JP2011106529A - Hydraulically driven actuator, hydraulically driven actuator unit incorporating the same, and hydraulically driven robot assembled with them - Google Patents
Hydraulically driven actuator, hydraulically driven actuator unit incorporating the same, and hydraulically driven robot assembled with them Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011106529A JP2011106529A JP2009260528A JP2009260528A JP2011106529A JP 2011106529 A JP2011106529 A JP 2011106529A JP 2009260528 A JP2009260528 A JP 2009260528A JP 2009260528 A JP2009260528 A JP 2009260528A JP 2011106529 A JP2011106529 A JP 2011106529A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- actuator
- cylinder
- hydraulic pressure
- cylinder body
- robot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 332
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 55
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 32
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 15
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 15
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 2
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 claims 4
- 210000003371 toe Anatomy 0.000 claims 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 29
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 8
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 description 7
- 241000258937 Hemiptera Species 0.000 description 6
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 210000001145 finger joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000035900 sweating Effects 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
Description
本発明は、水圧や油圧などの液圧により駆動する液圧駆動のアクチュエータ、それを組み込んだ液圧駆動のアクチュエータユニット、それらを組み上げた液圧駆動のロボットに関する。例えば、アーム型ロボット、管の外壁面を移動するロボット、管内を移動するロボット、垂直壁面を移動するロボット、関節を備えた複数の脚により歩行する歩行型ロボット、複数の体節を備えていわゆる尺取り動作等により移動する体節型ロボットなど多様なロボット分野に関する。一例としては、作業者が立ち入ることが難しい発電設備、工場設備、海中設備、船外設備、災害現場、宇宙空間設備などで作業を行うロボットがある。 The present invention relates to a hydraulic drive actuator driven by hydraulic pressure such as water pressure or hydraulic pressure, a hydraulic drive actuator unit incorporating the actuator, and a hydraulic drive robot incorporating the actuators. For example, an arm-type robot, a robot that moves on the outer wall surface of a tube, a robot that moves in a tube, a robot that moves on a vertical wall surface, a walking robot that walks with a plurality of legs with joints, and a so-called multiple body segment The present invention relates to various robot fields such as a segmental robot that moves by a measuring operation or the like. As an example, there is a robot that performs operations at power generation facilities, factory facilities, underwater facilities, outboard facilities, disaster sites, outer space facilities, and the like that are difficult for workers to enter.
近年、発電所や工場等の危険性の高い場所において、無人化が推し進められており、これに伴い、作業員に代わって作業を行うロボットやマニピュレータが種々開発されている。従来のロボットやマニピュレータとしては、サーボモータ等の駆動部が各関節に組み込まれたモータ組み込み方式が主流である。 In recent years, unmanned operations have been promoted in highly dangerous places such as power plants and factories, and various robots and manipulators that perform work on behalf of workers have been developed accordingly. As a conventional robot or manipulator, a motor built-in system in which a drive unit such as a servo motor is built in each joint is the mainstream.
従来のロボットやマニピュレータは数値制御が基本であり、ロボットやマニピュレータの各部位の正確な位置情報や移動量が入力データとして必要となるため、要所要所にセンサを組み込み、ロボットやマニピュレータの各部位の正確な位置情報や移動量を計測し、計測データに基づいてフィードバック制御技術やフィードフォワード制御技術を駆使して正確にプログラミングした通りの動作を完遂させるものであった。 Conventional robots and manipulators are based on numerical control, and accurate position information and movement amounts of each part of the robot and manipulator are required as input data. The position information and the amount of movement were measured, and based on the measurement data, feedback control technology and feedforward control technology were used to complete the operation exactly as programmed.
各サーボモータの回転量を正確に制御することで、複雑に組み上げたロボットやマニピュレータの各部位の移動量、移動方向、回転量などを細かく制御することは理論上では可能であるとされている。 It is theoretically possible to precisely control the movement amount, movement direction, rotation amount, etc. of each part of a complex robot or manipulator by accurately controlling the rotation amount of each servo motor. .
また、近年、数値制御とプログラミングによるロボット操作方法やマニピュレータ操作方法に代え、いわゆるマスタ・スレーブ方式で制御するロボット操作やマニピュレータ操作方法がある。マスタ・スレーブ方式によりロボットやマニピュレータを操作する指示入力の手段として、例えば特開平6−3465号公報に記載されたようなデータグローブを用いた入力装置がある。このデータグローブは、グローブ形をした入力装置の指の関節部分に導電ゲルを装着し、その導電ゲルの電気抵抗値が指の屈伸状態に応じて変化することを利用して、指の屈伸動作を指示するものである。また、腕部の動作指示を与える従来の腕部操作部としては、人間と同様の大きさの腕部構造として、それを肩から担ぐような操作部がある。 Also, in recent years, there are robot operation and manipulator operation methods which are controlled by a so-called master / slave method instead of robot operation methods and manipulator operation methods by numerical control and programming. As an instruction input means for operating a robot or manipulator by a master / slave system, there is an input device using a data glove as described in, for example, JP-A-6-3465. This data glove is equipped with a conductive gel on the finger joint of a glove-shaped input device, and the bending and stretching movements of the finger using the fact that the electrical resistance value of the conductive gel changes according to the bending and stretching state of the finger Is instructed. Moreover, as a conventional arm part operation part which gives an operation instruction of an arm part, there is an operation part which carries it from the shoulder as an arm part structure having the same size as a human being.
また、従来技術において、原子炉補修ロボットなるものが特開2003−161797号公報に開示されている。特開2003−161797号公報記載には、水圧シリンダと水中ポンプとを駆動機構として原子炉シュラウドの壁面を吸着しながら移動するロボットが開示されている。 Further, in the prior art, a reactor repair robot is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-161797. Japanese Patent Laid-Open No. 2003-161797 discloses a robot that moves while adsorbing the wall surface of a reactor shroud using a hydraulic cylinder and a submersible pump as a drive mechanism.
同公報の図1に示すように、原子炉補修ロボットは、縦長ボックス状のボディ2の上部に吊り耳3を有し、ボディ2の中央位置に推進用のプロペラ4を有している。ボディ2には、上下2段の横長なフレーム2a,2bが設けられている。上部のフレーム2aには横長配置で水圧シリンダ8が配置され、この水圧シリンダ8の両側に突出するピストン9に吸着機構10としての吸盤10a,10bがそれぞれ回動式支持機構14を介して連結されている。下部のフレーム2bにも同様に、水圧シリンダ11が配置され、この水圧シリンダ11の両側に突出するピストン12に吸着機構13としての吸盤13a,13bがそれぞれ回動式支持機構14を介して連結されている。
As shown in FIG. 1 of the publication, the nuclear reactor repair robot has a hanging ear 3 on the top of a vertically long box-
なお、同公報の図2に示すように、水圧シリンダ8、11は、一つのシリンダと一つのピストンでピストン運動するもののみが開示されている。結局、同公報の図1と併せ見れば、4つのシリンダ・ピストンにより4つの吸盤付きの脚を稼働している。また、同公報の図2に示すように、内部のピストン9部分にリニアセンサ15を具備し、ピストン9の移動量をセンサ用コード16を介して後述するロボット制御装置23に表示して確認することができるようになっている。
As shown in FIG. 2 of the same publication, only
上記従来の数値制御型のロボットやマニピュレータの第1の問題は、多数配置されたセンサからの入力データとプログラミングした数値制御に依存したいわゆる“硬直型の制御”“硬直した動作”となっている点である。センサにより得た入力データと数値制御を用いれば、理論上はさまざまな操作が正しくできるはずである。しかし、現実には使用に耐え得ないのが実情であることは周知の事実である。なぜならば、従来の数値制御型のロボットやマニピュレータは、寸分たがわない既知のデータまたはセンサによる入力データに基づき、これまた寸分たがわないモータの回転量やギアや部材の移動量の制御が可能であるとの仮定により正しい動作となる、いわゆる“硬直型の制御”“硬直した動作”となっている。また、ロボットの構成要素自体も強い剛性を備えた直線状の動きとなっている。現実には、被操作対象物の大きさや角度には必ず製造誤差や取付誤差があり、ましてや被操作対象物に外力が加わって大きな歪みが存在している場合もある。また、モータの回転量やギアや部材の移動量自体にも誤差があり、いくらセンサの検知精度を高めても操作量には多くの誤差要因がある。そのため、数値制御で決められたプログラム通りの動作を行うと現状には合わない操作量となってしまい、制御に失敗することが多い。 The first problem of the above-mentioned conventional numerical control type robots and manipulators is so-called “rigid control” and “rigid operation” depending on input data from a large number of sensors and programmed numerical control. Is a point. Theoretically, various operations should be able to be performed correctly using the input data obtained by the sensor and numerical control. However, it is a well-known fact that in reality it is impossible to withstand use. This is because conventional numerical control robots and manipulators can control the amount of rotation of the motor and the amount of movement of gears and members based on known data that is not exactly specified or input data from sensors. It is the so-called “rigid control” and “rigid operation” that are correct operations based on the assumption. Also, the robot components themselves are linearly moving with strong rigidity. In reality, there are always manufacturing errors and mounting errors in the size and angle of the object to be operated, and there is a case where an external force is applied to the object to be operated and there is a large distortion. There are also errors in the amount of motor rotation and the amount of movement of gears and members themselves, and there are many error factors in the amount of operation, no matter how high the detection accuracy of the sensor. For this reason, when an operation according to a program determined by numerical control is performed, an operation amount that does not match the current state is obtained, and control often fails.
例えば、アーム型ロボットで被操作対象物をつかむと圧がかかり過ぎて被対象物を破壊してしまったり、逆に圧が足りなくて被対象物を落としてしまったりする。また、例えば、2つ以上の把持機構を持ち、それぞれの把持機構で管を交互に掴みつついわゆる尺取り動作で管外壁を掴んで登るという動作であれば、1つの把持機構で管を掴んだ状態で残りの把持機構で管を掴んだときに、想定している管の歪みよりも外壁が歪んでいる場合、管を掴み損ねてしまうか、その管をしっかり掴んだためにその歪みがロボット内部の機構に伝わってしまい、機構内部のフレームや素子などが破損してしまうなどの不具合を起こすおそれがある。 For example, if an object to be operated is grasped by an arm type robot, too much pressure is applied to destroy the object, or conversely, the object is dropped due to insufficient pressure. Also, for example, if there are two or more gripping mechanisms, and the gripping mechanisms are alternately gripped and the pipe outer wall is gripped by a so-called measuring operation, the pipe is gripped by one gripping mechanism. If the outer wall is distorted more than the expected strain of the tube when the tube is gripped by the remaining gripping mechanism in the state, the tube may be missed or the strain may be distorted because the tube is firmly gripped. There is a risk that it will be transmitted to the internal mechanism, causing problems such as damage to the frame and elements inside the mechanism.
そこで、本発明のロボットでは、センサと数値制御に依存した硬い制御ではなく、いわゆる“柔軟な制御”“柔軟な動作”を行うものとする。また、ロボットの構成要素自体も、“ある程度の剛性”を持ちつつ“直線状の動き”も可能としつつ、“柔らかい弾力性”を備えて“曲線状の動き”も可能とした“2面性を同時に兼ね備えた”ものとする。 Therefore, the robot according to the present invention performs so-called “flexible control” and “flexible operation” instead of the rigid control depending on the sensor and the numerical control. In addition, the robot components themselves have “a certain degree of rigidity”, “linear movement” is possible, “soft elasticity” and “curve movement” are also possible. ”At the same time.
次に、上記のモータ組み込み方式のロボットやマニピュレータの第2の問題は、モータ駆動機構が各関節に組み込まれるので、ロボットやマニピュレータ全体の重量が大きくなり、作業性に欠けるという問題点である。特に移動型のロボットは自らの重量が動作の制限となってしまい、作業性の低下を招くという問題が生じる。 Next, the second problem with the above-described motor-embedded robot and manipulator is that the motor drive mechanism is incorporated into each joint, so that the entire weight of the robot and manipulator increases, resulting in poor workability. In particular, a mobile robot has a problem that its own weight becomes a limitation of operation, resulting in a decrease in workability.
また、モータ組み込み方式のロボットやマニピュレータの第3の問題は、水中ではモータがショートしてしまい使用できないという問題である。なお、従来技術として水中モータがあるが、特殊なものであり、ロボットの各関節のモータ駆動機構を水中モータ化することは事実上困難でありコストも高くなってしまう。 The third problem with motor-embedded robots and manipulators is that the motor is short-circuited and cannot be used underwater. Although there is a submersible motor as the prior art, it is special, and it is practically difficult and costly to convert the motor drive mechanism of each joint of the robot into a submersible motor.
次に、従来技術のマスタ・スレーブ方式のマニピュレータやロボットは、数値制御とは異なり、人間の感覚を活かした優れた制御方式の一つであるが、作業者がその現場にいて五感を働かせる訳ではなく、やはりセンサに頼った制御とならざるを得ないという問題がある。また、常にマスタ側の作業者が付きっきりで制御せざるを得ず、いわゆる自律的に動作することができないという問題がある。また、特開平6−3465号公報に記載されたようなデータグローブ型の入力装置を用いることとなり、各指の関節にセンサとしての導電ゲルを取り付けたりしなければならないため、脱着が非常に面倒であり、また、気温の高いとき手袋の中で汗をかいたりして操作者に不快感を与えるという問題点を有していた。また、従来の腕部操作部として考えられる構造のものは、人間が肩から担ぐ構造となっていて重く、操作に困難を来すという問題点を有していた。 Next, unlike the numerical control, the master / slave manipulators and robots of the prior art are one of the excellent control methods that make use of human senses. However, there is still a problem that the control must rely on the sensor. In addition, there is a problem that the master-side worker always has to control and cannot operate autonomously. In addition, a data glove type input device as described in JP-A-6-3465 is used, and a conductive gel as a sensor must be attached to the joint of each finger. In addition, when the temperature is high, there is a problem that the operator feels uncomfortable by sweating in the gloves. Further, the structure that can be considered as a conventional arm operation section has a problem that it is heavy to carry from the shoulder of a human being and is difficult to operate.
次に、特開2003−161797号公報に開示された原子炉補修ロボットの問題は、水中で動作するロボットゆえに水圧で駆動するピストン機構が搭載されているものの、多数配置されたセンサからの入力データとプログラミングした数値制御に依存した従来型のいわゆる“硬直型の制御”“硬直した動作”を行うロボットであることである。同公報の図2に示すように、水圧シリンダ8、11は、それぞれ1つのシリンダと1つのピストンのみから構成され、従来型の単純なピストン運動するもののみが開示されており、水圧シリンダ自体は剛性を持ち直線状の動きしかなし得ないものである。同公報の図1と併せ見れば、4つのピストン機構により4つの吸盤付きの脚を独立に稼働するものである。また、同公報の図2に示すように、内部のピストン9部分にリニアセンサ15を具備し、ピストン9の移動量をセンサ用コード16を介して後述するロボット制御装置23に表示して確認することができるようになっており、センサからの入力データとプログラミングした数値制御に依存した従来型のロボットの一態様である。
Next, the problem of the nuclear reactor repair robot disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-161797 is that there is a piston mechanism that is driven by water pressure because of a robot that operates in water, but input data from a large number of arranged sensors. This is a conventional robot that performs so-called “rigid control” and “rigid motion” that depends on programmed numerical control. As shown in FIG. 2 of the publication, each of the
上記問題点に鑑み、本発明は、センサと数値制御に依存した硬直型の制御ではなく、いわゆる周囲の状況に応じた柔軟な制御、柔軟な動作を行うものとし、構成要素自体も、ある程度の剛性を備えて“直線状の動き”も可能としつつ、可撓性ある弾力性を備えて“曲線状の動き”も可能とした2面性を同時に兼ね備えた液圧駆動のアクチュエータ、それを組み込んだアクチュエータユニット、それらを組み上げたロボットを提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is not a rigid type control that relies on sensors and numerical control, but performs so-called flexible control and flexible operation according to the surrounding conditions. Incorporates a hydraulically driven actuator that has both the duality that enables both "rigid movement" and "flexibility" while also providing rigidity and flexibility. It is an object to provide an actuator unit and a robot assembled with them.
上記目的を達成するため、本発明の液圧駆動のアクチュエータは、シリンダ室内に液媒体が充填される第1のシリンダ体と、シリンダ室内に液媒体が充填される第2のシリンダ体と、一端が前記第1のシリンダ体のシリンダ室内に収まり、他端が前記第2のシリンダ体のシリンダ室内に収まり、前記一端から前記他端まで貫通して液媒体が充填される中空部を備えたピストン体と、前記第1のシリンダ体のシリンダ室と前記ピストン体の中空部と前記第2のシリンダ体のシリンダ室により形成される液媒体空間内に対して制御された液圧を供給する液圧供給機構とを備えた液圧駆動のアクチュエータである。 In order to achieve the above object, a hydraulically driven actuator of the present invention includes a first cylinder body in which a liquid medium is filled in a cylinder chamber, a second cylinder body in which the liquid medium is filled in a cylinder chamber, and one end A piston having a hollow portion that is accommodated in the cylinder chamber of the first cylinder body, the other end is accommodated in the cylinder chamber of the second cylinder body, and is penetrated from the one end to the other end to be filled with a liquid medium. Fluid pressure for supplying a controlled fluid pressure to a fluid medium space formed by the body, the cylinder chamber of the first cylinder body, the hollow portion of the piston body, and the cylinder chamber of the second cylinder body And a hydraulic drive actuator including a supply mechanism.
なお、本発明において“シリンダ”と“ピストン”の組み合わせによるピストン駆動が可能であるが、エンジンのピストン駆動のように激しく単振動を起こすことを目的とした運動ではなく、液圧により移動するアクチュエータの伸縮という動きに合わせた運動が実現できれば良い。 In the present invention, the piston can be driven by a combination of “cylinder” and “piston”. However, it is not a motion intended to cause violent simple vibration like the piston drive of an engine, but an actuator that moves by hydraulic pressure. It is only necessary to realize an exercise that matches the movement of the telescopic movement.
ここで、上記構成において、ピストン体の少なくとも一部の胴部分が可撓性あるチューブ体により形成することが好ましい。ピストン体中のチューブ体が曲がることにより、伸縮駆動をしつつ全体形状を曲げることが可能となる。このようにピストン体が曲がることによりアクチュエータ全体形状が曲がるという優れた特性が得られる。なお、チューブ体は曲がっていてもその中には液媒体が充填されて液圧は伝達されるのでチューブ体がまっすぐでも曲がっても正常な動作が可能である。中に水が充填された可撓性あるチューブ体はある程度の剛性を備えつつ、柔らかい弾力性も備えたものとなり2面性を同時に兼ね備えたものとなる。つまりチューブ体は直線状の動きも可能となり、可撓性があるため曲線状の動きも可能となり“2面性を同時に兼ね備えた”ものとなる。 Here, in the above configuration, it is preferable that at least a part of the body portion of the piston body is formed of a flexible tube body. By bending the tube body in the piston body, it is possible to bend the entire shape while driving to extend and contract. In this way, an excellent characteristic that the entire shape of the actuator is bent is obtained by bending the piston body. Even if the tube body is bent, the liquid medium is filled in the tube body and the hydraulic pressure is transmitted, so that normal operation is possible even if the tube body is straight or bent. A flexible tube body filled with water has a certain degree of rigidity and also has a soft elasticity, and also has a dual surface property at the same time. In other words, the tube body can also move linearly, and since it is flexible, it can also move in a curved line, so that it “has two sides simultaneously”.
次に、上記構成において、第1のシリンダと第2のシリンダ間に弾性体を備えた構成が好ましい。弾性体を設けることにより、第1のシリンダと第2のシリンダの相対的移動が、液圧供給機構から液媒体空間へ供給される水圧によって拡がろうとする力と弾性体により縮まろうとする力がバランスする位置で停止することによって全体の長さの伸縮制御を可能となる。つまり、本発明のアクチュエータは、印加した液圧を維持することで、液圧による伸縮と弾性体の弾性力が釣り合った状態で本発明のアクチュエータは姿勢を維持することができる。
なお、弾性体としては、例えばバネ、ゴムがあり得る。バネであれば弾性力が安定しやすい。
Next, in the above configuration, a configuration in which an elastic body is provided between the first cylinder and the second cylinder is preferable. By providing the elastic body, the relative movement between the first cylinder and the second cylinder is caused to expand by the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pressure supply mechanism to the liquid medium space and to contract by the elastic body. By stopping at the balance position, the entire length can be controlled. That is, the actuator of the present invention can maintain the posture in a state where the expansion and contraction due to the hydraulic pressure and the elastic force of the elastic body are balanced by maintaining the applied hydraulic pressure.
Note that the elastic body may be, for example, a spring or rubber. If it is a spring, the elastic force tends to be stable.
また、上記構成において、第1のシリンダにおいて第2のシリンダと対向し合う縁に第1の嵌合縁を備え、第2のシリンダにおいて第1のシリンダと対向し合う縁に第2の嵌合縁を備え、液圧供給機能による液圧が印加されていない状態において弾性体による弾性力により第1のシリンダ体と第2のシリンダ体が当接し、第1の嵌合縁と第2の嵌合縁が嵌合し合うものであるものとすれば、液圧が印加されていない状態でも第1のシリンダ体と第2のシリンダ体が嵌合して支持し合い、アクチュエータが自重で垂れたり曲がったりすることなく、アクチュエータ全体の形状を維持することができる。 In the above configuration, the first cylinder includes a first fitting edge at an edge facing the second cylinder, and the second cylinder has a second fitting at an edge facing the first cylinder. The first cylinder body and the second cylinder body are brought into contact with each other by the elastic force of the elastic body in a state in which the hydraulic pressure by the hydraulic pressure supply function is not applied, and the first fitting edge and the second fitting edge are provided. Assuming that the mating edges fit together, the first cylinder body and the second cylinder body fit and support each other even when no hydraulic pressure is applied, and the actuator hangs under its own weight. The shape of the entire actuator can be maintained without bending.
また、上記構成において、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の最大間隔を制限する間隔リミッタ機構を備えた構成が好ましい。間隔リミッタ機構を設けることにより、液圧供給機構から液媒体空間へ供給される液圧が印加されて第1のシリンダ体とピストン体と第2のシリンダ体が相互に移動してもピストン体の一端が第1のシリンダ体のシリンダ室内から抜け出ず、ピストン体の他端が第2のシリンダ体のシリンダ室内から抜け出ないように制限することができる。 In the above configuration, a configuration including an interval limiter mechanism that limits the maximum interval between the first cylinder body and the second cylinder body is preferable. By providing the interval limiter mechanism, even if the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pressure supply mechanism to the liquid medium space is applied and the first cylinder body, the piston body, and the second cylinder body move relative to each other, the piston body It can be restricted that one end does not escape from the cylinder chamber of the first cylinder body and the other end of the piston body does not escape from the cylinder chamber of the second cylinder body.
例えば、上記の間隔リミッタ機構がピストン体の軸に対して平行に第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の間を結ぶように設けられたワイヤーであり、当該ワイヤーが張りきることで第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の相対的移動が制限されるものとすることが好ましい。このようにピストン軸に対して平行にワイヤーが設けられている場合、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体はワイヤーが張りきるまでは移動することができ、ワイヤーが張りきるのは相互に捩じれることなく真っすぐに伸び合った状態である。つまり、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体は真っすぐに拡がってゆき、ワイヤーが張りきると制止することとなる。 For example, the distance limiter mechanism is a wire provided so as to connect the first cylinder body and the second cylinder body in parallel to the axis of the piston body, and the first wire is stretched. It is preferable that the relative movement of the cylinder body and the second cylinder body be restricted. When the wire is provided in parallel to the piston axis in this way, the first cylinder body and the second cylinder body can move until the wire is fully stretched, It is in a state of stretching straight without being twisted. That is, the first cylinder body and the second cylinder body expand straight, and stop when the wire is stretched.
また、上記の間隔リミッタ機構がピストン体の軸に対して斜め方向に第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の間を結ぶように設けられたワイヤーであり、当該ワイヤーが張りきることで第1のシリンダ体と第2のシリンダ体の相対的移動が制限されるものとすることが好ましい。 The distance limiter mechanism is a wire provided so as to connect the first cylinder body and the second cylinder body in an oblique direction with respect to the axis of the piston body. The relative movement between the first cylinder body and the second cylinder body is preferably limited.
このように、斜め方向にワイヤーが設けられている場合、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体はワイヤーが張りきるまでは移動することができ、ワイヤーが張りきるのは相互に斜め方向に捩じれた状態である。つまり、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体はワイヤーの余裕がある方向には伸びることができるので、両者が拡がってゆくと次第に捩じれてゆき、ワイヤーが張りきるまで捩じれて制止することとなる。 Thus, when the wire is provided in an oblique direction, the first cylinder body and the second cylinder body can move until the wire is stretched, and the wire is stretched in an oblique direction with respect to each other. It is a twisted state. In other words, since the first cylinder body and the second cylinder body can extend in a direction where there is a margin of the wire, the two cylinders are gradually twisted and twisted until the wire is fully stretched. Become.
次に、第1のシリンダ体と第2のシリンダ体との間にピストン体の外周を覆う1個又は複数個の外装筒体を備えた構成が好ましい。
ピストン体の外周を覆う外装筒体があれば、ピストン体がチューブなど可撓性ある素材である場合、チューブ体が剥き出しになっていると不必要な外力がかかりピストン体が変形してしまうからである。
Next, the structure provided with the 1 or several exterior cylinder body which covers the outer periphery of a piston body between a 1st cylinder body and a 2nd cylinder body is preferable.
If there is an outer cylinder that covers the outer periphery of the piston body, if the piston body is a flexible material such as a tube, unnecessary external force will be applied if the tube body is exposed, and the piston body will be deformed. It is.
また、ピストン体の外周を覆う外装筒体があれば、第1のシリンダ体と外装筒体と第2のシリンダ体との間をそれぞれ蝶番構造で接続する構成も可能となる。この蝶番構造により、液圧供給機構から液媒体空間へ供給される液圧によって液媒体空間が膨張した場合に、蝶番構造において屈曲可能な方向が制限される一方、1つのアクチュエータのみへの液圧印加制御のみで一方向への屈曲制御が可能となる。この構成は、例えばロボットアームの指先などのアクチュエータとして適している。 Further, if there is an exterior cylinder that covers the outer periphery of the piston body, a configuration in which the first cylinder body, the exterior cylinder, and the second cylinder body are connected in a hinge structure is also possible. With this hinge structure, when the liquid medium space is expanded by the liquid pressure supplied from the liquid pressure supply mechanism to the liquid medium space, the direction in which the hinge structure can be bent is limited, while the liquid pressure applied to only one actuator Bending control in one direction is possible only by application control. This configuration is suitable as an actuator such as a fingertip of a robot arm.
次に、本発明の液圧駆動のアクチュエータを組み込んだアクチュエータユニットは、上記構成のアクチュエータを複数個並列に並べ、第1のベース体に各々の前記第1のシリンダ体を取り付け、第2のベース体に各々の前記第2のシリンダ体を取り付けたユニットに組み上げ、各々の前記液圧供給機構を介して各々の前記アクチュエータの長さの伸縮を独立制御することにより、前記ユニット全体の長さの伸縮制御と前記ユニット全体のあらゆる方向への曲がり制御を可能とするものである。
つまり、本発明の液圧駆動のアクチュエータユニットによれば、個々のアクチュエータが独立して伸縮するが、第1のベース体および第2のベース体に接続されているので、各々のアクチュエータの長さに差があれば第1のベース体と第2のベース体が傾くこととなり、ユニット全体としての伸縮制御やあらゆる方向への曲がり制御が可能となる。
Next, an actuator unit incorporating a hydraulically driven actuator according to the present invention includes a plurality of actuators having the above-mentioned configuration arranged in parallel, each first cylinder body being attached to a first base body, and a second base By assembling a unit in which each of the second cylinder bodies is attached to a body, and independently controlling expansion and contraction of the length of each actuator via each hydraulic pressure supply mechanism, Expansion / contraction control and bending control in all directions of the entire unit are possible.
That is, according to the hydraulically driven actuator unit of the present invention, each actuator expands and contracts independently, but is connected to the first base body and the second base body. If there is a difference, the first base body and the second base body are inclined, and the expansion / contraction control as a whole unit and the bending control in all directions become possible.
次に、本発明の液圧駆動ロボットは、上記のアクチュエータ、上記のアクチュエータユニットを構成要素に含むものである。例えば、上記のアクチュエータやアクチュエータユニットを直列または並列に組み上げることにより多様な態様のロボットを構成することができる。 Next, the hydraulic drive robot of the present invention includes the actuator and the actuator unit as constituent elements. For example, various types of robots can be configured by assembling the above actuators and actuator units in series or in parallel.
例えば、先端にグリッパーを設けた上記構成のアクチュエータを対向させて把持機構を形成し、その把持機構を少なくとも2つ備え、それら把持機構同士の間を結ぶように上記構成のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備えたものとし、少なくとも1つの把持機構により周囲の物体(例えば、パイプ管)を把持して自重を支えつつ、他の把持機構の把持は停止して開放した状態で、連結機構が伸縮することにより開放状態の把持機構が移動して伸縮移動後の周囲の物体(例えば、パイプ管)を把持することによりパイプ管を移動することができる。この把持機構と連結機構の運動を繰り返すことにより物体の表面または内面を移動する液圧駆動のロボットを得ることができる。 For example, a gripping mechanism is formed by opposing the actuator having the above-described configuration with a gripper at the tip, and at least two gripping mechanisms are provided, and the actuator unit having the above-described configuration is provided so as to connect the gripping mechanisms to each other. It is assumed that at least one mechanism is provided, the surrounding object (for example, pipe pipe) is held by at least one gripping mechanism to support its own weight, and the gripping of other gripping mechanisms is stopped and opened. As the mechanism expands and contracts, the gripping mechanism in the open state moves and the pipe tube can be moved by gripping the surrounding object (for example, the pipe tube) after the expansion and contraction movement. By repeating the movements of the gripping mechanism and the coupling mechanism, a hydraulically driven robot that moves on the surface or the inner surface of the object can be obtained.
また、例えば、先端にサンクション機構と連動した吸盤部を少なくとも2つ備え、それら吸盤部同士を結ぶように上記構成のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備えたものとし、少なくとも1つの吸盤部により周囲の壁面に吸着して自重を支えつつ、他の吸盤部の吸着は停止して開放した状態で、連結機構が伸縮することにより開放状態の吸盤部が移動して伸縮移動後の周囲の壁面に吸着することにより壁面を昇降することができる。この吸盤部の吸着と連結機構の運動を繰り返すことにより周囲の壁面を移動する液圧駆動のロボットを得ることができる。 In addition, for example, at least two suction cups interlocked with the suction mechanism at the tip, and at least one connecting mechanism provided with the actuator unit configured as described above so as to connect the suction cups to each other, at least one suction cup is provided. The suction part of the open state moves as the connection mechanism expands and contracts when the suction mechanism of the other suction cup part stops and opens while the suction part of the suction part stops and opens while supporting the weight of the surrounding wall. The wall surface can be moved up and down by adsorbing to the wall surface. By repeating the suction of the suction cup and the movement of the connecting mechanism, a hydraulically driven robot that moves on the surrounding wall surface can be obtained.
また、例えば、先端にグリッパーを設けた上記構成のアクチュエータを周囲に配した張り出し機構を形成し、その張り出し機構を少なくとも2つ備え、それら張り出し機構同士の間を結ぶように上記構成のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備えたものとし、少なくとも1つの張り出し機構により周囲の壁面間または物体の内壁面にグリッパーを張り出して自重を支えつつ、他の張り出し機構のグリッパーの張り出しを停止して開放した状態で、連結機構が伸縮することにより開放状態の張り出し機構が移動して伸縮移動後の周囲の壁面間または物体の内壁面にグリッパーを張り出すことにより壁面間または物体の内壁面を移動することができる。この張り出し機構と連結機構の運動を繰り返すことにより周囲の壁面間または物体の内壁面を移動する液圧駆動のロボットを得ることができる。 Further, for example, an overhang mechanism is formed in which an actuator having the above-described configuration with a gripper provided at the tip is arranged around the at least two overhang mechanisms, and the actuator unit having the above-described configuration is connected to connect the overhang mechanisms. It is assumed that at least one connecting mechanism is provided, and at least one overhanging mechanism projects the gripper between the surrounding wall surfaces or the inner wall surface of the object to support its own weight, and stops the extension of the gripper of the other overhanging mechanism. In an open state, the extension mechanism in the open state moves when the coupling mechanism expands and contracts, and moves between the wall surfaces or the inner wall surface of the object by extending a gripper between the surrounding wall surfaces or the inner wall surface of the object after the expansion and contraction movement. can do. By repeating the movement of the overhang mechanism and the coupling mechanism, a hydraulically driven robot that moves between the surrounding wall surfaces or the inner wall surface of the object can be obtained.
また、例えば、上記構成のアクチュエータユニットを設けたアーム機構を少なくとも1つ備え、アーム機構の先端に上記構成のアクチュエータを設けたハンド機構を少なくとも1つ備えた構成とすれば、いわゆるロボットアーム型の液圧駆動のロボットを得ることができる。 Further, for example, if at least one arm mechanism provided with the actuator unit configured as described above is provided, and at least one hand mechanism provided with the actuator configured as described above is provided at the tip of the arm mechanism, a so-called robot arm type is provided. A hydraulically driven robot can be obtained.
また、例えば、少なくとも2つの胴部と、前記胴部同士の間を結ぶように上記構成のアクチュエータユニットを設けた連結機構を少なくとも1つ備えた構成とすれば、いわゆる体節が多数あるヘビ型の液圧駆動のロボットを得ることができる。 In addition, for example, if at least two body parts and at least one coupling mechanism provided with the actuator unit configured as described above are connected so as to connect the body parts, a snake type having many so-called body segments. A hydraulically driven robot can be obtained.
また、例えば、少なくとも1つの胴部と、少なくとも2つの足部と、胴部と各々の足部との間を各々接続するように設けられた上記構成のアクチュエータユニットを備えた構成とすれば、いわゆる足がたくさんある多足型の液圧駆動のロボットを得ることができる。 In addition, for example, if at least one torso, at least two feet, and a configuration including the actuator unit configured as described above so as to connect between the torso and each foot, A multi-leg type hydraulically driven robot with many so-called legs can be obtained.
また、例えば、少なくとも1つの胴部と、前記胴部から水平に設けられた少なくとも左右一対の足部と、前記胴部と各々の前記足部との間を各々接続するように設けられたアクチュエータユニットを備えた構成とし、接地した足部の先端部を支点として前記アクチュエータユニットの旋回運動により前記胴部が作用点となって前方に移動する第1の動作と、接地した前記胴部を支点として前記アクチュエータユニットの旋回運動により前記足部の先端部が作用点となって前方に移動する第2の動作を繰り返すことにより移動する液圧駆動のロボットとすることができる。
上記例示に限らず、多種多様なロボットの構成が可能である。
Further, for example, at least one body part, at least a pair of left and right foot parts provided horizontally from the body part, and an actuator provided so as to connect between the body part and each of the foot parts. A first operation in which the body portion is moved forward as an action point by a turning movement of the actuator unit with the tip of the grounded foot portion as a fulcrum, and the grounded body portion is a fulcrum. As described above, a hydraulically driven robot that moves by repeating the second operation in which the tip of the foot moves forward as an action point by the turning motion of the actuator unit can be obtained.
The present invention is not limited to the above examples, and various types of robot configurations are possible.
本発明にかかる液圧駆動のアクチュエータによれば、ピストン駆動を可能としつつ、ピストン体中のチューブ体が曲がることにより、全体形状を曲げることが可能となる。このようにピストン駆動をするアクチュエータにおいてピストン体が曲がることによりアクチュエータ全体形状が曲がるという優れた特性が得られる。なお、チューブ体は曲がっていてもその中には液媒体が充填されて液圧は印加されるのでチューブ体がまっすぐでも曲がっても正常なピストン駆動が可能である。可撓性あるチューブ体の中には水が充填されているので“ある程度の剛性”を備え、かつ“柔らかい弾力性”も備えたものとなり2面性を同時に兼ね備えたものとなる。また、ある程度剛性もあるチューブ体は“直線状の動き”も可能となり、可撓性があるため“曲線状の動き”も可能となり“2面性を同時に兼ね備えた”ものとなる。 According to the hydraulically driven actuator according to the present invention, it is possible to bend the entire shape by bending the tube body in the piston body while allowing the piston to be driven. Thus, in the actuator that drives the piston, an excellent characteristic that the entire shape of the actuator is bent by bending the piston body is obtained. Even if the tube body is bent, a liquid medium is filled in the tube body and a hydraulic pressure is applied, so that normal piston drive is possible even if the tube body is straight or bent. Since the flexible tube body is filled with water, it has “a certain degree of rigidity” and also has a “soft elasticity”, and has both two sides at the same time. In addition, the tube body having a certain degree of rigidity can also be “linearly moved”, and since it is flexible, it can also be “curvedly moved”, and “has two sides at the same time”.
本発明の液圧駆動のアクチュエータユニットによれば、個々のアクチュエータが独立して伸縮するが、第1のベース体および第2のベース体に接続されているので、各々のアクチュエータの長さに差があれば第1のベース体と第2のベース体が傾くこととなり、ユニット全体としての伸縮制御やあらゆる方向への曲がり制御が可能となる。つまり、それぞれのアクチュエータの水圧を制御することで、アクチュエータユニット全体の伸縮、曲がる方向、曲がり量が制御できる。
また、本発明にかかる液圧駆動のロボットは、本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットを含んだものとすることにより多様な態様のロボットを構成することができる。
According to the hydraulically driven actuator unit of the present invention, each actuator expands and contracts independently, but since it is connected to the first base body and the second base body, there is a difference in the length of each actuator. If there exists, the 1st base body and the 2nd base body will incline, and the expansion-contraction control as a whole unit and the bending control to all directions are attained. That is, by controlling the water pressure of each actuator, the expansion / contraction, the bending direction, and the bending amount of the entire actuator unit can be controlled.
In addition, the hydraulically driven robot according to the present invention can include various types of robots by including the hydraulically driven actuator and actuator unit of the present invention.
以下、本発明の液圧駆動のアクチュエータの実施例を説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下の実施形態に示した具体的な用途や形状・寸法などには限定されない。 Hereinafter, embodiments of the hydraulically driven actuator of the present invention will be described. It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the specific applications, shapes and dimensions shown in the following embodiments.
以下、本発明に係る液圧駆動のアクチュエータの構成例を、図面を参照しながら説明する。なお、以下、例えば、液媒体は水とし、水圧駆動のものとして説明するが、他の液媒体、例えば、油媒体でいわゆる油圧で駆動するものであっても良い。 Hereinafter, a configuration example of a hydraulically driven actuator according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, for example, the liquid medium is assumed to be water and hydraulically driven. However, other liquid mediums such as an oil medium may be driven by so-called hydraulic pressure.
図1(a)は、本発明の実施例1にかかる液圧駆動のアクチュエータ100の一構成例を模式的に示す図である。図1(b)は、液圧駆動のアクチュエータ100の各構成要素を分解して示した図である。また、図2は、各構成要素の構成が分かるように正面図、平面図、背面図、断面図などを示した図である。
FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a configuration example of a
図1(a)及び図1(b)に示すように、本発明の実施例1にかかる液圧駆動のアクチュエータ100は、第1のシリンダ体10、第2のシリンダ体20、ピストン体30、液圧供給機構40、間隔リミッタ機構50、弾性体60を備えた構成となっている。なお、弾性体60は中央にある第1のシリンダ体10や第2のシリンダ体20やピストン体30が分かりやすいように、左右に1つずつ弾性体60a,弾性体60bのみを示しているが、実際には横断面において中央のピストン体30の周囲に等間隔にn本設けた構成となっている。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a hydraulically driven
また、図1ではアクチュエータ100の外側に被せるカバー類は設けずに中の構造が見えるように示しているが、使用の際にはアクチュエータ100の外側にカバー類を被せておくこともできる。後述する図5に示すようにアクチュエータ100の周囲にカバー類を設けておくことができる。
Further, in FIG. 1, the cover is not provided on the outside of the
第1のシリンダ体10は、図2(a)に示すように、鍔部分11、シリンダ筒12、シリンダ室13、弾性体接続部14、第1の嵌合縁15を備えた構造となっている。つまり、一端が閉鎖された筒状の構造物であり中空部分はシリンダ室13となっており、後述するようにピストン体30の一端32が収まる構造となっている。このシリンダ室13内には液媒体が充填され、ピストン体30の摺動によりシリンダ室13内に充填される液体の体積が変化する。なお、この構成例では、弾性体接続部14は弾性体60を取り付けるための輪となっている。また、この構成例では後述するように第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20とが当接する縁に嵌合し合う嵌合形状が設けられており、第1のシリンダ体10側には第1の嵌合縁15が設けられた構造となっている。この例では内側に傾きを持った縁となっている。
As shown in FIG. 2A, the
第2のシリンダ体20も第1のシリンダ体10同様、鍔部分21、シリンダ筒22、シリンダ室23、弾性体接続部24、第2の嵌合縁25を備えた構造となっており、一端が閉鎖された筒状の構造物であり中空部分はシリンダ室23となっており、後述するようにピストン体30の他端33が収まる構造となっている。このシリンダ室23内には液媒体が充填され、ピストン体30の摺動によりシリンダ室23内に充填される液体の体積が変化する。なお、この構成例では、弾性体接続部24は弾性体60を取り付けるための輪となっている。
Similarly to the
第1のシリンダ体10のシリンダ室13内の液体の体積、第2のシリンダ体20のシリンダ室23内の液体の体積は、後述する液媒体空間に印加される液圧と、後述する弾性体により与えられる力が平衡状態となる位置で決まる。
The volume of the liquid in the
また、この構成例では第2のシリンダ体20側には、上記したように第1のシリンダ体10の第1の嵌合縁15と嵌合する第2の嵌合縁25が設けられた構造となっている。この例では外側に傾きを持った縁となっており、図3(a)に示すように第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が入り込んで嵌合するものとなっている。嵌合された後は両者が固定し合い、図3(a)において横方向や斜め方向に動かなくなる。
In this configuration example, the
ピストン体30は、図2(c)に示すように、可撓性を備えたチューブ体31と、剛性を備えた一端部32、剛性を備えた他端部33を備えている。一端部32が第1のシリンダ体10のシリンダ室13内に収まり、他端部33が第2のシリンダ体20のシリンダ室23内に収まる。
As shown in FIG. 2C, the
ここで、図2(c)の断面図に示すように、一端部32から他端部33まで貫通した中空部を備え、この中空部の中には液媒体が充填されている。つまり、第1のシリンダ体10のシリンダ室13、ピストン体30の中空部、第2のシリンダ体20のシリンダ23室はつながっており、それらにより液媒体空間が形成される。この液媒体空間はつながっているため、後述する液圧供給機構40により印加された液圧は液媒体空間内全体に印加されることとなる。このように、従来のシリンダ−ピストン機構の構造においては、第1のシリンダ体10−ピストン体30−第2のシリンダ体20という、1つのピストンの両端にそれぞれシリンダが設けられ、さらに、ピストン内部が中空で、両端のそれぞれのシリンダのシリンダ室内と液媒体が連通しているような構造は従来にはまったくない斬新な構造となっている。
Here, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2C, a hollow portion penetrating from the one
さらに、この構成例では、ピストン体30の胴部分が、可撓性あるチューブ体31により形成されている。一例としてチューブ体31は十分な水圧に耐えられる構造強度があるビニル製で出来ているものとする。このようにピストン胴部であるチューブ体31が曲がることができることも従来にはまったくない斬新な構造である。
Furthermore, in this configuration example, the body portion of the
このようにチューブ体31が曲がり得るものであるため、アクチュエータ100全体形状としても曲がり得るものとなる。後述するように、チューブ体31が曲がっても、ピストン30の胴部であるチューブ体31の内部には液媒体が充填されて所定の液圧がかかるため、チューブ体31が曲がらずにまっすぐな場合と同様に正しい駆動ができるものとなっている。
Since the
一端部32は、図2(c)に示すように、チューブ体31の端部を取り囲んでしっかりと固定する筒体32aと、第1のシリンダ体10とピストン体30との間で形成される液体空間の密閉性を確保するパッキン32bと、外側の端面32cと、孔32dを備えた構成となっている。なお、外側の端面32cは、第1のシリンダ体10のシリンダ室13の液圧を受け、ピストン体30の押し出し、引き込みを行う押圧力を受ける面となっている。また、孔32dは第1のシリンダ体10とピストン体30内部の間で液媒体を導通し、液圧供給機構40から印加される液圧を伝達するものとなっている。
As shown in FIG. 2C, the one
次に、液圧供給機構40は、ポンプなど液圧を印加する液圧装置41と液圧装置から液媒体空間内のいずれかの箇所にまで導通した液体供給管42を備えている。なお、図1の構成例はアクチュエータ100が1つのみの基本構造を示す図であるので、液圧供給機構40は1系統しかないが、後述する実施例のように、アクチュエータユニット200としてn個のアクチュエータ100を備えた機構となると、n系統の液圧供給機構40を用意する構成例も可能である。
Next, the hydraulic
間隔リミッタ機構50は、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の最大間隔を制限するものであり、例えば、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の外壁面間を結ぶ第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bを備えた構成となっている。この構成例では、第1のシリンダ体10の鍔11と第2のシリンダ体20の鍔21間を結ぶようになっている。
The interval limiter mechanism 50 limits the maximum interval between the
ワイヤーの結び方は特に限定されないが、図2(d)はワイヤーで形成した間隔リミッタ機構50のリミッタ動作を模式的に示す図である。この例では、第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bは交差している。図2(d)左側の状態は、第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bの間隔がまだ最大間隔に達していない状態で、第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bの交差部分はまだ弛緩している。図2(d)右側の状態は、液圧供給機構40が印加する液圧が大きくなり、液媒体空間が増大し、ピストン体30を挟んで第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20が離れて行き、間隔リミッタ機構50の第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bが交差部分で引っ張り合うために移動が制限された様子を示している。ワイヤーの強度が十分なものであれば、液圧供給機構40が印加する液圧により拡がろうとする第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の最大間隔を制限することとなる。
Although how to tie a wire is not specifically limited, FIG.2 (d) is a figure which shows typically the limiter operation | movement of the space | interval limiter mechanism 50 formed with the wire. In this example, the
このように、間隔リミッタ機構50を設けることにより、液圧供給機構40から液媒体空間1へ供給される液圧が大きく印加されてもピストン体30の一端部32が第1のシリンダ体10のシリンダ室13内から抜け出ず、また、ピストン体30の他端部33が第2のシリンダ体20のシリンダ室23内から抜け出ないようにすることができる。
As described above, by providing the interval limiter mechanism 50, the one
図3は、アクチュエータ100の伸縮が間隔リミッタ機構50で制御される様子を説明する図である。
図3(a)は、液圧供給機構40により印加する液圧がゼロであり、液媒体空間1の体積が縮小し、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が最小となっている状態を示している。この状態では、弾性体60の弾性力により第1のシリンダ10と第2のシリンダ20が当接する状態となり、第1の嵌合縁15の内部に第2の嵌合縁25が嵌り込んで両者が横方向や斜め方向には動かないように固定される。
FIG. 3 is a diagram for explaining how the expansion / contraction of the
In FIG. 3A, the hydraulic pressure applied by the hydraulic
一方、図3(b)は、液圧供給機構40により液圧が印加され、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が広がり、間隔リミッタ機構50が作動した状態となっている。
このように、間隔リミッタ機構50の働きにより、ピストン体30が第1のシリンダ体10および第2のシリンダ体20から抜け出るという事故を防ぐことができる。なお、第1の嵌合縁15の内部に第2の嵌合縁25が嵌り込んだ状態から互いに離反する方向であれば嵌合が容易に解け、第1のシリンダ体10および第2のシリンダ体20が離れて行く。
On the other hand, in FIG. 3B, the hydraulic pressure is applied by the hydraulic
Thus, the function of the interval limiter mechanism 50 can prevent an accident that the
弾性体60は、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20間に弾性力を与えるものであり、この構成例ではバネとなっている。バネを第1のシリンダ10の弾性体接続部14と第2のシリンダ20の弾性体接続部24の間に設けることにより、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が、液圧供給機構40から液媒体空間へ供給される水圧によって拡がろうとする力と、弾性体60により縮まろうとする力がバランスする間隔で平衡状態となり、全体の長さの伸縮制御が可能となる。つまり、弾性体60のバネがない場合、液媒体空間に流入する液量を正確精密に制御しない限り、液圧供給機構40から加えられた液圧により間隔リミッタ機構50により制限される位置まで第1のシリンダ10と第2のシリンダ20が拡がることとなる。弾性体60のバネを設けることにより、液圧供給機構40で与える液圧の大きさに応じて第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が決まるので、アクチュエータ100全体の長さの伸縮の制御が可能となる。
The elastic body 60 gives an elastic force between the
なお、弾性体60の本数は複数本設けても良いが弾性力のバランスがとれるように本数を選んで配置することが好ましい。例えば、n本設ける場合、ピストン体30を囲むように均等に、つまり、横断面においてピストン体30の周りにn本を等間隔で配置することが好ましい。
Although a plurality of elastic bodies 60 may be provided, it is preferable to select and arrange the elastic bodies 60 so that the elastic force is balanced. For example, when n pieces are provided, it is preferable to arrange the n pieces at equal intervals so as to surround the
図4は、液圧供給機構40により印加する液圧と弾性体60のバネによるアクチュエータ100の長さの関係を模式的に示す図である。
図4(a)は、液圧供給機構40により印加する液圧がゼロである状態を示している。つまり、液媒体空間の体積が縮小し、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が最小となっている。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the hydraulic pressure applied by the hydraulic
FIG. 4A shows a state in which the hydraulic pressure applied by the hydraulic
図4(b)は、液圧供給機構40により印加する液圧がある値であり、その値に応じて第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔がある大きさとなって静止した状態となっている。液圧供給機構40が印加する液圧により液媒体空間の体積が膨張して第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が拡がるが、その一方、弾性体60であるバネの力が第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔に応じて大きくなり、図4(b)の状態で平衡状態に達して、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の動きが静止している。この静止状態は、液圧供給機構40により液圧は印加され続けており、また、弾性体60であるバネの力がかかり続けているので、いわばテンションがかかった状態となっている。
FIG. 4B shows a state in which the hydraulic pressure applied by the hydraulic
図4(c)の状態は、液圧供給機構40により印加する液圧が大きくなり、弾性体60のバネの力に打ち勝ち、第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔がさらに拡がろうとしたため、間隔リミッタ機構50により動きが制限された状態を示している。間隔リミッタ機構50の第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bの交差部分が引っ張り合ってそれ以上第1のシリンダ10と第2のシリンダ20の間隔が拡がらないように制限されている。
In the state of FIG. 4C, the hydraulic pressure applied by the hydraulic
液圧供給機構40の印加できる液圧自体にも上限を設けておくことは好ましい。液圧供給機構40が余りにも強い液圧を印加できるものとすれば、間隔リミッタ機構50の第1のワイヤー機構50aと第2のワイヤー機構50bを引きちぎったり、チューブ体31の壁面を変形させたり破裂させたりするなど、アクチュエータ100の機能を破壊するおそれもあるからである。
It is preferable to provide an upper limit for the hydraulic pressure itself that can be applied by the hydraulic
なお、チューブ体31はある程度の剛性(チューブ体31の構造的剛性、水圧のテンション)と、ある程度の柔軟性(チューブ体31の可撓性、バネの弾性)が兼ね備えられた状態となっており、例えば、人間が押すと、ある程度の剛性を感じるとともに、曲がり得るというある程度の柔軟性を感じる状態となっている。
The
なお、ここで、本発明のアクチュエータ100の奏する動きの適応性について説明する。本発明のアクチュエータ100は上記のように印加する水圧を制御することで第1のシリンダ体10−ピストン体30−第2のシリンダ体20間のピストン機構を押し拡げようとする液圧力と、弾性体60の弾性力との釣り合いで伸長する長さが調整されるものである。それゆえ、アクチュエータ100の先に他の物体があったり、壁面があったりしたために外力がかかった場合でも、ピストン機構を押し拡げようとする液圧力と、弾性体60の弾性力と、外力とが釣り合う位置で安定することができる。つまり、従来の数値制御のように、極めて高い精度を求めて制御するのではなく、被操作対象物への操作において、実際の周囲の環境の変化に応じてその姿勢を安定することができ、被操作対象物との位置関係や印加する力などは概ね合わせる程度の精度で行えば良く、アクチュエータ自身の動作をある程度の剛性と柔軟性を兼ね備えた動作とすることでマージンをその動きの中で吸収してしまうことにより、数値制御では制御し切れない誤差さえもその動きの中で吸収してしまうことができる。なお、これらの効果は、後述する実施例において、本発明のアクチュエータ100を適用したロボットなどの説明において具体例を挙げつつ説明する。
Here, the adaptability of the movement performed by the
最後にカバーについて述べておく。図5は本発明のアクチュエータ100の周囲にカバー類110を設けた例である。本発明のアクチュエータ100は上記のように全体の長さが伸縮したり、後述する実施例2に示すように曲がったりするため、カバーは伸縮・曲がりに対応するものでなければならない。図5(a)の例は、いわゆるジャバラ式のカバーの例である。ジャバラ式であれば伸縮、屈伸とも自由に対応できる。図5(b)の例は、周囲にゴム板を巻き、いわゆる摺動式で動かす例である。この構造例でも伸縮、屈伸とも自由に対応できる。
Finally, I will talk about the cover. FIG. 5 shows an example in which covers 110 are provided around the
以上、上記構成のアクチュエータ100において、液圧供給機構40により供給する液圧を制御することにより、アクチュエータ100に適切な剛性と適切な柔軟性という2面を同時に兼ね備えさせつつ、アクチュエータ100の長さの伸縮を制御することが可能であることが理解できよう。
As described above, in the
なお、本発明のアクチュエータ100は、従来の数値制御のように、極めて高い精度を求めて制御するのではなく、被操作対象物への操作において、被操作対象物との位置関係や印加する力などは概ね合わせる程度の精度で行い、アクチュエータ自身の動作をある程度の剛性と柔軟性を兼ね備えた動作とすることでマージンをその動きの中で吸収してしまうことにより、数値制御では制御し切れない誤差さえもその動きの中で吸収してしまう事が可能となる。
It should be noted that the
次に、実施例2として、実施例1に示したアクチュエータ100を複数個並列に並べて、アクチュエータユニット200として組み上げた構成例について説明する。
Next, as a second embodiment, a configuration example in which a plurality of
アクチュエータユニット200は、アクチュエータ100を複数個並列に並べてユニット全体として動きの制御を可能としたものである。複数のアクチュエータ100をユニット化するメリットは様々ある。
The
第1のメリットは曲げ制御である。実施例1に示したアクチュエータ100だけでは周囲からの外力を加えることなく水圧のみでアクチュエータ100をあらゆる方向に自在に曲げる制御を施すことは困難であるが、アクチュエータ100を複数本集めてアクチュエータユニット200としてユニット化すれば、全方向に自在に曲げを制御することが可能となる点である。実施例1に説明したように、各アクチュエータ100の液圧を制御すれば各アクチュエータ100の長さは調整できるところ、各々のアクチュエータ100の長さの制御を通じてアクチュエータユニット200全体としては屈曲方向と角度が制御できるようになる。
The first merit is bending control. Although it is difficult to perform control to bend the
第2のメリットは、ユニット全体としてある程度の剛性を持ちながら、さらに曲げたり伸縮したりすることができる点である。1個のアクチュエータ100のみでは曲げる方向を大きく変える過程においては一旦液圧を大きく減ずる場合もあり、一時的に十分な剛性が維持できない可能性がある。アクチュエータ100を複数本集めてユニット化しておけば、複数のアクチュエータ100のうち幾つかは液圧がかかった状態で剛性を維持しつつ、残りのアクチュエータ100の液圧を変化させ、アクチュエータユニット200全体としての曲がる方向や角度を変えたりできるので、ユニット全体としてある程度の剛性を維持しつつ同時に曲がる方向や伸縮を制御することができる。
The second merit is that the whole unit can be further bent or expanded while having a certain degree of rigidity. In the process of greatly changing the bending direction with only one
図6は、本発明のアクチュエータユニット200の一構成例を模式的に示した図である。図6(a)は、本発明の実施例2にかかるアクチュエータユニット200の一構成例を模式的に示す図である。図6(b)は、アクチュエータユニット200の各構成要素を分解して示した図である。また、図7は、第1のベース体210、第2のベース体220の構成が分かるように正面図、平面図、背面図、断面図などを示した図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration example of the
図6に示すように、n本のアクチュエータ100、アクチュエータ100の第1のシリンダ体10を共通化した第1のベース体210、アクチュエータ100の第2のシリンダ体20を共通化した第2のベース体220、n本のアクチュエータ100の数に対応するn系統の液圧供給機構40、弾性体60を備えている。この構成例では4本のアクチュエータ100a,100b,100c,100dを並列に並べた構成となっている。なお、間隔リミッタ機構50など、実施例1で説明したアクチュエータ100の各構成は設けられている。また、弾性体60は第1のベース210と第2のベース220に接続されている。ここではユニット中央の構成が分かりやすいように手前に位置する弾性体は図示せず、両端に位置する弾性体60のみを図示した。
As shown in FIG. 6,
第1のベース体210はこの構成例では円盤状のものであり、素材としては、アルミニウムやステンレスなどの金属製や、硬質プラスチックなどの樹脂製であっても良い。第1のベース体210には4本のアクチュエータ100a,100b,100c,100dそれぞれの第1のシリンダ体10a,10b,10c,10dが共通して取り付けられるベースとなっている。第1のシリンダ体10a,10b,10c,10dと第1のベース210は螺子止めや溶接などにより構造的に一体化していても良い。図7(a)は第1のベース体210の構成が分かりやすいように、正面図、平面図、底面図、A−A線断面図などを示した図である。図7(a)に示すように、4つの第1のシリンダ体10a,10b,10c,10dがベースとなる鍔211に対して等間隔に配置されている。
In this configuration example, the
第2のベース体220も同様であり、この構成例では円盤状のものであり、第2のベース体220には4本のアクチュエータ100a,100b,100c,100dそれぞれの第2のシリンダ体20a,20b,20c,20dが共通して取り付けられるベースとなっている。素材も同様で良く、アルミニウムやステンレスなどの金属製や、硬質プラスチックなどの樹脂製で良い。第2のシリンダ体20と第2のベース220は螺子止めや溶接などにより構造的に一体化しても良い。図7(b)は第2のベース体220の構成が分かりやすいように、正面図、平面図、底面図、A−A線断面図などを示した図である。図7(b)に示すように、4つの第2のシリンダ体20a,20b,20c,20dがベースとなる鍔221に対して等間隔に配置されている。
The same applies to the
第1のシリンダ体10a〜10dの縁にはそれぞれ第1の嵌合縁15a〜15dが設けられ、第2のシリンダ体20a〜20dの縁にはそれぞれ第2の嵌合縁25a〜25dが設けられている点は第1の実施例と同様であり、液圧がかかっていない状態では第1の嵌合縁15a〜15dの中に第2の嵌合縁25a〜25dが嵌り込む状態となる。
First
弾性体60は、第1のベース体210と第2のベース体220との間に並列に設けられている。この構成例では4本のバネが設けられた例となっている。なお、図6では正面側にある左右2本の弾性体60が図示されている。
The elastic body 60 is provided in parallel between the
各々のアクチュエータ100の液圧供給機構40はそれぞれ独立しており、この構成例ではアクチュエータ100は4つ存在しているので、4系統の液圧供給機構40a,40b,40c,40dが設けられている。図6では正面側から見えるアクチュエータ100a,100b,100cに対応する3つの液体供給機構40a,40b,40cが図示されている。
The hydraulic
なお、ピストン体30の長さをある程度長くしつつ、アクチュエータユニット全体としての構造的強度を保つため、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20との間に外装筒体70を備えた構成も好ましい。外装筒体70は例えばリング状の部材である。第1のシリンダ体10と当接する外装筒体70の縁に第1の嵌合縁15、第2のシリンダ体20と当接する外装筒体70の縁に第2の嵌合縁25を設ける構成も可能である。
以上のような構成にて、複数のアクチュエータ100がアクチュエータユニット200として組み上げられている。
In order to maintain the structural strength of the entire actuator unit while increasing the length of the
With the configuration as described above, a plurality of
以上のような構成のアクチュエータユニット200の伸縮制御や曲げ制御について説明する。
アクチュエータユニット200は、それぞれの液圧供給機構40a,40b,40c,40dを介して各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dに与える液圧を独立に制御することにより、それらの長さを独立に制御することができるようになっている。
The expansion / contraction control and bending control of the
The
図8および図9は、アクチュエータユニット200の曲がり制御の原理を説明した図である。図8は各々のアクチュエータの状態と第1のベース体および第2のベース体の様子を分かりやすく示したものであり、他の機構の図示は省略した。
図8(a)は第1のベース体210に平行な面で切った断面図である。
8 and 9 are diagrams for explaining the principle of the bending control of the
FIG. 8A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the
まず、図8(a)において下側に曲げる例を説明する。
図8(b)はアクチュエータ100aが上側に来るように示した側面図であり、4つのアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さの変化による曲げ制御が分かりやすいように、4つのピストン体30a,30b,30c,30dおよび模式的に描いた第1のベース体210の底面と第2のベース体の底面のみが示されている。ただし、奥側に隠れているピストン体30dは示されていない。図8(b)の状態では各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さはすべてA=B=C=Dであったとする。
First, an example of bending downward in FIG. 8A will be described.
FIG. 8B is a side view showing the
ここで、各々の液圧供給機構40a,40b,40c,40d(図示せず)の調整により、各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さはそれぞれA,B,C,Dになったとする。ここで、B=Dであり、A>B>Cであるとする。各々のアクチュエータの配列と長さの関係より、図8(c)に示すようにアクチュエータユニット200が伸縮するとともに下側に曲がることとなる。つまり各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率に応じて下側へ曲がる角度が調整できる。
Here, the lengths of the actuators 100a, 100b, 100c, and 100d become A, B, C, and D, respectively, by adjusting the hydraulic
なお、ここで、各々の液圧供給機構40a,40b,40c,40d(図示せず)の調整により、各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さを、B=Dで、A<B<Cに変化させると、上記とちょうど逆の関係となり、図8(d)に示すように、アクチュエータユニット200が伸縮するとともにアクチュエータユニット200が上側に曲がることとなる。各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率に応じて上側へ曲がる角度が調整できる。
Here, the lengths of the actuators 100a, 100b, 100c, and 100d are adjusted such that B = D and A <B by adjusting the hydraulic
また、各々の液圧供給機構40a,40b,40c,40d(図示せず)の調整により、各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さを、A=Cで、B<A<Dに変化させると、図9(a)に示すように、アクチュエータユニット200がアクチュエータ100bの方向、つまりアクチュエータユニット200が左側に曲がることとなる。各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率に応じて左側へ曲がる角度が調整できる。
Also, by adjusting the hydraulic
また、各々の液圧供給機構40a,40b,40c,40d(図示せず)の調整により、各々のアクチュエータ100a,100b,100c,100dの長さを、A=Cで、D<A<Bに変化させると、図9(b)に示すように、アクチュエータユニット200がアクチュエータ100cの方向、つまりアクチュエータユニット200が右側に曲がることとなる。各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率に応じて右側へ曲がる角度が調整できる。
Further, by adjusting the hydraulic
上記は上下左右に曲がる原理を説明したが、各々のアクチュエータ100の長さであるA:B:C:Dの比率をもっと自由に変えればあらゆる方向への曲がりが制御できることが理解されよう。 The above describes the principle of bending up, down, left, and right, but it will be understood that bending in any direction can be controlled by changing the ratio of A: B: C: D, which is the length of each actuator 100, more freely.
例えば、図10は第1のベース体210に平行な面で切った断面図であるが、図10(a)において、各々のアクチュエータ100の長さを変化させてA<B<C<D、A<B<D<C、B<A<C<D、B<A<D<Cのいずれかとすると、図10に示す左斜め上方向の範囲に曲がることとなる。左斜め上方向の具体的にどの方向かはA:B:C:Dの比率に応じて決まってくる。
For example, FIG. 10 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the
また、各々のアクチュエータ100の長さを変化させてA<C<B<D、A<C<D<B、C<A<B<D、C<A<D<Bとすると、図10(b)に示す右斜め上方向に曲がることとなる。右斜め上方向の具体的にどの方向かはA:B:C:Dの比率に応じて決まってくる。 Further, when the length of each actuator 100 is changed to A <C <B <D, A <C <D <B, C <A <B <D, C <A <D <B, FIG. It will bend in the upper right direction shown in b). The specific direction of the upper right diagonal direction is determined according to the ratio of A: B: C: D.
また、各々のアクチュエータ100の長さを変化させてB<D<A<C、B<D<C<A、D<B<A<C、D<B<C<Aとすると、図10(c)に示す左斜め下方向に曲がることとなる。左斜め下方向の具体的にどの方向かはA:B:C:Dの比率に応じて決まってくる。 Further, if the length of each actuator 100 is changed to be B <D <A <C, B <D <C <A, D <B <A <C, D <B <C <A, FIG. It turns in the diagonally lower left direction shown in c). The specific direction of the diagonally lower left direction is determined according to the ratio of A: B: C: D.
また、各々のアクチュエータ100の長さを変化させてC<D<A<B、C<D<B<A、D<C<A<B、D<C<B<Aとすると、図10(d)に示す右斜め下方向に曲がることとなる。右斜め下方向の具体的にどの方向かはA:B:C:Dの比率に応じて決まってくる。 Further, if the length of each actuator 100 is changed to C <D <A <B, C <D <B <A, D <C <A <B, D <C <B <A, FIG. It turns in the diagonally lower right direction shown in d). The specific direction of the diagonally lower right direction is determined according to the ratio of A: B: C: D.
このように、アクチュエータユニット200は液圧供給機構による各アクチュエータ100の液圧を制御することによりあらゆる方向への曲がり制御を行うことができる。初期状態ではピストン体30は第1のシリンダ体10および第2のシリンダ体20の内部に入り込んでいるため、各々のアクチュエータ100に対して或る程度の液圧を与えつつ各々のアクチュエータ100の長さの比率A:B:C:Dを所定の比率とすれば、弾性体40とのバランスがとれる或る位置までアクチュエータユニット200が伸びつつあらゆる方向への曲がり制御が可能となる。
Thus, the
次に、第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25による嵌合の効果について説明しておく。図11は、アクチュエータユニット200を2つ直列に並べ、第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25による嵌合の効果を説明する図である。液圧供給部40から液圧がかかっている状態ではアクチュエータユニット200は重力の影響に打ち勝ち、前後左右上下に制御することができる。液圧供給部40からの液圧がなくなった場合、弾性力60により第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20が当接するまで引っ張られ、図11(a)に示すように第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込み、図11(a)において上下方向にずれなくなる。そのため、液圧がかかっていない状態でも図11(a)に示すように水平状態が保たれ、ユニット全体の姿勢が維持・制御される。
Next, the effect of fitting by the first
一方、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の縁に第1の嵌合縁15や第2の嵌合縁25が設けられていない場合、液圧供給部40からの液圧がなくなれば重力に逆らって支える部材や構造がなく、図11(b)に示すように先端が下方に垂れ下がってしまう。
On the other hand, when the first
このように、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の縁に第1の嵌合縁15や第2の嵌合縁25が設けられている場合、液圧がかかっていない状態でもユニット全体の姿勢が維持・制御されるというメリットが得られる。
Thus, when the
次に、捩じり制御が可能なアクチュエータユニットの構成例について述べる。
図6に示したアクチュエータユニット200の構成であれば、各々のアクチュエータ100の液圧を制御することによって、図8、図9、図10に示すようにアクチュエータユニット200の全体の伸縮制御と曲がり制御は可能である。しかし、いわゆる捩じり制御はできないものである。
Next, a configuration example of an actuator unit capable of torsion control will be described.
With the configuration of the
発明者門脇氏は、液圧駆動のロボット制御を研究する中、実施例2のアクチュエータユニット200を改良し、間隔リミッタ機構50の取り付け方向を斜めにするという工夫によって捩じり制御が可能となることを発明した。
Inventor Mr. Kadowaki, while studying hydraulically controlled robot control, improves the
図12は、捩じり制御を可能とした本発明のアクチュエータユニット200’の構成例を模式的に示した図である。各々の構成要素は図6に示したものと同じものとなっている。しかし、間隔リミッタ機構50が斜めに掛けられている点が異なっている。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a configuration example of an
図12(a)はアクチュエータユニット200’の側面図であるが、4つのバネ60a,60b,60c,60dも示されている。図12(b)は4つのバネ60a,60b,60c,60dの図示を省略し、間隔リミッタ50が斜めに掛けられている様子がよく分かるように示した図である。
FIG. 12A is a side view of the actuator unit 200 ', but four
図12(b)に示すように、本発明のアクチュエータユニット200’は、第1のベース210、第2のベース220、複数個のアクチュエータ100が設けられている点は実施例2の構成例と同じである。この構成例では4本のアクチュエータ100a,100b,100c,100dを並列に並べた構成となっている。ここで、間隔リミッタ機構50a,50b,50c,50dは、第1のシリンダ体10と第2のシリンダ体20の間を斜めに結ぶように掛けられている。なお、アクチュエータ100の弾性体60は、各々のアクチュエータ100の軸に対して平行に、第1のベース210と第2のベース220に接続されている。
As shown in FIG. 12B, the
図13、図14は、各々のアクチュエータ100a〜100dが伸びたときにアクチュエータユニット200’全体として捩じりが生じる原理を説明する図である。
図13に示すように、アクチュエータユニット200’は或る程度の距離であれば真っすぐに伸縮することが可能である。図13に示すように、それぞれの間隔リミット50a〜50dのワイヤー同士が当接するまで上下真っすぐに伸びることができる。さらに、図14に示すように、間隔リミッタ機構50a〜50dのワイヤー同士が引っ張り合い、それ以上、上下方向への移動は制限される。
FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining the principle that the
As shown in FIG. 13, the
しかし、間隔リミッタ機構50a〜50dのワイヤーはまだ斜め方向には移動の余裕がある。そのため、さらに各々のアクチュエータ100a〜100dが伸びたときにアクチュエータユニット200’に捩じりが生じ始める。図14に示すように、各々のアクチュエータ100a〜100dが伸びるに従って間隔リミッタ機構50のワイヤーにより上下方向には移動できないが、まだマージンのある斜め方向に移動が続いていき、アクチュエータユニット200’が捩じれて行く。最後、間隔リミッタ機構50a〜50dのワイヤーが目一杯伸びきるとそこで完全に間隔リミッタ機構50によりアクチュエータユニット200’の動きが制止される。なお、弾性体60は各々のアクチュエータ100の軸に対して平行に設けられているため、弾性体60は斜め方向に弾性力を働かせている。
However, the wires of the
なお、アクチュエータユニット200’の長さが縮まる過程においては、斜めに働いている弾性体60の弾性力により捩じり運動の逆の動きを辿って戻ってゆき、図14から図13に示す動きの逆の動作となり、元の状態に戻る。 In the process of shortening the length of the actuator unit 200 ', the elastic body 60 acting obliquely moves back by following the reverse movement of the torsional movement, and the movement shown in FIGS. The operation is reversed and the original state is restored.
ここで、4本のアクチュエータ100a〜100dの伸縮を個別に制御することにより、それらの長さの比率A:B:C:Dを変えると単に捩じる運動ではなく、捩じりながら斜め方向に動くような複雑な捩じり運動が可能となる。
Here, by individually controlling the expansion and contraction of the four
次に、実施例3として、上記実施例2に示した液圧駆動のアクチュエータユニット200や捩じり制御が可能なアクチュエータユニット200’を組み上げて構成した、パイプ管外壁などを移動するパイプ管昇降ロボット300の構成例を説明する。
Next, as a third embodiment, a pipe pipe ascending / descending moving on a pipe pipe outer wall constructed by assembling the hydraulically driven
なお、液圧駆動のアクチュエータユニット200や捩じり制御が可能なアクチュエータユニット200’を組み合わせてパイプ管外壁を登るロボット300を製作する組み合わせ方は多様であり、この実施例に示す構成には限定されない。
There are various combinations of manufacturing the
図15および図16は、実施例3のパイプ管昇降ロボット300の外観を模式的に示したものである。図15には正面図、平面図、右側面図が示されている。図16には背面図、底面図、左側面図が示されている。図15および図16に示すように、背面図は正面図と同様、底面図は平面図と同様、左側面図は右側面図と対照になっている。
15 and 16 schematically show the appearance of the pipe
図15に見るように、パイプ管昇降ロボット300は、中央の連結機構である背骨部310、天板311、底板312、8つの把持機構320a〜320h、1つの把持機構に2つずつ合計16個のアクチュエータ容器330a1〜330h2(内部にアクチュエータ100が内蔵されている)、各アクチュエータ100の先端に設けられている合計16個のグリップ部340a1〜340h2を備えている。なお、パイプ管昇降ロボット300に対して液圧を供給する液圧供給機構や液圧を供給する液圧供給パイプなどの図示は省略した。
As shown in FIG. 15, the pipe
連結機構である背骨部310は、いわゆるジャバラで覆われているが、その内部には実施例2で説明した液圧駆動のアクチュエータユニット200’(伸縮、曲がり、捩じりが可能なタイプ)が縦方向に2個直列に組み込まれており、それぞれのアクチュエータユニット200’aおよび200’bの内部には実施例2で説明したように4つのアクチュエータ100が組み込まれており、液圧駆動によりアクチュエータユニット200’は上下方向に伸縮したり、前後左右に曲がったり、左回りや右回りに捩じったりする動作が可能となっているものとする。なお、この構成例では液圧供給機構40は、アクチュエータユニット200’aについて4系統、アクチュエータユニット200’bについても4系統あるので8系統設けられているものとする。背骨部310は上段側の把持機構320a〜320dと下段側の把持機構320e〜320hの間を結ぶように設けられている。
The
天板311と底板312と8個の把持機構320a〜320hと16個のアクチュエータ容器330a1〜330h2は一体化されている。素材としては、例えば、アルミニウムやステンレス鋼などの金属やプラスチックなど或る程度の剛性を備えたものが採用されており、ロボット300の構造的強度が確保されている。
The
16個のアクチュエータ容器330a1〜330h2は、内部にアクチュエータ100が内蔵されている。アクチュエータ100の基本的構造は実施例1で説明したアクチュエータ100で良い。図17(a)は把持機構内のアクチュエータ100の水平断面構造を分かりやすく示した図である。アクチュエータ容器330a1〜330h2の内部は中空となっており、その中空部分に実施例1に示したアクチュエータ100が内蔵されている。
The 16 actuator containers 330a1 to 330h2 incorporate the
グリッパー340はアクチュエータの先端に取り付けられた部材であり、例えば、グリッパー340の内面形状は、パイプ等の円筒外壁面に対応する凹型となっており、パイプ管の外壁面をしっかりとグリップできるように適した内面形状となっている。 The gripper 340 is a member attached to the tip of the actuator. For example, the inner surface shape of the gripper 340 is a concave shape corresponding to a cylindrical outer wall surface such as a pipe so that the outer wall surface of the pipe tube can be gripped firmly. It has a suitable inner shape.
対向し合うグリッパー340が近づき合うことでパイプ管外壁面をしっかりとグリップし、両者が離れ合うことでパイプ外壁面を解放する。なお、間隔リミッタ50があるので、グリッパーが近づき合っても衝突することはない。 When the grippers 340 facing each other come close to each other, the outer wall surface of the pipe pipe is firmly gripped, and when the grippers 340 are separated from each other, the outer wall surface of the pipe is released. Since there is an interval limiter 50, there is no collision even when the grippers approach each other.
図17(b)は液圧駆動によりアクチュエータ100を伸縮させてグリップ部340a1〜340h2を押し出した様子を示す図である。つまり、液圧供給機構の液圧制御によりグリップ部340a1〜340h2が押し出されたり引っ込んだりする動きとなる。なお、16個のアクチュエータ100それぞれには実施例1に示したように液圧供給機構40が1つずつ必要であるので16系統の液圧供給機構40が設けられている。
FIG. 17B is a diagram illustrating a state in which the
もし、このグリッパー340の間にパイプ等が存在する場合、図17(b)に示すように、各々のグリッパー340はパイプ管をしっかり挟持する。なお、パイプ管の外壁面をグリップし始めるとパイプ管外壁面からの抗力を受け始め、弾力体60の弾性力とパイプの外壁面から受ける抗力の総計がアクチュエータの液圧による押圧力がバランスすると動きが止まる。つまり、パイプの外壁面から受ける抗力Fが得られ、パイプの外壁面とグリッパー331表面との摩擦係数がμとすると“μF”の摩擦力が得られることとなり、しっかりとパイプ外壁面をグリップすることができる。 If a pipe or the like exists between the grippers 340, each gripper 340 firmly holds the pipe tube as shown in FIG. When the outer wall surface of the pipe pipe starts to be gripped, it starts to receive a drag force from the outer pipe wall surface, and the total of the elastic force of the elastic body 60 and the drag force received from the outer wall surface of the pipe balances the pressing force due to the hydraulic pressure of the actuator. The movement stops. That is, the drag force F received from the outer wall surface of the pipe is obtained, and if the friction coefficient between the outer wall surface of the pipe and the surface of the gripper 331 is μ, a friction force of “μF” is obtained, and the pipe outer wall surface is gripped firmly. be able to.
以下、パイプ管昇降ロボット300の動作の概略を説明する。
この例では平行して配設されている2本のパイプAおよびパイプBの間をグリップしながら上方へ登ってゆく動作を説明する。
なお、ここでは説明を簡単にするために、液圧駆動機構40により与えられる液圧は、後述するようにグリッパー340でパイプAまたはパイプBをしっかりとグリップするに十分な押圧力を生じる液圧“オン”とグリッパー340の押圧力がなくなり弾性体60による弾性力によりグリッパーが引っ込む“オフ”の2値制御として説明する。
Hereinafter, an outline of the operation of the pipe
In this example, an operation of climbing upward while gripping between two pipes A and B arranged in parallel will be described.
In order to simplify the description, the hydraulic pressure applied by the
図18(a)〜図24(a)は、実施例3のロボット300が、2本平行に並べられたパイプ管の外壁を登る動作の例を示す図である。図18(a)から図21(a)までは1つのパイプ管を左右一方のグリッパー(ここでは左側)によりグリップしつつ上方へ登っていく基本動作を示すものである、図21(b)から図24(a)までは一方のパイプ管から他方のパイプ管に移動する場合の基本動作を示すものである。各図とも、左側にパイプ昇降ロボット300を正面から見た図、右上に上段側の把持機構320およびグリッパー340の状態を平面から見た図、右下に下段側の把持機構320およびグリッパー340の状態を平面から見た図となっている。
FIG. 18A to FIG. 24A are diagrams illustrating an example of an operation in which the
まず、図18(a)の状態は初期状態であり、上段の把持機構320aから押し出されたグリッパー340aと把持機構320bから押し出されたグリッパー340bにより左側にあるパイプ管Aを挟持し、また、下段の把持機構320eから押し出されたグリッパー340eと把持機構320fから押し出されたグリッパー340fにより左側にあるパイプ管Aを挟持して自重を支えた状態となっている。把持機構320aと把持機構320bと把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧が印加されて“オン”の状態であり、図18(a)の右上及び右下の図に示すように、上下段ともパイプ管Aをしっかりとグリップしている状態となっている。
18A is an initial state, and the pipe pipe A on the left side is held between the gripper 340a pushed out from the upper
次に、図18(b)の状態に移る。図18(b)の状態は、パイプの上方へ進むために上段の把持機構320aのグリッパー340aおよび把持機構320bのグリッパー340bのグリップを解放した状態である。つまり、図18(b)の状態は下段の把持機構320cから押し出されたグリッパー340cと把持機構320dから押し出されたグリッパー340dのみによりパイプ管を挟持して自重を支えた状態となっている。把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路の液圧印加が停止されて“オフ”状態となり、把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧が印加された“オン”状態であり、図18(b)の右上の図に示すように、上段はパイプ管Aのグリップを解放しており、図18(a)の右下の図に示すように、下段はパイプ管Aをしっかりとグリップしている状態となっている。なお、この状態では、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’b内のアクチュエータ100には液圧がかかっていないが、第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込んでいるので背骨部310が横方向や斜め方向に曲がったり垂れたりすることはなく直立した状態が維持される。
Next, the state of FIG. The state of FIG. 18B is a state in which the grips of the gripper 340a of the upper
次に、図19(a)の状態に移る。図19(a)の状態は、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’b内のアクチュエータ100に対する液圧供給機構40により液圧が均等に加えられ、背骨部310が伸びた状態である。アクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’bが液圧供給機構により均等な液圧が印加された場合に真っすぐに伸びる原理は実施例2において説明したとおりである。図19(a)左側の図に示すように、背骨部310が伸び、上段側の把持機構の高さが高い位置に到達している。
Next, the state of FIG. In the state of FIG. 19A, the hydraulic pressure is uniformly applied by the hydraulic
次に、図19(b)は、上段の把持機構320aのグリッパー340aおよび把持機構320bのグリッパー340bを押し出してパイプ管Aをグリップし直した状態である。つまり、背骨310が伸びて上段の把持機構が到達した箇所をしっかりとグリップする動作である。把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路が液圧を供給して“オン”状態となり、グリッパー340aとグリッパー340bを押し出してパイプ管Aを挟持した状態となる。
Next, FIG. 19B shows a state where the gripper 340a of the upper
次に、図20(a)の状態に移る。図20(a)の状態は、パイプの上方へ進むために下段の把持機構320eのグリッパー340eおよび把持機構320fのグリッパー340fのグリップを解放した状態である。つまり、図20(a)の状態は上段の把持機構320aから押し出されたグリッパー340aと把持機構320bから押し出されたグリッパー340bのみによりパイプ管Aを挟持して自重を支えた状態となっている。つまり把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路の液圧印加が印加された“オン”状態であり、把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧印加が停止された“オフ”状態であり、図20(a)の右上の図に示すように、上段はパイプ管Aをしっかりとグリップしている状態となり、図20(a)の右下の図に示すように、下段はパイプ管Aのグリップを解放している。
Next, the state of FIG. The state of FIG. 20A is a state in which the grips of the gripper 340e of the lower
次に、図20(b)の状態に移る。図20(b)の状態は、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’b内のアクチュエータ100に対する液圧供給機構により液圧印加が停止され、背骨部310が縮んだ状態である。液圧印加が停止されると弾性体60の弾性力によりアクチュエータユニット200’aおよびアクチュエータユニット200’bが縮む原理は実施例2において説明したとおりである。図20(b)左側の図に示すように、背骨部310が縮んで、下段側の把持機構の高さが上に上がる。なお、アクチュエータユニット200’aおよび200’b内のアクチュエータ100において第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25が嵌合し合う。
Next, the state of FIG. The state of FIG. 20B is a state in which the application of hydraulic pressure is stopped by the hydraulic pressure supply mechanism for the
次に、図21(a)の状態に移る。図21(a)の状態は、下段の把持機構320eから押し出されたグリッパー340eと把持機構320fから押し出されたグリッパー340fにより左側にあるパイプ管Aを挟持し直し、上段下段両方の把持機構320に対する液圧供給機構による液圧が“オン”状態となってグリッパー340によりパイプ管Aを挟持して自重を支えた状態となっている。これは図18(a)の状態と同じ状態である。つまり、パイプ外壁昇降ロボット300は、図18(a)から図21(a)までが1サイクルとなって、いわゆる“尺取り虫”のように上方に登ってゆくことができる。
Next, the state of FIG. In the state shown in FIG. 21A, the pipe pipe A on the left side is re-clamped by the gripper 340e pushed out from the lower
次に、グリップして登っているパイプ管Aから隣のパイプ管Bへの移動動作について説明する。本発明のパイプ外壁昇降ロボット300に用いている背骨部310は実施例2で説明したアクチュエータユニット200’を採用しており、伸縮制御のみならず、屈曲制御、捩じり制御が可能であるので、グリップしているパイプ管Aの周囲に他のパイプ管があればそのパイプ管に移動することが可能な場合がある。
Next, the movement operation from the pipe pipe A that is climbing up to the adjacent pipe pipe B will be described. The
まず、図21(b)の状態は、パイプの上方へ進むために上段の把持機構320aのグリッパー340aおよび把持機構320bのグリッパー340bのグリップを解放した状態である。つまり、図21(b)の状態は下段の把持機構320cから押し出されたグリッパー340cと把持機構320dから押し出されたグリッパー340dのみによりパイプ管を挟持して自重を支えた状態となっている。把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路の液圧印加が停止されて“オフ”状態となり、把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧が印加された“オン”状態であり、図21(b)の右上の図に示すように、上段はパイプ管Aのグリップを解放しており、図21(b)の右下の図に示すように、下段はパイプ管Aをしっかりとグリップしている状態となっている。なお、この状態では、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよび200’b内のアクチュエータ100には液圧がかかっていないが、第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込んでいるので背骨部310が横方向や斜め方向に曲がったり垂れたりすることはなく直立した状態が維持される。
First, the state of FIG. 21B is a state in which the grips of the gripper 340a of the upper
次に、図22(a)の状態に移る。図22(a)の状態は、背骨部31の2つのアクチュエータユニット200’aおよび200’bの屈曲制御を行い、上段の把持機構320をパイプ管A側からパイプ管B側へ移動させる。
Next, the state of FIG. In the state of FIG. 22A, the bending control of the two actuator units 200'a and 200'b of the
背骨部310の下側のアクチュエータユニット200’bにおいて、液圧供給機構によって左側に位置するアクチュエータの液圧の方が右側に位置するアクチュエータの液圧よりも大きくなるように印加すれば、アクチュエータユニット200’b内のアクチュエータ100内部において第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25の嵌合が解かれた後、実施例2に説明したように右側に向かって屈曲することとなる。また、背骨部310の上側のアクチュエータユニット200’aにおいて、液圧供給機構によって左側に位置するアクチュエータの液圧よりも右側に位置するアクチュエータの液圧の方が大きくなるように印加すれば、アクチュエータユニット200’a内のアクチュエータ100内部において第1の嵌合縁15と第2の嵌合縁25の嵌合が解かれた後、実施例2に説明したように左側に向かって屈曲することとなる。
If the hydraulic pressure of the actuator located on the left side is applied by the hydraulic pressure supply mechanism so that the hydraulic pressure of the actuator located on the left side is larger than the hydraulic pressure of the actuator located on the right side in the
ここで、背骨部310の下側のアクチュエータユニット200’bの右側への屈曲量と、背骨部310の上側のアクチュエータユニット200’aの左側への屈曲量とを調整すれば、背骨部310全体の曲がりは図22(a)に示したように制御することは可能であり、上段の把持機構320cのグリッパー340c、把持機構320dのグリッパー340dがパイプ管Bに対面する位置まで移動する。
Here, if the amount of bending of the
なお、微調整が必要な場合、アクチュエータユニット200’aやアクチュエータユニット200’a内部の各アクチュエータの液圧を微調整し、屈曲量を調整すれば良い。なお、アクチュエータ内部の液圧の制御時間やピストン体30の曲がりのダンパー的な役割により、パイプ壁面昇降ロボット300の上段全体が緩やかにパイプBの方に移動し、振り子のように勢いよく移動してパイプBにぶつかるということはない。
If fine adjustment is required, the amount of bending may be adjusted by finely adjusting the hydraulic pressure of each actuator in the actuator unit 200'a and the actuator unit 200'a. The entire upper stage of the pipe wall raising / lowering
次に、図22(b)の状態に移る。図22(b)の状態は、把持機構320c,把持機構320dの内部にあるアクチュエータの液圧が“オフ”から“オン”に変化し、内部のアクチュエータ100が伸びてそれぞれのグリッパー340c,340dが前面に押し出され、パイプ管Bをしっかりとグリップした状態である。
Next, the state of FIG. In the state of FIG. 22B, the hydraulic pressure of the actuators inside the
次に、図23(a)の状態に移る。図23(a)の状態は、パイプ管Bの方へ下段側の把持機構も移動するために下段の把持機構320eのグリッパー340eおよび把持機構320fのグリッパー340fのグリップを解放した状態である。つまり、図23(a)の状態は上段の把持機構320aから押し出されたグリッパー340aと把持機構320bから押し出されたグリッパー340bのみによりパイプ管Bを挟持して自重を支えた状態となっている。つまり把持機構320aと把持機構320bに対応する液圧供給回路の液圧印加が印加された“オン”状態であり、把持機構320eと把持機構320fに対応する液圧供給回路から液圧印加が停止された“オフ”状態であり、図23(a)の右上の図に示すように、上段はパイプ管Bをしっかりとグリップしている状態となり、図23(a)の右下の図に示すように、下段はパイプ管Aのグリップを解放している。
Next, the state of FIG. The state of FIG. 23A is a state in which the gripper 340e of the lower
なお、アクチュエータユニット200’aおよび200’b内部の各アクチュエータ100の液圧は図22の状態と同じ液圧で維持されている限り、背骨部310の屈曲は変化しない。
As long as the hydraulic pressure of each actuator 100 inside the actuator units 200'a and 200'b is maintained at the same hydraulic pressure as in the state of FIG. 22, the bending of the
次に、図23(b)の状態に移る。図23(b)の状態は、背骨部310のアクチュエータユニット200’a、200’bの液圧供給機構による液圧供給が停止され、内部の弾性体60の弾性力によりアクチュエータユニット200’a、200’bが縮んだ状態となっている。背骨部310のアクチュエータユニット200’a、200’bは縮むと図23(b)に示すように短く真っすぐな状態に戻る。なお、アクチュエータ内部の液圧の制御時間やピストン体30の曲がりのダンパー的な役割により、パイプ壁面昇降ロボット300の下段全体が緩やかにパイプBの方に移動し、振り子のように勢いよく移動してパイプBにぶつかるということはない。
Next, the state moves to FIG. In the state of FIG. 23 (b), the hydraulic pressure supply by the hydraulic pressure supply mechanism of the
なお、この状態では、背骨部310内のアクチュエータユニット200’aおよび200’b内のアクチュエータ100において第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込む。
In this state, the second
最後に図24(a)に示すように、下段の把持機構320eと把持機構320fに対する液圧供給機構による液圧供給を“オン”状態とし、下段の把持機構320eからグリッパー340eを押し出し、把持機構320fからグリッパー340fを押し出して、パイプ管Bを挟持する。これで図21(b)の状態で左側のパイプ管Aにグリップして自重を支えていたパイプ壁面昇降ロボット300が、右側のパイプ管Bに移動してグリップした状態となる。
Finally, as shown in FIG. 24A, the hydraulic pressure supply by the hydraulic pressure supply mechanism to the lower
以上、パイプ外壁昇降ロボット300は、図21(b)から図24(a)までが1サイクルとなって、パイプA側からパイプB側へ渡るように移動することができる。
As described above, the pipe outer
なお、この例では、パイプAとパイプBの間隔が、把持機構320の幅よりも広いものであったため、図18(a)から図21(b)の動作例は、いわゆる片側(左側)のグリップだけでいわゆる“尺取り虫”の把持機構ように登ってゆく例であったが、左側把持機構320と右側の把持機構320の間隔とパイプAとパイプBの間隔が合致し合うもので把持機構あれば、グリッパー340a,340b,340e,340fがパイプ管Aをグリップし、グリッパー340c,340d,340g,340hがパイプ管Bを掴みながら、いわゆる両側(左右)のグリップで“尺取り虫”のように登ってゆくことができる。 In this example, since the interval between the pipe A and the pipe B is wider than the width of the gripping mechanism 320, the operation examples of FIGS. 18 (a) to 21 (b) are so-called one side (left side). In this example, the gripping mechanism climbs like a gripping mechanism for a so-called “scale insect”. However, there is a gripping mechanism in which the distance between the left gripping mechanism 320 and the right gripping mechanism 320 and the distance between the pipe A and pipe B match each other. For example, the grippers 340a, 340b, 340e, and 340f grip the pipe tube A, and the grippers 340c, 340d, 340g, and 340h climb the pipe tube B while climbing like a “scale insect” with the grips on both sides (left and right). I can go.
実施例4として、本発明の液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成した壁面を吸着しながら移動する壁面移動ロボット400の構成例を説明する。
As a fourth embodiment, a configuration example of a wall
なお、上記の実施例1に示した液圧駆動のアクチュエータ100や、実施例2に示した液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’を組み合わせて壁面を移動する壁面移動ロボット400を製作する組み合わせ方は多様であり、この実施例に示す構成には限定されない。
In addition, the combination method of manufacturing the wall surface
図25および図26は、実施例4の壁面移動ロボット400の外観を模式的に示した6面図である。図25には平面図、正面図、右側面図が示されており、図26には底面図、背面図、左側面図が示されている。なお、液圧供給機構の図示は省略している。
25 and 26 are six-sided views schematically showing the appearance of the wall surface
図25および図26に示すように、壁面移動ロボット400は、連結機構である背骨部410、サンクション機構420、吸盤部430を備えた構造となっている。
As shown in FIG. 25 and FIG. 26, the wall surface
連結機構である背骨部410の内部には実施例2に説明したアクチュエータユニット200’が組み込まれており、その動きなどは実施例3のパイプ昇降ロボット300の背骨部310と同様で良くここでの説明は省略する。背骨部410の上端にはシャーシ411、下端にはシャーシ412が設けられており、背骨部410は上段の吸盤部430a〜430bと下段の吸盤部430c〜430dの間に設けられている。
The
サンクション機構420は内部にエアーを吸引する機構が内蔵されており、図示は簡単に外形のみを示している。この例では円盤形となっている。なお、この構成例ではサンクション機構の駆動はポンプであり、水圧駆動ではない。また、エアーパイプ等のエアーの径路の図示は省略している。 The suction mechanism 420 has a built-in mechanism for sucking air, and only the outer shape is shown in the drawing. In this example, it has a disk shape. In this configuration example, the drive of the suction mechanism is a pump, not a hydraulic drive. Also, the illustration of air paths such as air pipes is omitted.
吸盤部430は、例えば、ゴム製の吸盤431であり、サンクション機構420と連通しており、気密性が確保されている。サンクション機構420が吸盤部430内部の気圧を調整することができるものとなっている。サンクション機構420の吸引により吸盤431内部の気圧がさがって生じる吸引力Fにより、吸盤431と壁面の間には摩擦力が生じることとなる。 The suction cup portion 430 is, for example, a rubber suction cup 431 and communicates with the suction mechanism 420 to ensure airtightness. The suction mechanism 420 can adjust the pressure inside the suction cup 430. A frictional force is generated between the suction cup 431 and the wall surface by the suction force F generated by reducing the atmospheric pressure inside the suction cup 431 by the suction of the suction mechanism 420.
図25および図26に示すように、この壁面移動ロボット400は、上段下段2つのシャーシ411、412に左右2つずつのサンクション機構420a〜420dと、吸盤部430a〜430dが設けられており、エアー吸引は少なくとも上段下段の2系統、すべての吸盤を個別に制御する場合、4系統の制御となる。
As shown in FIG. 25 and FIG. 26, this wall surface
サンクション機構420と吸盤部430により生じる吸引力としては、ロボット400が壁面を移動するために上段のサンクション機構420a,420bの2つの吸盤部430a,430bのみ、または、下段のサンクション機構420c,420dの2つの吸盤部430c,430dにより発生する摩擦力でロボット400の自重を支えられるものであれば良い。後述するように、壁面移動中において一時的に、上段のみのサンクション機構420a,420bの2つの吸盤部430a,430bのみで自重を支えたり、下段のサンクション機構420c,420dの2つの吸盤部430c,430dのみで自重を支えたりする必要があるからである。
The suction force generated by the suction mechanism 420 and the suction cup 430 includes only the two
以下、壁面移動ロボット400の壁面移動動作の概略を説明する。
この例では垂直な壁面を吸引しながら上方へ登ってゆく動作を説明する。
図27(A)の左図は、吸盤部430a〜430dの内部にあるサンクション機構420a〜420dがエアーを吸引し、各吸盤部430a〜430dにより壁面をしっかりと吸着している状態である。
Hereinafter, an outline of the wall surface movement operation of the wall surface
In this example, an operation of climbing upward while sucking a vertical wall surface will be described.
The left figure of FIG. 27 (A) is a state where the
図27(A)の右図は、上側にある吸盤部430a,430bのサンクション機構430a,430bが吸引を停止して吸着状態から解放した後、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’b内のそれぞれのアクチュエータの液圧が“0”から或る値“Y”になり、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’bが伸びた状態である。なお、下側にある吸盤部430c,430dの内部にあるサンクション機構420c,420dは吸引を維持しており、壁面をしっかりと吸着しており、ここでは、2つの吸盤部430c,430dの吸着力により壁面移動ロボット400の自重を支えられる摩擦力が得られる程度の吸着力であるものとする。
The right view of FIG. 27A shows the
図27(B)左図は、図27(A)右図の後、上段にある吸盤部430a,430bのサンクション機構420a,420bが吸引を開始して上段にある吸盤部430a,430bでしっかりと吸引し、自重を支えられる状態とする。また、下段にある吸盤部430c,430dのサンクション機構420c,420dが吸引を停止して下段にある吸盤部430c,430dを吸着状態から解放した状態である。
The left view of FIG. 27 (B) is the same as the right view of FIG. 27 (A), and the
図27(B)右図は、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’b内のそれぞれのアクチュエータの液圧が“Y”から“0”になり、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’bが縮んだ状態である。
The right view of FIG. 27B shows that the hydraulic pressure of each actuator in the
この図27(A)、図27(B)のサイクルを繰り返すことにより、いわゆる“尺取り虫”のような動きで上方に進み続けたり、逆の動作を繰り返して下方に降りたりする動作が可能である。 By repeating the cycle of FIG. 27A and FIG. 27B, it is possible to continue to move upward by a movement like a so-called “scale insect” or to move downward by repeating the reverse operation. .
また、壁面移動ロボット400は、上方または下方へ進むだけでなく、進行方向を曲げることも可能である。
図28(A)左図は、図27(A)の左図と同様、吸盤部430a〜430dの内部にあるサンクション機構420a〜420dがエアーを吸引し、各吸盤部430a〜430dにより壁面をしっかりと吸着している状態である。
The wall
In the left diagram of FIG. 28 (A), the
図28(A)右図は、上段にある吸盤部430a,430bのサンクション機構432が吸引を停止して吸着状態から解放した後、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’b内のそれぞれのアクチュエータ100において、左側にあるアクチュエータの液圧が図中右側にあるアクチュエータの液圧より大きい値となり、実施例2で説明したようにアクチュエータユニット200’a,200’b全体として右側に曲がった状態である。
FIG. 28A shows the right side of the
図28(B)左図は、上段にある吸盤部430a,430bの内部にあるサンクション機構の吸引を開始し、2つの吸盤部430a,430bの吸着力により壁面をしっかりとグリップし、ロボット400の自重を支えることができる状態である。また、下段にある吸盤部430c,430dのサンクション機構430c,430dが吸引を停止して吸着状態から解放した状態である。
The left figure of FIG. 28 (B) is the suction of the suction mechanism in the
図28(B)右図は、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’b内のそれぞれのアクチュエータの液圧が“0”になり、背骨部410内部のアクチュエータユニット200’a,200’bが縮んだ状態である。
The right view of FIG. 28B shows that the hydraulic pressures of the actuators in the
この図28(A)、図28(B)のサイクルを繰り返すことにより、いわゆる“尺取り虫”のような動きで右側上方や左側上方に曲がって進んだり、逆の動作を繰り返して右側下方や右側下方に曲がって降りたりする動作が可能である。 By repeating the cycle shown in FIGS. 28 (A) and 28 (B), the robot bends to the upper right and upper left with a movement like a so-called “scale insect”, or repeats the reverse operation to lower the right and lower right. It is possible to bend and descend.
なお、背骨部410の内部に組み込まれた水圧駆動のアクチュエータユニット200’は実施例2に示したように捩じり動作も可能である。つまり、背骨部410が伸縮・曲がり・捩じり動作を行うことで、理論上、壁面移動ロボット400は、3次元の凹凸曲面を持つ壁面であっても壁面移動を行うことができる。
The hydraulically driven
また、背骨部410内のアクチュエータユニット200’aおよび200’b内のアクチュエータ100には液圧がかかっていない状態では、第1の嵌合縁15の中に第2の嵌合縁25が嵌り込んでいるので背骨部410が横方向や斜め方向に曲がったり垂れたりすることはなく形状が維持されることは実施例3と同様である。
In addition, the second
以上のように、サンクション機構420を備えた吸盤部430の吸着力を用いて壁面を吸着して自重を支えることができ、また、水圧駆動のアクチュエータユニット200または200’が組み込まれた背骨部410の伸縮・曲がり・捩じり制御によりロボット400が変形しつつ壁面を移動してゆく壁面移動ロボットを提供することができる。
As described above, the wall surface can be adsorbed by using the adsorption force of the suction part 430 provided with the suction mechanism 420 to support its own weight, and the
次に、実施例5として、上記実施例1の液圧駆動のアクチュエータ100や、上記実施例2のアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成したパイプ管内壁を移動するパイプ管内壁移動ロボット500の構成例を説明する。
なお、上記の実施例1に示した液圧駆動のアクチュエータ100や、実施例2に示した液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’を組み合わせてパイプ管内壁移動ロボット500を製作する組み合わせ方は多様であり、この実施例に示す構成には限定されない。
Next, as a fifth embodiment, a pipe pipe inner
It should be noted that there are various ways of combining the pipe drive inner wall
図29および図30は、実施例5のパイプ管内壁移動ロボット500の外観を模式的に示したものである。図29には平面図、正面図、右側面図が示されている。図30には底面図、背面図、左側面図が示されている。
FIG. 29 and FIG. 30 schematically show the appearance of the pipe-pipe inner wall
図29および図30に示すように、パイプ管内壁移動ロボット500は、連結機構である背骨部510、上段の張り出し機構のアクチュエータ520a〜520c、下段の張り出し機構のアクチュエータ520d〜520f、各々のアクチュエータの先端に設けられているグリッッパー530a〜530fを備えている。
As shown in FIGS. 29 and 30, a pipe pipe inner
連結機構である背骨部510は、いわゆるジャバラで覆われているが、その内部には実施例2で説明した液圧駆動のアクチュエータユニット200(伸縮、曲がりが可能なタイプ)が例えば1個組み込まれており、アクチュエータユニット200の内部には4つのアクチュエータが組み込まれており、液圧駆動によりアクチュエータユニット200は伸縮したり曲がったりする動作が可能となっている。連結機構である背骨部510は、上段の張り出し機構と下段の張り出し機構との間に設けられている。
The
上段のシャーシ511は、背骨部510の上部付近に設けられた部材であり、下段のシャーシ512は、背骨部510の下部付近に設けられた部材である。後述するようにパイプ内壁移動ロボット500の自重を支える剛性が必要である。ここでは一例として金属製とし、アルミニウム板材で構成されているものとする。
The
上段の張り出し機構のアクチュエータ520a〜520fは、実施例1で説明したアクチュエータ100が内部に組み込まれたものであり、上段、下段ともアクチュエータが3つずつ配置された構成例となっている。もちろん、アクチュエータの数は3つずつに限定されず4つずつや5つずつ配置した構成も可能である。各アクチュエータの配置角度は限定されないが、例えば、3つの構成時であれば、図29および図30に示すようにシャーシ511、512上にて互いに120度ずつの角度開いて設けておく構成がある。
The
この構成例では張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fは、先端のグリッッパー530a〜530fを押し出してパイプ内壁面間に張り出してしっかりとグリップしたり、先端のグリッッパー530a〜530fを引っ込めてパイプ内壁面のグリップを開放したりする動作を行う。ここでは説明を簡単にするために、液圧駆動機構40により与えられる液圧は、後述するようにグリッパー431でパイプ内壁をしっかりとグリップするに十分な押圧力を生じる液圧“X”と“0”の2値制御とするものとして説明する。
In this configuration example, each of the
張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fの動作として重要な点は、各アクチュエータ520a〜520fが伸張してグリッパーを張り出した場合、従来の数値制御の機械のように直線的、硬直的な動きしかできないのではなく、可撓性のあるピストン体を液圧で押し出してゆくものであるため、先端のグリッッパー530a〜530fが当接しようとするパイプ内壁面の角度や状態に応じて沿うようにグリッッパー530a〜530fが押圧できる点である。パイプ内壁面に多少の凹凸や歪みがあったり、パイプがカーブしていたりしても、ピストン体の可撓性により壁面の角度や状態に応じて曲がりつつ、かつ液圧でしっかりとパイプ内壁面をグリップするように押圧して自重を支えて移動することができる。これは従来の数値制御の硬直的なロボットではなし得ない駆動方法である。
The important point for the operation of the
なお、この構成例ではグリッッパー530の出し入れ動作の制御であるので実施例1に示したアクチュエータ100のタイプとしたが、実施例2で示したように、曲げや捩りを制御するアクチュエータユニット200や200’のタイプを用いても良い。
In this configuration example, the type of the
グリッッパー530a〜530fは、上下3個ずつ設けられており、張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fの先端に設けられている。グリッッパー530a〜530fの形はパイプ内壁面に対応する凸型となっており、パイプの内壁面をしっかりとグリップできるように適した形状となっていることが好ましい。グリップ面積が大きくなり、大きな摩擦力が得やすいからである。
The three
以下、パイプ管内壁移動ロボット500の動作の概略を説明する。
図31はグリッッパー530a〜530fの動きを示す図である。図31(A)がパイプ上方から見た図、図31(B)がパイプ内の様子を正面から見た図となっている。パイプの肉厚の図示は省略している。
The outline of the operation of the pipe pipe inner wall
FIG. 31 is a diagram showing the movement of the
図31(A)の左図は、液圧駆動機構40(図示せず)に液圧をかけずに張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fが収縮している状態である。
The left view of FIG. 31A shows a state in which the
図31(A)の右図は、液圧駆動機構40(図示せず)に液圧を印加し、張り出し機構の各アクチュエータ520a〜520fに圧力を加え、グリッッパー530aが前方に押し出た状態である。今、液圧“X”を加えると、外力を受けない状態ではアクチュエータがまっすぐ伸びて各グリッッパー530a〜530fは図31(A)から図31(B)のようにパイプ内壁面に当接するまで伸びる。なお、各アクチュエータ520a〜520fが伸張できる範囲はピストン体やシリンダ体の長さや弾性体60や間隔リミッタ50との兼ね合いにより限界があるが、ここでは、パイプ内壁移動ロボット500の横方向の大きさが直径“L1”cmとし、各アクチュエータ520a〜520fが伸張した場合の限界距離が“L2”cmとした場合、L1<L3<L2の関係にある“L3”cmのパイプの内部に収められた場合、自然状態ではグリッッパー530a〜530fは“L2”cmまで伸びようとするが、“L2”cmに伸びるまでにパイプ内壁があり、パイプ内壁面から強い抗力を受けて“L3”cmまでしか伸びず、弾力体60の弾性力とパイプCの内壁面から受ける抗力の総計が液圧“X”で発生する押圧力とバランスすることとなる。その際のパイプCの内壁面から受ける抗力Fであり、パイプの内壁面とグリッッパー530表面との摩擦係数がμとすると“μF”の摩擦力が得られることとなる。
The right view of FIG. 31A shows a state in which the hydraulic pressure is applied to the hydraulic pressure drive mechanism 40 (not shown), the pressure is applied to the
なお、グリッパー530の角度と、当接使用とするパイプ内壁面との角度が異なっている場合、ピストン体の可撓性のよりパイプ内壁面の角度に添う形でグリップすることとなる。これは、背骨部510の伸縮の場合も同様であり、背骨部510内部のアクチュエータユニット200や200’に対して液圧を加えると、外力を受けない状態では背骨部510は真っ直ぐ伸びるが、上段(進行方向先端)のアクチュエータ520a〜520fがパイプ内壁からに当たって外力を受けると、背骨部510内のアクチュエータユニット200や200’が曲がり、背骨具510がパイプ経路のいわゆる“道なり”に伸びることとなる。上記の動きが基本動作である。
In addition, when the angle of the gripper 530 and the angle of the pipe inner wall surface used for contact are different, the gripping is performed in accordance with the angle of the pipe inner wall surface due to the flexibility of the piston body. The same applies to the expansion and contraction of the
次に、パイプ内壁移動ロボット500の動作例を説明する。この例では屈曲しているパイプの内壁面をグリップしながら移動してゆく動作を説明する。
Next, an operation example of the pipe inner wall
図32(A)は、張り出し機構のアクチュエータ520a〜520fすべてのアクチュエータの液圧が“X”であり、内部のアクチュエータ100が伸びてそれぞれのグリッッパー530a〜530fが前方に押し出され、パイプの内壁面を上段3箇所、下段3箇所でグリップしている状態である。パイプのような断面が円形の内壁面に対して略等間隔(略120度ずつ)の3点で適切に押圧するとしっかりと摩擦力を得ることができ、3点の摩擦力(この場合は前方後方の合計6点)によりパイプ内壁移動ロボット500の自重を支えることが可能である。
FIG. 32A shows that the hydraulic pressure of all the
図32(B)は、アクチュエータ520a〜520fのうち、前方にある張り出し機構のアクチュエータ520a〜520cの液圧が“0”となり、それらが縮んでそれぞれのグリッッパー530a〜530cが引き戻され、パイプの内壁面を解放した状態である。なお、後方にあるアクチュエータ520d〜520fの液圧は“X”のまま維持され、それぞれのグリッッパー530d〜530fはパイプ内壁面をしっかりとグリップしている状態が維持されており、後方の3点の摩擦力によりパイプ内壁移動ロボット500の自重を支えることが可能である。
FIG. 32 (B) shows that among the
図33(A)は、背骨部510内部のアクチュエータユニット200または200’内のそれぞれのアクチュエータ100の液圧が“0”から“Z”になり、背骨部510内部のアクチュエータユニット200が伸びた状態である。ここで、後方のシャーシ512はグリッッパー530d〜530fでしっかりとグリップしているので不動であるが、前方のシャーシ511はグリッッパー530a〜530cがグリップしていないので、シャーシ511は自由に移動し、いわゆるパイプ管の“道なり”に進む。アクチュエータの液圧により張り出し機構の各アクチュエータは伸張するが、パイプ管内壁から大きな外力を受けると、ピストン体には可撓性があるのでアクチュエータ全体が曲がるため“管の道なり”に進むこととなる。この例では、パイプ管が上方へ曲がっており、道なりに進んだ結果、前方のシャーシ511はやや斜め上方に進む。
FIG. 33A shows a state where the hydraulic pressure of each actuator 100 in the
図33(B)は、前方にある張り出し機構のアクチュエータ520a〜520cの内部にあるアクチュエータの液圧が“0”から“X”になり、それぞれのグリッッパー530a〜530cが押し出され、パイプ内壁をしっかりとグリップした状態である。なお、前方にあるグリッッパー530a〜530cが押し出されるとパイプ内壁面に当接することとなるが、その際、背骨部510の先端部分の曲がり具合いがパイプ経路の曲がり具合いと少々ずれている場合であっても、グリッッパー530a〜530cがパイプ内壁面に押し付けられると、それぞれのグリップ部がパイプ内壁面に対して正対するようにシャーシ511が傾いた状態でしっかりとグリップするように背骨部510が曲がる。
FIG. 33 (B) shows that the hydraulic pressure of the actuator inside the overhanging
図34(A)は、後方にある張り出し機構のアクチュエータ520d〜520fの液圧が“X”から“0”になり、それぞれのグリッッパー530d〜530fが引き込まれ、パイプ内壁面のグリップを解放した状態である。
FIG. 34 (A) shows a state in which the hydraulic pressures of the
図34(B)は、背骨部510内部のアクチュエータユニット200または200’内のそれぞれのアクチュエータ100の液圧が“Z”から“0”になり、背骨部510が縮んだ状態である。ここで、前方のシャーシ511はグリッッパー530a〜530cでしっかりとグリップしているので不動であるが、後方のシャーシ512はグリッッパー530d〜530fがグリップしていないので、シャーシ512は自由に移動し、いわゆる“管の道なり”に引かれて行く。
FIG. 34B shows a state where the hydraulic pressure of each actuator 100 in the
図35(A)は、後方にある張り出し機構のアクチュエータ520d〜520fの液圧が“0”から“X”になり、それぞれのグリッッパー530d〜530fが押し出され、パイプ内壁面をしっかりとグリップした状態である。この状態で図32(A)と同様、前方後方の合計6点によりパイプ内壁移動ロボット500の自重を支える状態となっている。
FIG. 35 (A) shows a state in which the hydraulic pressure of the
つまり、実施例5のパイプ内壁移動ロボット500は、図32(A)〜図35(A)が1サイクルとなって、これら動作を繰り返して、いわゆる“尺取り虫”のように道なりに進むことができる。
In other words, the pipe inner wall
なお、図35(B)はさらに1サイクル進んだ状態、図36(A)は2サイクル進んだ状態、図36(C)は3サイクル進んだ状態を示す図である。このようにパイプ経路が曲がっていても、事前にその曲率などを考慮した運動制御をしなくても自在にパイプ内壁面を移動することができる。従来の数値制御型のロボットであれば、このようにパイプのカーブ地点を通り抜けるためには正確な曲率などのデータを事前にプログラミングしておかなければ対処できないが、本発明の液圧駆動のアクチュエータを応用したロボットであれば、柔軟に対処することができる。 FIG. 35B shows a state in which one cycle has been further advanced, FIG. 36A shows a state in which two cycles have been advanced, and FIG. 36C shows a state in which three cycles have been advanced. Even if the pipe path is bent in this way, the inner wall surface of the pipe can be freely moved without performing motion control in consideration of the curvature and the like in advance. In the case of a conventional numerical control type robot, in order to pass through the curve point of the pipe in this way, it is not possible to cope without programming data such as accurate curvature in advance, but the hydraulic drive actuator of the present invention If it is a robot to which is applied, it can cope flexibly.
以上、実施例5のパイプ管内壁移動ロボット500は、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100、アクチュエータユニット200や200’を組み合わせた張り出し機構の張り出し・引き込み制御と背骨部の伸縮制御により、パイプ管内壁面を摩擦力でグリップしながら、パイプ管を道なりに進んでゆくことができる。
As described above, the pipe wall inner wall
次に、実施例6として、本発明の液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成したロボットアーム型のロボット600の構成例を説明する。また、本実施例6では、アーム機構先端のハンド機構に、一方向に屈曲できる構成のアクチュエータ100’を採用した例として説明する。なお、上記の実施例2に示した液圧駆動のアクチュエータユニット200や200’、一方向にしか屈曲しないアクチュエータ100’などを組み合わせてロボットアーム型のロボット600を製作する組み合わせ方は多様であり、この実施例に示す構成には限定されない。
Next, as a sixth embodiment, a configuration example of a robot
図37は、実施例6のロボットアーム型のロボット600の外観を模式的に示したものである。図37(A)は左側面図である。表面がやわらかいカバー類で覆われており内部の機構系は見えない状態である。図37(B)は表面のカバー類を除いて内部の機構系が見える状態となっている。
FIG. 37 schematically shows the appearance of a robot
図37(B)に見るように、ロボットアーム型のロボット600は、アーム機構として内部にアクチュエータユニット200’が2つ直列に配置され、手にあたるハンド機構には、一方向にしか屈曲しないアクチュエータ100’を備えている。
As shown in FIG. 37 (B), the robot
アーム機構のアクチュエータユニット200’は、実施例2で説明したように上下左右あらゆる方向へ曲がるほか、前後方向への伸張、収縮も可能であり、さらに、捩りも可能となっている。このアクチュエータユニット200’が2段直列に配置されているのでアーム機構先端のハンド機構の到達可能領域が広く確保されている。 As described in the second embodiment, the arm mechanism actuator unit 200 'bends in all directions, up and down, right and left, and can be extended and contracted in the front and rear directions, and can be twisted. Since this actuator unit 200 'is arranged in two stages in series, a reachable area of the hand mechanism at the tip of the arm mechanism is secured widely.
次に、一方向にしか屈曲しないハンド機構のアクチュエータ100’について説明する。
図38は、一方向にしか屈曲しないハンド機構のアクチュエータ100’の概略を簡単に示した図である。第1のシリンダ体10’、第2のシリンダ体20’、ピストン体30’、液圧供給機構40’(図示せず)の構造を備えている点は実施例1のアクチュエータ100と同様であるが、実施例1のアクチュエータ100に設けられていた間隔リミッタ50、弾性体60に相当するものは設けられていない。
Next, the
FIG. 38 is a diagram simply showing an outline of the
実施例6のアクチュエータ100’には、第1のシリンダ体10’と第2のシリンダ体20’には蝶番連結部70が設けられた構造となっている。この構成例では第1のシリンダ体10’と第2のシリンダ体20’の間に連結体71が設けられ、第1のシリンダ体10’と連結体71の間、第2のシリンダ体20’と連結体71の間の内側(図中下側)の接合縁2箇所に連結蝶番部70が設けられている。一方、外側(図中上側)の接合縁には連結蝶番部70が設けられていない。第1のシリンダ体10’と第2のシリンダ体20’は連結蝶番部70が設けられている点を中心に回動することとなり、内側に向けて曲がるが外側や横側に向けて反ることはできない。つまり、一方向にしか屈曲しないものとなっている。
The actuator 100 'according to the sixth embodiment has a structure in which a
このように一方向にしか屈曲しないものとすれば、ロボットアーム型ロボットのハンド部分の指のように掴む、離すという動作は実現できる一方、間隔リミッタ50や弾性体50が省略でき、細く小さなアクチュエータが実現できるメリットが得られる。つまり、伸縮したり上下左右に自在に曲がったりという自由な動きは制約されてしまうが、細く小さなアクチュエータが実現できる。 If the robot can be bent in only one direction as described above, it is possible to realize the operation of grasping and releasing like the finger of the hand portion of the robot arm type robot, while the interval limiter 50 and the elastic body 50 can be omitted, and the thin and small actuator The benefits that can be realized. That is, the free movement of expanding and contracting and bending freely up and down and left and right is restricted, but a thin and small actuator can be realized.
図38(A)はアクチュエータ100’には液圧が印加されず、弛緩した状態である。ほぼ、全体形状は真っ直ぐなものとなっている。
一方、図38(B)はアクチュエータ100’に液圧が印加され、屈曲した状態である。全体が内側に曲がっている。
FIG. 38A shows a relaxed state in which no hydraulic pressure is applied to the
On the other hand, FIG. 38B shows a state in which the hydraulic pressure is applied to the
次に、ワイヤー機構を設ける工夫について説明する。
上記のように、アクチュエータ100’には弾性体60が設けられていないため、全体形状が曲がった後、元の弛緩時の真っ直ぐな形に戻ろうとする力が弱いおそれがある。そこで、液圧印加により曲がった状態から真っ直ぐな状態にすみやかに戻すため、ワイヤー機構を設けておくという工夫がある。
Next, a device for providing a wire mechanism will be described.
As described above, since the elastic body 60 is not provided in the
図39はワイヤー機構を設けた場合の動きを簡単に説明する図である。図39に示すように、内部にワイヤー80が張られ、その先端がいわゆる指先に相当する第2のシリンダ体の端部に接続されて、他端がワイヤー巻取り機構81に巻きつけられた構造となっている。ワイヤー巻取り機構81は例えば小型モータで駆動されるホイールなどである。アクチュエータ100’に液圧を印加する際にはワイヤー巻取り機構81には駆動力を与えず、図39(A)に示すように、アクチュエータ100’の屈曲に応じて従動的にワイヤー80が繰り出される。一方、液圧印加を止めた際にはワイヤー巻取り機構81に駆動力を与え、図39(B)に示すように、ワイヤー80を適度なテンションで巻き取ることにより、アクチュエータ100’の全体形状を弛緩時の真っ直ぐな状態にすみやかに戻すことができるものとなっている。
FIG. 39 is a diagram for simply explaining the movement when the wire mechanism is provided. As shown in FIG. 39, a structure in which a
次に、ロボットアーム型ロボット600の全体の動きを簡単に説明する。
図40(A)(B)に示すように、内部のアクチュエータユニット200’の変化に応じてロボットアーム型ロボット600は上下左右に自在に曲がることができるものとなっている。また、図40(C)に示すように、アーム機構のアクチュエータユニット200’の捩り変化に応じてロボットアーム型ロボット600は捩り運動が可能となっている。また、図41(A)(B)に示すように、アクチュエータユニット200’の伸張変化や収縮変化に応じてロボットアーム型ロボット600全体形状も伸張したり収縮したりすることができる。
Next, the overall movement of the robot
As shown in FIGS. 40 (A) and 40 (B), the robot
なお、図41(B)のように、アクチュエータユニット200’に対して液圧供給機構40からの液圧がかかっていない状態では、各アクチュエータユニット200’が収縮するが、各アクチュエータユニット200’のアクチュエータ100内において、第1のシリンダ体10の第1の嵌合縁15内に第2のシリンダ体20の第2の嵌合縁25が嵌り込んだ状態となり、図41(B)の上下方向には支持されるので、ロボットアームの先端が下方に垂れ下がることはなく、全体が水平に維持される。
As shown in FIG. 41B, each
次に、上記のロボットアーム型ロボット600を搭載した具体的な装置例を示す。図42(A)は自走式のロボットに対して作業を行うアームとして、実施例6のロボットアーム型ロボット600を搭載した例である。また、図42(B)は、実施例4で示した壁面移動ロボット400の先端付近に作業を行うアームとして、実施例6のロボットアーム型ロボット600を搭載した例である。このような装置例に限らず、多種多様な装置に多種多様な形で搭載することができる。
Next, a specific example of an apparatus equipped with the robot
次に、実施例7として、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成した多体節ヘビ型ロボット700の構成例を説明する。
Next, as a seventh embodiment, a configuration example of a
図43(A)は、実施例7の多体節ヘビ型ロボット700の平面図である。多数の体節710と、それら体節間を結ぶ関節に相当する部分にアクチュエータユニット200’が設けられた構造となっている。この構成例では、胴部は4つあり、それぞれ710a,710b,710c,710dとなっており、それらの間が連結機構であるアクチュエータユニット200’により連結されている。アクチュエータユニット200’は実施例2に示したように、液圧駆動により上下左右に自在に曲がったり捩じったりする動作ができるものであるので、図43(B)に示すように、体節710の間のアクチュエータユニット200’を曲げたり捩じったりしながらヘビや虫のように体をくねらせて進むことができる。なお、図43(C)は多体節ヘビ型ロボット700が体をくねらせて進む様子を右側面から見た図である。
FIG. 43A is a plan view of the
多体節ヘビ型ロボット700が体をくねらせて進む制御は、連結機構の各アクチュエータユニット200’内のアクチュエータ100に対する液圧の印加を制御することで実現できる。
The control that the
なお、地面の凹凸や歪み、前方に障害物が存在する場合などは、従来の数値制御型のロボットであればセンサ類で地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の有無などのデータを取得し、ロボット全体の動きを正確に割り出す必要があるが、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を用いる場合、ピストン体30の可撓性、液圧駆動によるシリンダ−ピストン運動の伸縮により、地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の形に沿いながら、また、外部から受ける抗力などの外力に応じて伸縮・屈曲しながら柔軟に進むことができる。
If there are obstacles or distortions on the ground or obstacles in the front, if the robot is a conventional numerical control type, the sensors will provide data such as the condition of the unevenness of the ground, the magnitude of distortion, and the presence or absence of obstacles. Although it is necessary to obtain and accurately determine the movement of the entire robot, when the hydraulically driven
次に、実施例8として、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成した多足型ロボット800の構成例を説明する。
Next, as an eighth embodiment, a configuration example of a
図44は、実施例8の多足型ロボット800の平面図、正面図、右側面図である。1つの胴820と多数の足810が設けられている。この例では6本の足810a〜810fが設けられており、足810と胴820のつなぎ目の部分に連結機構であるアクチュエータユニット200’が設けられた構造となっている。
FIG. 44 is a plan view, a front view, and a right side view of a
アクチュエータユニット200’は実施例2に示したように、液圧駆動により上下左右に自在に曲がったり捩じったりする動作ができるものであるので、図45に示すように、足810と胴820の間のアクチュエータユニット200’を曲げたり捩じったりしながら虫のように歩行することができる。
As shown in the second embodiment, since the
なお、地面の凹凸や歪み、前方に障害物が存在する場合などは、従来の数値制御型のロボットであればセンサ類で地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の有無などのデータを取得し、足810の動きを正確に割り出す必要があるが、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を連結機構として用いる場合、ピストン体30の可撓性、液圧駆動によるシリンダ−ピストン運動の伸縮により、地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の形に沿いながら、足を進めることができ、また、外部から受ける抗力などの外力に応じて伸縮・屈曲しながら柔軟に進むことができる。
If there are obstacles or distortions on the ground or obstacles in the front, if the robot is a conventional numerical control type, the sensors will provide data such as the condition of the unevenness of the ground, the magnitude of distortion, and the presence or absence of obstacles. It is necessary to obtain and accurately determine the movement of the foot 810, but when the hydraulically driven
次に、実施例9として、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を組み上げて構成したユニバーサル型移動ロボット900の構成例を説明する。
Next, as a ninth embodiment, a configuration example of a universal type
図46は、実施例9のユニバーサル型移動ロボット900の平面図、正面図、右側面図を示している。1つの胴部920と多数の足910が設けられている。この例では4本の足910a〜910dが設けられており、足910と胴部920のつなぎ目の部分に連結機構であるアクチュエータユニット200’が設けられた構造となっている。
FIG. 46 shows a plan view, a front view, and a right side view of a universal
各々の足910は、胴部920から横方向に略水平に設けられており、足910の先端には直方体の先端部911が設けられている。
ユニバーサル型移動ロボット900の移動動作は、接地した足910の先端部920が支点となりアクチュエータユニット200’の旋回運動により胴部920が作用点として前方に移動する第1の動作と、接地した胴部920が支点となりアクチュエータユニット200’の旋回運動により足910が作用点として前方に移動する第2の動作を繰り返すことにより移動するものである。ユニバーサル型移動ロボット900の移動動作は、この第1の動作と第2の動作を繰り返すことにより、地面の状態や障害物の存在をたやすく乗り越えて行ける動作となっている。
Each leg 910 is provided substantially horizontally in the lateral direction from the
The moving operation of the universal
まず、第1の動作は、図46の状態から図48の状態に示すように、接地した足910の先端部911を支点として、アクチュエータ200’を下方に押し、胴920を持ち上げ、さらにアクチュエータ200’を旋回させて後方へ押し出し、胴部920を前方に押し出す。この場合、胴部920は上方からゆっくりと下方に移動するので地面の状態に応じて接地する。
First, as shown in the state of FIG. 46 to the state of FIG. 48, the first operation pushes the
次に、第2の動作は、図48の状態から図49の状態に示すように、接地した胴部920を支点として、アクチュエータ200’を後方から上方を通って前方へ旋回させ、足910の先端部911を後方から前方に回転させて接地させる。この場合、足910の先端部911は上方からゆっくりと下方に移動するので地面の状態に応じて接地する。
Next, as shown in the state of FIG. 48 to the state of FIG. 49, the second operation is to turn the
この図46から図49の第1の動作と第2の動作を1サイクルとして前方に移動する。図46から図49の動作を逆にすれば後方へ移動することができる。
図50は、図46から図49のサイクルの動作を繰り返して前方に移動する様子を示す図である。この例では前方に階段状のデコボコ状態となっているが、前方に移動してゆく様子が理解されよう。
The first operation and the second operation in FIGS. 46 to 49 are moved forward as one cycle. If the operations in FIGS. 46 to 49 are reversed, it is possible to move backward.
FIG. 50 is a diagram showing a state of moving forward by repeating the operation of the cycle of FIGS. 46 to 49. In this example, it is a stepped scalloped front, but you can see how it moves forward.
なお、図46から図49の動作は左右の足910を同じ運動で同時に動かしたが、左右一方の片側の足部910のみを動作させれば進行方向を曲げることができ、また、左右の足の一方を前進、他方を後進の動作とすれば、その場で旋回することも可能となる。さらに、図47のように胴部920を持ち上げた状態は、実施例8にかかる多足型ロボット800のような動作が可能であることは理解されるであろう。
46 to 49, the left and right feet 910 are simultaneously moved by the same movement. However, if only one of the left and right feet 910 is operated, the traveling direction can be bent, and the left and right feet can be bent. If one of these is a forward movement and the other is a backward movement, it is possible to turn on the spot. Furthermore, it will be understood that the state in which the
地面の凹凸や歪み、前方に障害物が存在する場合などは、従来の数値制御型のロボットであればセンサ類で地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の有無などのデータを取得し、足910の動きを正確に割り出す必要があるが、本発明の液圧駆動のアクチュエータ100やアクチュエータユニット200や200’を連結機構として用いる場合、ピストン体30の可撓性、液圧駆動によるシリンダ−ピストン運動の伸縮により、地面の凹凸の具合いや歪みの大きさや障害物の形に沿いながら、足を進めることができ、また、外部から受ける抗力などの外力に応じて伸縮・屈曲しながら柔軟に進むことができる。
If there is an unevenness or distortion on the ground, or if there is an obstacle in front of it, a conventional numerically controlled robot will acquire data such as the condition of the unevenness on the ground, the magnitude of the distortion, and the presence or absence of an obstacle with sensors. It is necessary to accurately determine the movement of the foot 910, but when the hydraulically driven
以上、本発明のアクチュエータ、アクチュエータユニット、それらを組み込んだロボットは、液圧駆動により、いわゆる周囲の状況に応じた“柔軟な制御”“柔軟な動作”を行うことができ、構成要素自体も、ある程度の剛性を備えた“直線状の動き”を可能としつつ、可撓性ある弾力性を備えた“曲線状の動き”も可能とした2面性を同時に兼ね備えたものである。 As described above, the actuator of the present invention, the actuator unit, and the robot incorporating them can perform “flexible control” and “flexible operation” according to so-called ambient conditions by hydraulic driving, It has the duality that enables "linear movement" with a certain degree of rigidity while also enabling "curve movement" with flexible elasticity.
限定された狭い搬入路と作業スペースにロボットを搬入して各種作業(研磨、研削、ウォータージェットピニング等)を行う場合に、作業目的に応じてロボットには様々な条件が求められる。例えば、小型でシンプルな構造を持ち、軽量ながらも或る程度の剛性があること、簡単な駆動原理による制御が可能であること、移動機構を備えていること、柔軟な構造部分があり振動吸収ができること、移動機構が柔軟であり外界の環境に合わせた道なり動作、障害物から干渉を受けた際の退避動作などが可能であることなどが求められ得る。本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットそれらを組み込んだロボットは、上記の各条件を満たすことができる。また、ロボットは作業目的によっては大きな重量のものを持ち上げたり動かしたりする動力を発生することが求められ得るが、本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットそれらを組み込んだロボットは、供給する液圧を大きくしたりすることで大きな動力を発生させることが可能である。 When a robot is carried into a limited narrow carry-in path and work space to perform various works (polishing, grinding, water jet pinning, etc.), various conditions are required for the robot according to the work purpose. For example, it has a small and simple structure, is lightweight but has a certain degree of rigidity, can be controlled by a simple driving principle, has a moving mechanism, has a flexible structure, and absorbs vibration It can be required that the moving mechanism is flexible and that the moving mechanism is flexible and can be operated in accordance with the environment of the outside world, and can be retracted when receiving interference from an obstacle. The hydraulic drive actuator and actuator unit according to the present invention can satisfy the above-mentioned conditions. Further, depending on the purpose of the work, the robot may be required to generate power to lift or move a heavy object, but the hydraulic drive actuator and actuator unit according to the present invention are provided with a liquid to be supplied. It is possible to generate a large amount of power by increasing the pressure.
また、作業ロボットにおいて、動作不能に陥った場合の非常時回収ということも重要な課題である。原子力プラントや製造プラントの配管内などでは動作不能に陥った場合の非常時回収は容易ではないところ、本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットそれらを組み込んだロボットは、液圧供給機構から供給する液圧を小さくすれば、ロボット全体が弛緩するため体積が小さくなる上、関節がフレキシブルになり、ケーブルで引っ張れば容易に搬入路を介して引き出すことができ、非常時回収が確実に可能である。 In addition, it is an important issue to collect the emergency when the operation robot becomes inoperable. Emergency recovery in the event of inoperability in the piping of a nuclear power plant or manufacturing plant is not easy, but the hydraulic drive actuator and actuator unit of the present invention are supplied from the hydraulic supply mechanism. If the hydraulic pressure is reduced, the entire robot is relaxed and the volume is reduced, the joint becomes flexible, and if it is pulled by a cable, it can be easily pulled out via the loading path, and emergency recovery is possible reliably. is there.
以上、本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニット、それらを組み込んだロボットの構成例における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。 As described above, the preferred embodiments of the configuration examples of the hydraulic drive actuator, the actuator unit, and the robot incorporating them according to the present invention have been illustrated and described, but various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention. It will be understood that this is possible.
本発明の液圧駆動のアクチュエータ、アクチュエータユニットは、ロボットやシステムなどの駆動機構として広く適用することができる。また、様々な組み合わせ方により、本発明のパイプ管昇降ロボットや、壁面移動ロボットや、パイプ内壁移動ロボット、ロボットアーム型ロボット、多体節ヘビ型ロボット、多足型ロボット、災害救助用などのユニバーサル型移動ロボットなど、多様な産業用ロボットに適用することができる。 The hydraulically driven actuator and actuator unit of the present invention can be widely applied as a drive mechanism for a robot or a system. Also, depending on various combinations, universal pipe pipe lifting robot, wall surface moving robot, pipe inner wall moving robot, robot arm type robot, multi-segment snake type robot, multi-legged type robot, disaster rescue etc. It can be applied to various industrial robots such as type mobile robots.
10 第1のシリンダ体
11 鍔部分
12 シリンダ筒
13 シリンダ室
14 弾性体接続部
15 第1の嵌合縁
20 第2のシリンダ体
21 鍔部分
22 シリンダ筒
23 シリンダ室
24 弾性体接続部
25 第2の嵌合縁
30 ピストン体
31 チューブ体
32 一端部
33 他端部33
40 液圧供給機構
41 液圧装置
42 液体供給管
50 間隔リミッタ機構
60 弾性体
70 連結蝶番部
71 連結体
80 ワイヤー
81 ワイヤー巻取り機構
100 アクチュエータ
200 アクチュエータユニット
200’アクチュエータユニット
210 第1のベース体
220 第2のベース体
300 パイプ管昇降ロボット
310 背骨部310
311 天板
312 底板
320 把持機構
330 アクチュエータ容器
340 グリップ部
400 壁面移動ロボット
410 背骨部
420 サンクション機構
430 吸盤部
431 吸盤
500 パイプ管内壁移動ロボット
510 背骨部
520 アクチュエータ
530 グリッッパー
600 ロボットアーム型ロボット
700 多体節ヘビ型ロボット
710 胴部
800 多足型ロボット
810 足
820 胴部
900 ユニバーサル型移動ロボット
910 足
911 先端部
920 胴部
DESCRIPTION OF
40 Hydraulic
Claims (18)
シリンダ室内に液媒体が充填される第2のシリンダ体と、
一端が前記第1のシリンダ体のシリンダ室内に収まり、他端が前記第2のシリンダ体のシリンダ室内に収まり、前記一端から前記他端まで貫通して液媒体が充填される中空部を備えたピストン体と、
前記第1のシリンダ体のシリンダ室と前記ピストン体の中空部と前記第2のシリンダ体のシリンダ室により形成される液媒体空間内に対して制御された液圧を供給する液圧供給機構とを備えた液圧駆動のアクチュエータ。 A first cylinder body filled with a liquid medium in a cylinder chamber;
A second cylinder body filled with a liquid medium in the cylinder chamber;
One end is accommodated in the cylinder chamber of the first cylinder body, the other end is accommodated in the cylinder chamber of the second cylinder body, and a hollow portion that penetrates from the one end to the other end and is filled with a liquid medium is provided. A piston body;
A hydraulic pressure supply mechanism for supplying a controlled hydraulic pressure to a liquid medium space formed by the cylinder chamber of the first cylinder body, the hollow portion of the piston body, and the cylinder chamber of the second cylinder body; A hydraulically driven actuator.
前記第1のシリンダと前記第2のシリンダの相対的移動が、前記液圧供給機構から前記液媒体空間へ供給される水圧によって拡がろうとする力と前記弾性体により縮まろうとする力がバランスする位置で停止することによって全体の長さの伸縮制御を可能とした請求項1または2に記載の液圧駆動のアクチュエータ。 An elastic body is provided between the first cylinder and the second cylinder;
The relative movement between the first cylinder and the second cylinder balances the force to expand by the hydraulic pressure supplied from the hydraulic pressure supply mechanism to the liquid medium space and the force to contract by the elastic body. 3. The hydraulically driven actuator according to claim 1, wherein expansion and contraction control of the entire length is possible by stopping at a position.
各々の前記液圧供給機構を介して各々の前記アクチュエータの長さの伸縮を独立制御することにより、前記ユニット全体の長さの伸縮制御と前記ユニット全体のあらゆる方向への曲がり制御とを可能とした、請求項3から9のいずれか1項に記載のアクチュエータを組み込んだ液圧駆動のアクチュエータユニット。 A plurality of the actuators are arranged in parallel, each first cylinder body is attached to a first base body, and each unit is assembled to a unit in which each second cylinder body is attached to a second base body,
By independently controlling the expansion / contraction of the length of each actuator via each hydraulic pressure supply mechanism, it is possible to control the expansion / contraction of the entire length of the unit and to control the bending of the entire unit in all directions. A hydraulically driven actuator unit incorporating the actuator according to any one of claims 3 to 9.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009260528A JP5249176B2 (en) | 2009-11-14 | 2009-11-14 | Hydraulic driving actuator, hydraulic driving actuator unit incorporating the same, and hydraulic driving robot incorporating them |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009260528A JP5249176B2 (en) | 2009-11-14 | 2009-11-14 | Hydraulic driving actuator, hydraulic driving actuator unit incorporating the same, and hydraulic driving robot incorporating them |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011106529A true JP2011106529A (en) | 2011-06-02 |
JP5249176B2 JP5249176B2 (en) | 2013-07-31 |
Family
ID=44230233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009260528A Active JP5249176B2 (en) | 2009-11-14 | 2009-11-14 | Hydraulic driving actuator, hydraulic driving actuator unit incorporating the same, and hydraulic driving robot incorporating them |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5249176B2 (en) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104070526A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 联想(北京)有限公司 | Intelligent machine |
JP2014188607A (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Kwansei Gakuin Univ | Multiple metamere type robot and metamere of the same |
JP2016203359A (en) * | 2015-04-28 | 2016-12-08 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Hydraulic driving actuator, hydraulic driving muscle actuator unit, and muscle robot mounted with actuator and unit |
JP2016203330A (en) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Autonomous muscle robot |
CN106695865A (en) * | 2016-12-14 | 2017-05-24 | 合肥瑞硕科技有限公司 | Robot joint driving device |
CN107234636A (en) * | 2017-07-06 | 2017-10-10 | 葛广徽 | A kind of fluid pressure drive device |
CN108656102A (en) * | 2018-06-06 | 2018-10-16 | 南京航空航天大学 | A kind of the multiple degrees of freedom deep-sea mechanical arm and its control method of hydraulic-driven |
CN109051772A (en) * | 2018-07-12 | 2018-12-21 | 深圳智慧者机器人科技有限公司 | Copper sheet feeding and conveying device |
JP2020060298A (en) * | 2019-12-18 | 2020-04-16 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Actuator unit and muscle robot incorporating the same |
CN114274138A (en) * | 2022-01-11 | 2022-04-05 | 浙江大学 | A hydraulically controlled soft robot with a bionic spine |
WO2022173076A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | 중앙대학교 산학협력단 | Pneumatic artificial muscle unit using elastic energy, and operation method therefor |
CN115447691A (en) * | 2022-09-01 | 2022-12-09 | 南京信息工程大学 | A foot-end mechanism with variable stiffness |
JP2022190639A (en) * | 2021-06-14 | 2022-12-26 | 晴雄 森重 | Fuel debris recovery method |
CN117514983A (en) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 成都理工大学 | Supporting mechanism of self-adaptive traction robot for complex shaft and control method of supporting mechanism |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04175501A (en) * | 1990-11-05 | 1992-06-23 | Toshiba Corp | Actuator driving device |
JPH07291124A (en) * | 1994-04-22 | 1995-11-07 | Toshiba Corp | In-pipe moving device |
JPH09503570A (en) * | 1993-06-14 | 1997-04-08 | ブライス ディック,ジェームス | Twin piston type power cylinder |
-
2009
- 2009-11-14 JP JP2009260528A patent/JP5249176B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04175501A (en) * | 1990-11-05 | 1992-06-23 | Toshiba Corp | Actuator driving device |
JPH09503570A (en) * | 1993-06-14 | 1997-04-08 | ブライス ディック,ジェームス | Twin piston type power cylinder |
JPH07291124A (en) * | 1994-04-22 | 1995-11-07 | Toshiba Corp | In-pipe moving device |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014188607A (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Kwansei Gakuin Univ | Multiple metamere type robot and metamere of the same |
CN104070526A (en) * | 2013-03-29 | 2014-10-01 | 联想(北京)有限公司 | Intelligent machine |
CN104070526B (en) * | 2013-03-29 | 2017-03-01 | 联想(北京)有限公司 | Intelligent machine |
JP2016203330A (en) * | 2015-04-27 | 2016-12-08 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Autonomous muscle robot |
JP2016203359A (en) * | 2015-04-28 | 2016-12-08 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Hydraulic driving actuator, hydraulic driving muscle actuator unit, and muscle robot mounted with actuator and unit |
CN106695865A (en) * | 2016-12-14 | 2017-05-24 | 合肥瑞硕科技有限公司 | Robot joint driving device |
CN107234636A (en) * | 2017-07-06 | 2017-10-10 | 葛广徽 | A kind of fluid pressure drive device |
CN108656102A (en) * | 2018-06-06 | 2018-10-16 | 南京航空航天大学 | A kind of the multiple degrees of freedom deep-sea mechanical arm and its control method of hydraulic-driven |
CN109051772A (en) * | 2018-07-12 | 2018-12-21 | 深圳智慧者机器人科技有限公司 | Copper sheet feeding and conveying device |
JP2020060298A (en) * | 2019-12-18 | 2020-04-16 | 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 | Actuator unit and muscle robot incorporating the same |
KR102478624B1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-12-19 | 중앙대학교 산학협력단 | Springlike Pneumatic Artificial Muscle and Operation method thereof |
WO2022173076A1 (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-18 | 중앙대학교 산학협력단 | Pneumatic artificial muscle unit using elastic energy, and operation method therefor |
KR20220117357A (en) * | 2021-02-15 | 2022-08-24 | 중앙대학교 산학협력단 | Springlike Pneumatic Artificial Muscle and Operation method thereof |
JP2022190639A (en) * | 2021-06-14 | 2022-12-26 | 晴雄 森重 | Fuel debris recovery method |
CN114274138A (en) * | 2022-01-11 | 2022-04-05 | 浙江大学 | A hydraulically controlled soft robot with a bionic spine |
CN114274138B (en) * | 2022-01-11 | 2023-11-07 | 浙江大学 | A liquid-controlled soft robot with bionic spine |
CN115447691A (en) * | 2022-09-01 | 2022-12-09 | 南京信息工程大学 | A foot-end mechanism with variable stiffness |
CN115447691B (en) * | 2022-09-01 | 2023-06-02 | 南京信息工程大学 | A foot-end mechanism with variable stiffness |
CN117514983A (en) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 成都理工大学 | Supporting mechanism of self-adaptive traction robot for complex shaft and control method of supporting mechanism |
CN117514983B (en) * | 2024-01-05 | 2024-03-19 | 成都理工大学 | Supporting mechanism of self-adaptive traction robot for complex shaft and control method of supporting mechanism |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5249176B2 (en) | 2013-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5249176B2 (en) | Hydraulic driving actuator, hydraulic driving actuator unit incorporating the same, and hydraulic driving robot incorporating them | |
US11377162B2 (en) | Soft biomimetic legged robot | |
Drotman et al. | 3D printed soft actuators for a legged robot capable of navigating unstructured terrain | |
Drotman et al. | Application-driven design of soft, 3-D printed, pneumatic actuators with bellows | |
Lin et al. | Controllable stiffness origami “skeletons” for lightweight and multifunctional artificial muscles | |
Stokes et al. | A hybrid combining hard and soft robots | |
JP5906506B1 (en) | Actuator device, power assist robot and humanoid robot | |
CN113021410B (en) | Fuse continuous type arm of paper folding shape shell and tension structure | |
KR101537039B1 (en) | Robot and control method thereof | |
JP2016168647A (en) | Joint driving device, and robot device | |
JP6568940B2 (en) | Robot system to support users | |
Alspach et al. | Design and fabrication of a soft robotic hand and arm system | |
JP2016512733A5 (en) | ||
JP5467290B2 (en) | Articulated robot system, articulated robot, force measurement module, force measurement method and program | |
US9486919B1 (en) | Dual-axis robotic joint | |
CN108500965B (en) | Soft mechanical arm | |
Ozcan et al. | Powertrain selection for a biologically-inspired miniature quadruped robot | |
CN103009401B (en) | Mechanical arm, control method of mechanical arm and robot | |
Shen et al. | Soft origami optical-sensing actuator for underwater manipulation | |
Suzumori | New robotics pioneered by fluid power | |
Gerez et al. | Employing pneumatic, telescopic actuators for the development of soft and hybrid robotic grippers | |
CN102825601B (en) | A kind of anthropomorphic formula 6DOF robot gravitational equilibrium method | |
JP2016150409A (en) | Robot | |
KR20130106521A (en) | Finger of robot driving system and method thereof | |
Doroftei et al. | Application of Ni-Ti shape memory alloy actuators in a walking micro-robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120517 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20120517 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20120608 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121029 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121120 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121126 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130319 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130411 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5249176 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160419 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |