転可能となるように、肩関節部２３、２４により胴体部１２と連結されている。この上腕部１４、１５の表面には、接触センサ１４ａ、１５ａが取り付けられている。つまり、接触センサ１４ａは、右上腕部１４に接触する外力の大きさを検出することができ、接触センサ１５ａは、左上腕部１５に接触する外力の大きさを検出することができる。
【００５１】
前腕部１６、１７は、上腕部１４、１５に対して、ロボット１の前後に揺動可能となるように、肘関節部２５、２６により上腕部１２、１３に連結されている。この前腕部１６、１７の表面には、接触センサ１６ａ、１７ａが取り付けられている。つまり、接触センサ１６ａは、右前腕部１６に接触する外力の大きさを検出することができ、接触センサ１７ａは、左前腕部１７に接触する外力の大きさを検出することができる。左右の手部１８、１９は、前腕部１６、１７の先端側に固定されている。
【００５２】
そして、上腕部１４と前腕部１６との間の肘関節部２５、および、上腕部１５と前腕部１７との間の肘関節部２６に、本発明の連結部の被覆材５１、５２が配置されている。つまり、連結部の被覆材５１、５２は、第一部材としての上腕部１４、１５と、上腕部１４、１５に対して屈曲可能に連結される第二部材としての前腕部１６、１７との連結部である肘関節部２５、２６を被覆している。
【００５３】
（連結部の被覆材５１の構成およびその周囲の構成）
連結部の被覆材５１およびその周囲の構成について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、肘関節部２５を正面（図１の正面）から見た図であって、連結部の被覆材５１のみを断面にした状態を示す。図３は、図２の右側面図であって、連結部の被覆材５１のみを断面にした状態を示す。図４は、図３に示す状態から、前腕部１６を上腕部１４に対して約４５°遥動させた状態を示す図である。
【００５４】
（上腕部１４および前腕部１６の詳細構成）
まず、第一部材としての上腕部１４と第二部材としての前腕部１６の詳細について、図２および図３を参照して説明する。上腕部１４は、円筒状の上腕本体１４ｂと、一対のフランジ部１４ｃとを備えている。上腕本体１４ｂの上端は、肩関節部２３により胴体部１２の右上端に連結されている。一対のフランジ部１４ｃは、上腕本体１４ｂの下端から下方に突出するように、且つ、図２の左右に対向するように設けられている。この一対のフランジ部１４ｃは、平面状からなり、一対のフランジ部１４ｃの図３の下側外周縁は、楕円弧に近似した形状に形成されている。さらに、一対のフランジ部１４ｃには、それぞれ円形孔１４ｄが同軸状に形成されている。また、図示しないが、上腕本体１４ｂの内部には、肩関節部２３にて連結された駆動機構が収容されている。
【００５５】
前腕部１６は、円筒状の前腕本体１６ｂと、一対のフランジ部１６ｃとを備えている。一対のフランジ部１６ｃは、前腕本体１６ｂの図２、３の上端から上方に突出するように、且つ、図２の左右に対向するように設けられている。この一対のフランジ部１６ｃは、平面状からなり、一対のフランジ部１６ｃの図３の上側外周縁は、楕円弧に近似した形状に形成されている。さらに、一対のフランジ部１６ｃには、それぞれ円形孔１６ｄが同軸状に形成されている。また、前腕部１６の一対のフランジ部１６ｃの内側面の離間距離は、上腕部１４の一対のフランジ部１４ｃの外側面の離間距離とほぼ同一に形成されている。そして、前腕部１６の一対のフランジ部１６ｃの円形孔１６ｄが、上腕部１４の一対のフランジ部１４ｃの円形孔１４ｄと同軸状に位置するように、両フランジ部１４ｃ、１６ｃが連結されている。また、図示しないが、前腕本体１６ｂの内部には、上腕本体１４ｂの内部に収容されている駆動機構に連結された駆動機構が収容されている。さらに、一対のフランジ部１４ｂおよび一対のフランジ部１６ｂの対向空間には、上腕部１４の駆動機構と前腕部１６の駆動機構との連結部が配置されている。
【００５６】
そして、この駆動機構を駆動させることにより、円形孔１４ｄ、１６ｃの中心軸を中心に、前腕部１６が上腕部１４に対して遥動する。ただし、遥動範囲は、図３に示すように、上腕部１４の上腕本体１４ｂと前腕部１６の前腕本体１６ｂが同軸状となる位置から、上腕本体１４ｂの中心軸と前腕本体１６ｂの中心軸とが直交する位置までの約９０°となる。つまり、上腕本体１４ｂと前腕本体１６ｂとが同軸状に位置する状態を初期状態とした場合に、前腕部１６を上腕部１４に対して屈曲すると、図３の左側が屈曲内側となり、図３の右側が屈曲外側となる。
【００５７】
（連結部の被覆材５１の概略構成）
続いて、連結部の被覆材５１の概略構成について説明する。ここでは、連結部の被覆材５１についてのみ説明するが、左上腕部１５と左前腕部１７との連結部を被覆する被覆材５２は、連結部の被覆材５１と同一構成であるため、説明を省略する。
【００５８】
連結部の被覆材５１は、筒状に形成されている。この連結部の被覆材５１の筒状一端が、上腕部１４の上腕本体１４ｂの下端外周面に固定されている。一方、連結部の被覆材５１の筒状他端が、前腕部１６の前腕本体１６ｂの上端外周面に固定されている。つまり、連結部の被覆材５１は、上腕本体１４ｂの下端と前腕本体１６ｂの上端との間を全周に亘って被覆している。従って、連結部の被覆材５１は、一対のフランジ部１４ｃ、１６ｃおよびフランジ部１４ｃ、１６ｃの対向空間を被覆している。
【００５９】
そして、前腕部１６は上腕部１４に対して屈曲可能であるため、連結部の被覆材５１は、上腕部１４と前腕部１５との相対的な動作に応じて伸張変形および撓み変形する。具体的には、連結部の被覆材５１のうち屈曲外側に位置する部位、すなわち、図３、４の右側に位置する部位は、筒軸方向に伸張変形する。一方、連結部の被覆材５１のうち屈曲内側に位置する部位、すなわち、図３、４の左側に位置する部位は、撓み変形する。つまり、前腕部１６が上腕部１４に対して相対移動する場合であっても、連結部の被覆材５１は、肘関節部２５を全周に亘って完全に被覆している。従って、この連結部の被覆材５１により、介護用ロボットが人間に接触した場合に、肘関節部２５、２６を構成する内部装置に人間が接触することを防止できる。
【００６０】
（連結部の被覆材５１の詳細構成）
連結部の被覆材５１の詳細構成について説明する。連結部の被覆材５１は、基材６０と、外皮層７０と、内皮層８０とから構成されている。
【００６１】
基材６０は、筒状に形成されている。基材６０は、筒軸方向（基材６０の表面の接線方向）に伸張変形可能であって、且つ、可撓性を有する。この基材６０は、高分子発泡体、高分子ゲル材料または軟質ゴム系材料により形成されている。
【００６２】
ここで、基材６０に適用される高分子発泡体としては、ゴム、エラストマー、合成樹脂の材料からなる発泡体であるが、特に限定されるものではない。具体的には、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム(ＣＲ)、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンーブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ノルボルネンゴム（ＮＯＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、臭素化ブチルゴム（ＢＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（ＣＩＩＲ）、アクリロニトリルーイソプレン共重合体（ＮＩＲ）、エチレンープロピレンージエンゴム（ＥＰＤＭ）等の加硫ゴム、スチレンーブタジエンースチレン・ブロック共重合体（ＳＢＳ）、ポリエステル系、ウレタン系、オレフィン系等の熱可塑性エラストマー、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、エチレンー酢ビ共重合体（ＥＶＡ）、１,２-ポリブタジエン（ＲＢ）、ポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、アクリロニトリルーブタジエンースチレン共重合体（ＡＢＳ）等の合成樹脂などがある。積層構造の基材３１に用いる際にはポリウレタン（ＰＵ）等が好適に用いられる。
【００６３】
また、基材６０に適用される高分子ゲル材料としては、シリコンゲルなどが好適に用いられる。また、基材６０に適用される軟質ゴム系材料としては、上述した高分子発泡体のうちのゴム材料が好適に用いられる。
【００６４】
基材６０は、詳細には、第一端部６１と、第二端部６２と、中間部６３とを備え、これらが一体に形成されている。第一端部６１は、ほぼ同一厚みの円筒状からなる。第一端部６１は、上記材質からなるので、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（第一端部６１の表面の接線方向）に伸張変形可能となる。そして、第一端部６１は、後述する外皮層７０および内皮層８０を介し、取付ボルト９０により、第一部材としての上腕本体１４ｂの下端外周面に全周に亘って取り付けられている。この第一端部６１は、図２、３の上端側に開口するように、周方向に等間隔に６か所の切欠６１ａが形成されている。この切欠６１ａの部分に、取付ボルト９０が挿入されている。
【００６５】
第二端部６２は、ほぼ同一厚みの円筒状からなる。第二端部６２は、上記材質からなるので、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（第二端部６２の表面の接線方向）に伸張変形可能となる。そして、第二端部６２は、後述する外皮層７０および内皮層８０を介し、取付ボルト９１により、第二部材としての前腕本体１６ｂの上端外周面に全周に亘って取り付けられている。なお、第二端部６２が取り付けられる前腕本体１６ｂの上端外周面は、第一端部６１が取り付けられる上腕本体１４ｂの下端外周面から離間して位置している。この第二端部６２は、図２、３の下端側に開口するように、周方向に等間隔に６か所の切欠６２ａが形成されている。この切欠６２ａの部分に、取付ボルト９０が挿入されている。
【００６６】
中間部６３は、円筒状からなり、軸方向両端部から軸方向中央部に行くにつれて厚みが徐々に厚くなる形成されている。中間部６３の軸方向両端部の厚みは、第一端部６１および第二端部６２の厚みとほぼ同一である。つまり、中間部６３の軸方向中央部の厚みは、第一端部６１および第二端部６２の厚みよりも厚く形成されている。具体的には、中間部６３の内周面は、軸方向に亘って同一径となるように形成されており、中間部６３の内周面の内径は、第一端部６１および第二端部６２の内周面と同一径となるように形成されている。一方、中間部６３の外周面は、軸方向両端部から軸方向中央部に行くに従って径方向外方に凸状に形成されている。
【００６７】
つまり、中間部６３の外周面の外径は、その軸方向両端部において、第一端部６１および第二端部６２の外径とほぼ同一とされ、軸方向中央部において、第一端部６１および第二端部６２の外径より大きく形成されている。そして、基材６０の外周表面は、第一端部６１から中間部６３を亘って第二端部６２に至るまで、滑らかな連続的な曲面に形成されている。特に、中間部６３の外周表面は、第一端部６１から第二端部６２までを結ぶ線を、上腕部１４と前腕部１６との最大屈曲状態（すなわち９０°の角度）に比べて非常に緩やかな凹凸状に形成している。このことは、中間部６３の外周表面は、蛇腹状のような鋭角の凹凸状ではないことを意味している。
【００６８】
また、この中間部６３は、第一端部６１および第二端部６２と同様、上記材質からなるので、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（中間部６３の表面の接線方向）に伸張変形可能となる。そして、第一端部６１、第二端部６２および中間部６３は、上記形状および材質からなるため、中間部６３の曲げ剛性は、中間部６３の全周に亘って、第一端部６１および第二端部６２の曲げ剛性より大きく設定されていることになる。さらに、中間部６３は、上腕部１４と前腕部１６との連結部、すなわち、上腕部１４の一対のフランジ部１４ｃ、前腕部１６の一対のフランジ部１６ｃおよび駆動機構から離隔可能に設けられている。つまり、中間部６３は、上腕部１４および前腕部１６に接着されていないという意味である。
【００６９】
外皮層７０は、軸方向に亘ってほぼ同一厚みの円筒状からなり、第一端部６１、第二端部６２および中間部６３より薄膜に成形されている。この外皮層７０は、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（外皮層７０の表面の接線方向）に伸張変形可能とされている。この外皮層７０は、基材６０の外周面に当接した状態で、基材６０の外周側をほぼ全体に亘って被覆している。ただし、外皮層７０は、基材６０に対して非接着に設けられている。
【００７０】
さらに、外皮層７０の軸方向両端側には、周方向に等間隔に６か所の孔が形成されている。この孔は、取付ボルト９０、９１を挿通する孔である。このように、外皮層７０は、上腕本体１４ｂとの間に第一端部６１を挟んだ状態で、且つ、前腕本体１６ｂとの間に第二端部６２を挟んだ状態で、取付ボルト９０、９１により、上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂに固定されている。
【００７１】
この外皮層７０は、予め成形されたフィルム、または、乾燥させた塗料である。外皮層７０としてフィルムを適用した場合には、フィルムの材質は、部分架橋あるいは架橋した各種ゴムで、天然ゴム、ポリブタジエン、ブタジエンースチレン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ニトリルゴム、ポリウレタンなどを適用する。このフィルムからなる外皮層７０の成形方法は、例えば、溶融押出法、インフレーション成形、カレンダー成形などの方法で行う。このように、外皮層７０が予め成形されたフィルムである場合には、外皮層７０の成形が容易にできる。また、外皮層７０として塗料を適用した場合には、塗料の材質は、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、アクリルウレタンなどを適用する。
【００７２】
内皮層８０は、軸方向に亘ってほぼ同一厚みの円筒状からなり、第一端部６１、第二端部６２および中間部６３より薄膜に成形されている。この内皮層８０は、可撓性を有し、撓み変形可能であり、且つ、筒軸方向（内皮層８０の表面の接線方向）に伸張変形可能とされている。この内皮層８０は、基材６０の内周面に当接した状態で、基材６０の内周側をほぼ全体に亘って被覆している。ただし、内皮層８０は、基材６０に対して非接着に設けられている。つまり、内皮層８０は、基材６０が上腕部１４および前腕部１６に直接接触することを防止している。
【００７３】
さらに、内皮層８０の軸方向両端側には、周方向に等間隔に６か所の孔が形成されている。この孔は、取付ボルト９０、９１を挿通する孔である。つまり、内皮層８０は、外皮層７０との間に基材６０を挟んだ状態で、取付ボルト９０、９１により、上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂに固定されている。この内皮層８０は、外皮層７０と同一材質からなる。つまり、内皮層８０は、予め成形されたフィルム、または、乾燥させた塗料である。
【００７４】
ここで、連結部の被覆材５１は、図２、３に示すような形状に形成されて、前腕部１４および上腕部１６に固定される。つまり、前腕部１６が上腕部１４に対して屈曲していない状態において、連結部の被覆材５１は、撓み変形しておらず且つ伸張変形していない状態となる。この状態を、初期状態と称する。従って、前腕部１６が上腕部１４に対して屈曲した場合に、連結部の被覆材５１が、撓み変形および伸張変形することになる。
【００７５】
以上のように形成され且つ固定された連結部の被覆材５１は、前腕部１６が上腕部１４に対して屈曲する場合に、図４に示すように変形する。上腕部１４の下端外周面と前腕部１６の上端外周面との離間距離は、屈曲内側において次第に近接する。そして、中間部６３のうち屈曲内側に位置する部位（図４の左側の部位）は、上腕部１４と前腕部１６との連結部、すなわちフランジ部１４ｃ、１６ｃから遠ざかるように、径方向外方に凸状に変形する。このとき、第一端部６１のうち取付ボルト９０に挟圧されている部位は、上腕部１４に対して多少軸方向にずれることを許容するものの、ほぼ位置決めされている。そして、第一端部６１のうち取付ボルト９０の位置よりも中間部６３寄りの部位が、径方向外方に凹状に変形している。第二端部６２は、第一端部６１と同様である。すなわち、第二端部６２のうち取付ボルト９１に挟圧されている部位は、前腕部１６に対して多少軸方向にずれることを許容するものの、ほぼ位置決めされている。そして、第二端部６２のうち取付ボルト９１の位置よりも中間部６３寄りの部位が、径方向外方に凹状に変形している。
【００７６】
このようになる理由は、次の通りである。連結部の被覆材５１のうち屈曲内側に位置する部位は、最初に、第一端部６１の部分または第一端部６１と中間部６３との結合部位が凹状（連結部に近づく方向）に変形する。同時に、第二端部６２の部分または第二端部６２と中間部６３との結合部位が凹状に変形する。この瞬間、中間部６３は第一端部６１および第二端部６２よりも曲げ剛性が大きく設定されているため、中間部６３は、変形しない。
【００７７】
さらに、上腕部１４と前腕部１６との屈曲角度が大きくなっていくと、中間部６３は、第一端部６１の凹状変形部位または第一端部６１と中間部６３の結合部位を支点として、且つ、第二端部６２の凹状変形部位または第二端部６２と中間部６３の結合部位を支点として、連結部から遠ざかるように径方向外方に凸状に変形する。さらに屈曲角度が大きくなっていくと、中間部６３がさらに連結部から遠ざかる方向に径方向外方に凸状に飛び出すように変形する。
【００７８】
このように、中間部６３が連結部から遠ざかるように径方向外方に凸状に変形することで、仮に人の指等が連結部の被覆材５１付近に位置していたとしても、人の指等が連結部の被覆材５１に挟まれることを防止できる。
【００７９】
一方、上腕部１４の下端外周面と前腕部１６の上端外周面との離間距離は、屈曲外側において次第に遠ざかる。そして、基材６０の屈曲外側に位置する部位（図４の右側の部位）は、基材６０の表面の接線方向に伸張変形する。特に、中間部６３が伸張変形する。この中間部６３の伸張変形と同様に、外皮層７０および内皮層８０も伸張変形する。
【００８０】
以上のように形成され且つ固定された連結部の被覆材５１は、前腕部１６が上腕部１４に対して屈曲する場合に、図４に示すように変形する。中間部６３のうち屈曲内側に位置する部位（図４の左側の部位）は、上腕部１４と前腕部１６との連結部、すなわちフランジ部１４ｃ、１６ｃから遠ざかるように、径方向外方に凸状に変形する。このとき、第一端部６１のうち取付ボルト９０に挟圧されている部位は、上腕部１４に対して多少軸方向にずれることを許容するものの、ほぼ位置決めされている。そして、第一端部６１のうち取付ボルト９０の位置よりも中間部６３寄りの部位が、径方向外方に凹状に変形している。第二端部６２は、第一端部６１と同様である。すなわち、第二端部６２のうち取付ボルト９１に挟圧されている部位は、前腕部１６に対して多少軸方向にずれることを許容するものの、ほぼ位置決めされている。そして、第二端部６２のうち取付ボルト９１の位置よりも中間部６３寄りの部位が、径方向外方に凹状に変形している。また、当然ではあるが、連結部の被覆材５１は上腕部１４と前腕部１６の連結部を全周に亘って被覆していることから、当該連結部に人の指等が巻き込まれることを防止できる。
【００８１】
また、中間部６３は、第一端部６１および第二端部６２と同一材質により形成され、第一端部６１および第二端部６２の厚みより厚く形成した。これにより、確実に且つ容易に、中間部６３の曲げ剛性を第一端部６１および第二端部６２の曲げ剛性より大きく設定することができる。
【００８２】
また、連結部の被覆材５１は、外皮層７０を備える構成とした。外皮層７０を備えることにより、基材６０を外部から保護することができる。さらに、外皮層７０および内皮層８０を上腕部１４および前腕部１６へ固定することにより、間接的に基材６０を上腕部１４および前腕部１６へ取り付けることができる。従って、連結部の被覆材５１の上腕部１４および前腕部１６への取付性を容易にすることができる。
【００８３】
さらに、外皮層７０は、基材６０に対して非接着に設けた。これにより、外皮層７０と基材６０とが自由に独立して伸縮することができる。つまり、外皮層７０と基材６０との伸び率が異なるとしても、相互に影響を受けることがないようにできる。
【００８４】
また、連結部の被覆材５１は、内皮層８０を備える構成とした。内皮層８０により、基材６０を上腕部１４と前腕部１６との駆動機構に直接接触することを防止できる。さらに、外皮層７０および内皮層８０により基材６０を挟むように非接着で設けた。これにより、外皮層７０および内皮層８０により、確実に、基材６０を位置決めした状態で、上腕部１４および前腕部１６へ取り付けることができる。つまり、連結部の被覆材５１の取付性をより容易にすることができる。
【００８５】
また、連結部の被覆材５１は、ほぼ円筒状に形成し、且つ、位相によって異なる形状ではない（異方性がない）ため、連結部の被覆材５１を上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂに対して取付性が良好となる。
【００８６】
また、第一端部６１、第二端部６２および中間部６３の外側表面は、滑らかな連続的な曲面に形成している。特に、中間部６３は、第一端部６１から第二端部６２までを結ぶ線を、上腕部１４と前腕部１６との最大屈曲状態に比べて緩やかな凹凸状に形成している。これにより、意匠性が良好となり、人間共存型ロボットの関節部に適用した場合に、人間が当該関節部に接触した場合に、実際の人に接触した場合と同様の感覚を得ることができる。
【００８７】
また、基材６０の材質を上述したように、高分子発泡体、高分子ゲル状材料または軟質ゴム系材料からなるようにした。これにより、中間部６３と第一端部６１、または、中間部６３と第二端部６１との曲げ剛性の差を確実に有するようにできる。さらに、連結部の被覆材５１に人が接触した場合に人に対して確実に柔軟な感触を与えることができるため、人間共存型ロボットの関節部として非常に有効である。
【００８８】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の連結部の被覆材１５１について図５を参照して説明する。図５は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材１５１のみを断面にした状態を示す。
【００８９】
図５に示すように、第二実施形態の連結部の被覆材１５１は、第一実施形態の連結部の被覆材５１に対して、以下の点において相違する。第一実施形態において、基材６０と外皮層７０を非接着とし、基材６０と内皮層８０とを非接着とした。第二実施形態の連結部の被覆材５１は、基材６０と外皮層７０とを接着し、且つ、基材６０と内皮層８０とを接着することにしている。また、第一実施形態における取付ボルト９０、９１を、クランプ部材１９０、１９１に置換している。
【００９０】
クランプ部材１９０、１９１は、リング状からなり、外皮層７０の外周面を全周に亘って径方向内方に締め付けることができる部材である。これにより、連結部の被覆材５１の両端を、上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂのそれぞれに固定することができる。このように、第一実施形態における取付ボルト９０、９１をクランプ部材１９０、１９１に置換したとしても、同様の効果を奏する。
【００９１】
また、基材６０と外皮層７０および内皮層８０とを接着している。これにより、基材６０、外皮層７０および内皮層８０が、一体部材となるため、上腕部１４および前腕部１６へ容易に固定することができる。また、基材６０と外皮層７０との間、および、基材６０と内皮層８０との間で擦れることもないため、基材６０、外皮層７０および内皮層８０の摩耗による劣化を低減できる。
【００９２】
＜第三実施形態＞
第三実施形態の連結部の被覆材２５１について図６を参照して説明する。図６は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材２５１のみを断面にした状態を示す。
【００９３】
図６に示すように、第三実施形態の連結部の被覆材２５１は、第一実施形態の連結部の被覆材５１に対して、外皮層７０および内皮層８０を取り除いたものとなる。基材６０そのものがある程度の破損強度を有する場合には、基材６０が径方向外方および径方向内方に直接露出するようにすることもできる。この場合には、基材６０そのものが、上腕本体１４ｂおよび前腕本体１６ｂに直接固定されることになる。この場合には、部品点数の低減を図ることができる。
【００９４】
＜第四実施形態＞
第四実施形態の連結部の被覆材３５１について図７を参照して説明する。図７は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材３５１のみを断面にした状態を示す。
【００９５】
図７に示すように、第四実施形態の連結部の被覆材３５１は、第一実施形態の連結部の被覆材５１に対して、中間部３６３が相違する。第一実施形態において、中間部６３は、周方向全周に亘って同一形状として形成した。これに対して、第四実施形態における中間部３６３は、屈曲内側に位置する部位を第一実施形態において説明した外側凸状形状とし、屈曲外側に位置する部位を同一の厚みとなるように形成している。そして、中間部３６３における屈曲内側と屈曲外側とをつなぐ部位は、連続的に変化している。つまり、中間部３６３の屈曲内側に位置する部位から、中間部３６３の屈曲外側に位置する部位に行くにつれて、徐々に径方向外方への突出量が小さくなるようにしている。
【００９６】
これにより、中間部３６３は、屈曲内側において、第一端部６１および第二端部６２より曲げ剛性が大きく設定されており、屈曲外側において、第一端部６１および第二端部６２の曲げ剛性と同一に設定されている。そして、中間部３６３の屈曲外側に位置する部位は、第一実施形態の中間部６３に比べて厚みが小さいため、伸張性が良好となる。従って、屈曲外側の中間部３６３は、より確実に伸張変形できるようになる。つまり、中間部３６３のうち屈曲内側と屈曲外側のそれぞれにおいて、それぞれに適切な機能を発揮できる構成とすることができる。
【００９７】
なお、中間部３６３の屈曲外側に位置する部位の曲げ剛性は、第一端部６１および第二端部６２の曲げ剛性よりも小さくてもよい。屈曲外側においては、屈曲内側において生じる問題が生じないためである。
【００９８】
＜第五実施形態＞
第五実施形態の連結部の被覆材４５１について図８を参照して説明する。図８は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材４５１のみを断面にした状態を示す。
【００９９】
第五実施形態の連結部の被覆材４５１は、第一実施形態の連結部の被覆材５１に対して、中間部４６３のみ相違する。第一実施形態における中間部６３の外側面は、軸方向両端から軸方向中央部に行くに従って滑らかな凸状とした。これに対して、第五実施形態の中間部４６３は、図８に示すように、軸方向両端と軸方向中央部との間に段差を有する凸状とした。このように、中間部４６３の外周面が段差を有する凸状としても、中間部６３の外周面を滑らかとすることによる効果を除いて、同様の効果を奏する。
【０１００】
＜第六実施形態＞
第六実施形態の連結部の被覆材５５１について図９を参照して説明する。図９は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材５５１のみを断面にした状態を示す。
【０１０１】
第六実施形態の連結部の被覆材５５１は、第五実施形態の連結部の被覆材４５１に対して、中間部５６３のみ相違する。第六実施形態における中間部５６３は、第五実施形態における中間部４６３の外側面形状と内周面形状を逆にしたものに相当する。つまり、中間部５６３の外周面は、軸方向に亘って同一径とし、中間部５６３の内周面は、軸方向両端から軸方向中央部に行くに従って径方向内方に凸状に形成されている。ただし、中間部５６３の軸方向各位置における厚みは、第五実施形態の中間部４６３の軸方向各位置における厚みと同一である。この場合も、実質的に第五実施形態による効果を同一の効果を奏する。なお、同様に、第一実施形態から第四実施形態の中間部における内周面形状と外周面形状とを逆にすることもできる。
【０１０２】
＜第七実施形態＞
第七実施形態の連結部の被覆材６５１について図１０を参照して説明する。図１０は、肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材６５１のみを断面にした状態を示す。
【０１０３】
第七実施形態の連結部の被覆材６５１は、第五実施形態の連結部の被覆材４５１に対して、第二端部６６２および中間部６６３が相違する。第七実施形態における第二端部６６２は、第五実施形態における第二端部６２より厚みが厚くなっている。具体的には、第二端部６６２は、中間部４６３のうち厚みが厚い部位と同一の厚みとしている。また、中間部６６３は、軸方向一方端（図１０の上端）から軸方向中央部に行くに従って厚みが厚くなるように形成されている。そして、中間部６６３は、軸方向中央部から軸方向他方端（図１０の下端）に亘って、同一の厚みとしている。
【０１０４】
この場合であっても、中間部６６３の屈曲内側に位置する部位は、第一実施形態にて説明したように、連結部から遠ざかるように径方向外方に凸状に撓み変形する。ただし、第一実施形態から第六実施形態のように、中間部の軸方向両端が軸方向中央部よりも曲げ剛性が小さくなるようにすることが望ましい。
【０１０５】
＜その他＞
上記各実施形態においては、肘関節部２５に連結部の被覆材５１等を適用した場合について説明した。この他に、屈曲する二部材の連結部を被覆するものであれば適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明の連結部の被覆材は、特に、人間と接触する人間共存型ロボットの関節部に適用することが効果的である。その他、関節部でなくても、伸張性および意匠性を必要とするものに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】ロボット１の正面図である。
【図２】第一実施形態：肘関節部２５を正面（図１の正面）から見た図であって、連結部の被覆材５１のみを断面にした状態を示す。
【図３】図２の右側面図であって、連結部の被覆材５１のみを断面にした状態を示す。
【図４】図３に示す状態から、前腕部１６を上腕部１４に対して約４５°遥動させた状態を示す図である。
【図５】第二実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材１５１のみを断面にした状態を示す。
【図６】第三実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材２５１のみを断面にした状態を示す。
【図７】第四実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材３５１のみを断面にした状態を示す。
【図８】第五実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材４５１のみを断面にした状態を示す。
【図９】第六実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材５５１のみを断面にした状態を示す。
【図１０】第七実施形態：肘関節部２５を右側（図１の右側）から見た図であって、連結部の被覆材６５１のみを断面にした状態を示す。
【符号の説明】
【０１０８】
１：ロボット
１１：脚部、 １２：胴体部、 １３：頭部、 １３ａ、１３ｂ：視覚センサ
１４、１５：上腕部、 １６、１７：前腕部、 １８、１９：手部
１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ：接触センサ
２１：腰部、 ２２：首関節部、 ２３、２４：肩関節部、 ２５、２６：肘関節部
５１、５２：連結部の被覆材
６０：基材、 ６１：第一端部、 ６２：第二端部、 ６３：中間部
７０：外皮層、 ８０：内皮層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部材と該第一部材に対して屈曲可能に連結される第二部材との連結部を被覆する連結部の被覆材であって、
可撓性を有し、撓み変形可能となるように前記第一部材の所定位置に取り付けられる第一端部と、
可撓性を有し、撓み変形可能となるように前記第一部材の所定位置から離間して位置する前記第二部材の所定位置に取り付けられる第二端部と、
可撓性を有し、前記第一端部と前記第二端部とに一体的に結合され、前記連結部を被覆し且つ前記連結部から離隔可能に設けられる中間部と、
を備え、
前記中間部の曲げ剛性は、全体に亘って、前記第一端部の曲げ剛性より大きく設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、前記中間部が前記連結部から遠ざかるように凸状に変形することを特徴とする連結部の被覆材。
【請求項２】
前記中間部の曲げ剛性は、前記第一端部の曲げ剛性より大きく、且つ、前記第二端部の曲げ剛性より大きく設定されている請求項１に記載の連結部の被覆材。
【請求項３】
前記中間部は、前記第一端部と同一材質により形成され、前記第一端部の厚みより厚く形成されている請求項１に記載の連結部の被覆材。
【請求項４】
前記中間部は、前記第一端部および前記第二端部と同一材質により形成され、前記第一端部および前記第二端部の厚みより厚く形成されている請求項２に記載の連結部の被覆材。
【請求項５】
可撓性を有し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の外側面を被覆し、前記第一部材および前記第二部材に固定される外皮層をさらに備える請求項１〜４の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項６】
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部に対して非接着に設けられる請求項５に記載の連結部の被覆材。
【請求項７】
可撓性を有し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の内側面を被覆し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部に対して非接着に設けられ、且つ、前記第一部材および前記第二部材に固定される内皮層をさらに備える請求項６に記載の連結部の被覆材。
【請求項８】
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の少なくとも何れかに接着して設けられる請求項５に記載の連結部の被覆材。
【請求項９】
前記連結部の被覆材を撓み変形していない状態における前記第一部材と前記第二部材との相対的な状態を、初期状態と定義した場合に、
前記第一端部は、前記第一部材のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に取り付けられ、
前記第二端部は、前記第二部材のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に取り付けられる請求項１〜８の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１０】
前記第一部材および前記第二部材は、軸状部材からなり、
前記第一端部は、筒状からなり、前記第一部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記第二端部は、筒状からなり、前記第二部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記中間部は、筒状からなり、
前記中間部の曲げ剛性は、前記中間部の全周に亘って、前記第一端部の曲げ剛性より大きく設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、前記中間部が前記連結部から遠ざかるように凸状に変形する請求項１に記載の連結部の被覆材。
【請求項１１】
前記第一部材および前記第二部材は、軸状部材からなり、
前記第一端部は、筒状からなり、前記第一部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記第二端部は、筒状からなり、前記第二部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記中間部は、筒状からなり、
前記連結部の被覆材を撓み変形していない状態における前記第一部材と前記第二部材との相対的な状態を、初期状態と定義した場合に、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第一端部のうち前記屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性より大きく設定され、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第一端部のうち前記屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性以下に設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、少なくとも前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位が、前記連結部から遠ざかるように凸状に変形する請求項１に記載の連結部の被覆材。
【請求項１２】
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の外側表面は、滑らかな連続的な曲面に形成されている請求項１〜１１の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１３】
前記中間部は、前記第一端部から前記第二端部までを結ぶ線を、前記第一部材と前記第二部材との最大屈曲状態に比べて同一またはより緩やかな凹凸状、もしくは、直線状に形成されている請求項１〜１２の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１４】
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部は、表面の接線方向に伸張変形可能である請求項１〜１３の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１５】
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部は、高分子発泡体、高分子ゲル状材料または軟質ゴム系材料からなる請求項１〜１４の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１６】
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部より薄膜に成形されたフィルムまたは乾燥させた塗料である請求項５に記載の連結部の被覆材。
【請求項１７】
前記内皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部より薄膜に成形されたフィルムまたは乾燥させた塗料である請求項７に記載の連結部の被覆材。
【請求項１８】
ロボットの関節部の被覆材に適用される請求項１〜１７の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１】
第一部材と該第一部材に対して屈曲可能に連結される第二部材との連結部を被覆する連結部の被覆材であって、
可撓性を有し、撓み変形可能となるように前記第一部材の所定位置に取り付けられる第一端部と、
可撓性を有し、撓み変形可能となるように前記第一部材の所定位置から離間して位置する前記第二部材の所定位置に取り付けられる第二端部と、
可撓性を有し、前記第一端部と前記第二端部とに一体的に結合され、前記連結部を被覆し且つ前記連結部から離隔可能に設けられる中間部と、
を備え、
前記中間部の曲げ剛性は、全体に亘って、前記第一端部の曲げ剛性より大きく設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、前記中間部が前記連結部から遠ざかるように凸状に変形することを特徴とする連結部の被覆材。
【請求項２】
前記中間部の曲げ剛性は、前記第一端部の曲げ剛性より大きく、且つ、前記第二端部の曲げ剛性より大きく設定されている請求項１に記載の連結部の被覆材。
【請求項３】
前記中間部は、前記第一端部と同一材質により形成され、前記第一端部の厚みより厚く形成されている請求項１に記載の連結部の被覆材。
【請求項４】
前記中間部は、前記第一端部および前記第二端部と同一材質により形成され、前記第一端部および前記第二端部の厚みより厚く形成されている請求項２に記載の連結部の被覆材。
【請求項５】
可撓性を有し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の外側面を被覆し、前記第一部材および前記第二部材に固定される外皮層をさらに備える請求項１〜４の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項６】
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部に対して非接着に設けられる請求項５に記載の連結部の被覆材。
【請求項７】
可撓性を有し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の内側面を被覆し、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部に対して非接着に設けられ、且つ、前記第一部材および前記第二部材に固定される内皮層をさらに備える請求項６に記載の連結部の被覆材。
【請求項８】
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の少なくとも何れかに接着して設けられる請求項５に記載の連結部の被覆材。
【請求項９】
前記連結部の被覆材を撓み変形していない状態における前記第一部材と前記第二部材との相対的な状態を、初期状態と定義した場合に、
前記第一端部は、前記第一部材のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に取り付けられ、
前記第二端部は、前記第二部材のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に取り付けられる請求項１〜８の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１０】
前記第一部材および前記第二部材は、軸状部材からなり、
前記第一端部は、筒状からなり、前記第一部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記第二端部は、筒状からなり、前記第二部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記中間部は、筒状からなり、
前記中間部の曲げ剛性は、前記中間部の全周に亘って、前記第一端部の曲げ剛性より大きく設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、前記中間部が前記連結部から遠ざかるように凸状に変形する請求項１に記載の連結部の被覆材。
【請求項１１】
前記第一部材および前記第二部材は、軸状部材からなり、
前記第一端部は、筒状からなり、前記第一部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記第二端部は、筒状からなり、前記第二部材の外周に全周に亘って取り付けられ、
前記中間部は、筒状からなり、
前記連結部の被覆材を撓み変形していない状態における前記第一部材と前記第二部材との相対的な状態を、初期状態と定義した場合に、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第一端部のうち前記屈曲内側となる位置に位置する部位の曲げ剛性より大きく設定され、
前記中間部のうち前記初期状態から屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性は、前記第一端部のうち前記屈曲外側となる位置に位置する部位の曲げ剛性以下に設定され、
前記第一部材と前記第二部材とが屈曲する場合に、少なくとも前記中間部のうち前記初期状態から屈曲内側となる位置に位置する部位が、前記連結部から遠ざかるように凸状に変形する請求項１に記載の連結部の被覆材。
【請求項１２】
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部の外側表面は、滑らかな連続的な曲面に形成されている請求項１〜１１の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１３】
前記中間部は、前記第一端部から前記第二端部までを結ぶ線を、前記第一部材と前記第二部材との最大屈曲状態に比べて同一またはより緩やかな凹凸状、もしくは、直線状に形成されている請求項１〜１２の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１４】
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部は、表面の接線方向に伸張変形可能である請求項１〜１３の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１５】
前記第一端部、前記第二端部および前記中間部は、高分子発泡体、高分子ゲル状材料または軟質ゴム系材料からなる請求項１〜１４の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【請求項１６】
前記外皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部より薄膜に成形されたフィルムまたは乾燥させた塗料である請求項５に記載の連結部の被覆材。
【請求項１７】
前記内皮層は、前記第一端部、前記第二端部および前記中間部より薄膜に成形されたフィルムまたは乾燥させた塗料である請求項７に記載の連結部の被覆材。
【請求項１８】
ロボットの関節部の被覆材に適用される請求項１〜１７の何れか一項に記載の連結部の被覆材。
【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２０１０−１３７２８８（Ｐ２０１０−１３７２８８Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２７８７（Ｐ２００８−３１２７８７）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（５０３３５９８２１）独立行政法人理化学研究所 (1,056)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（５０３３５９８２１）独立行政法人理化学研究所 (1,056)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]