特許 6911209 人工筋肉触手

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6911209

(24)【登録日】2021年7月9日

(45)【発行日】2021年7月28日

(54)【発明の名称】人工筋肉触手

(51)【国際特許分類】

   F03G 7/06 20060101AFI20210715BHJP

【ＦＩ】

   F03G7/06 G

【請求項の数】27

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-543918(P2020-543918)

(86)(22)【出願日】2019年2月22日

(65)【公表番号】特表2021-514039(P2021-514039A)

(43)【公表日】2021年6月3日

(86)【国際出願番号】US2019019176

(87)【国際公開番号】WO2019165226

(87)【国際公開日】20190829

【審査請求日】2020年8月18日

(31)【優先権主張番号】62/634,124

(32)【優先日】2018年2月22日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518380665

【氏名又は名称】リンテック・オブ・アメリカ・インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】マルシオ・ディアス・リマ

【審査官】 池田 匡利

(56)【参考文献】

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１６−０１１７６５８（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特表２０１９−５２０５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２８７９２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００４０７５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０５５８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０２０／００４０８７６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０３Ｇ ７／０６

Ｈ０２Ｎ １０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

人工筋肉触手であって、
２つのスペーサ、前記２つのスペーサを接続する中央コア、２つのＺツイストアクチュエータ、及び２つのＳツイストアクチュエータを含み、
前記２つのＺツイストアクチュエータ及び前記２つのＳツイストアクチュエータは、前記中央コアの周りに及び前記２つのスペーサの間に配置され、前記２つのスペーサを接続し、
前記２つのＺツイストアクチュエータ及び前記２つのＳツイストアクチュエータの１つ以上の作動が前記人工筋肉触手を作動させる、人工筋肉触手。

【請求項2】

前記中央コアは棒である、請求項１に記載の人工筋肉触手。

【請求項3】

前記中央コアは、軟質シリコーン繊維、コイル状繊維、またはばねのいずれかである、請求項１に記載の人工筋肉触手。

【請求項4】

前記中央コアは非延伸性であり、人工筋肉デバイスの移動を可能にする、請求項１に記載の人工筋肉触手。

【請求項5】

前記中央コアはチェーンである、請求項１に記載の人工筋肉触手。

【請求項6】

前記人工筋肉触手を冷却する冷却ファンをさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載の人工筋肉触手。

【請求項7】

前記２つのＺツイストアクチュエータ及び前記２つのＳツイストアクチュエータの周りに配置される１つ以上の膜をさらに含み、
前記１つ以上の膜は、前記２つのＺツイストアクチュエータ及び前記２つのＳツイストアクチュエータから熱を除去する冷却流体を含有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の人工筋肉触手。

【請求項8】

前記２つのＺツイストアクチュエータ及び前記２つのＳツイストアクチュエータは熱アクチュエータである、請求項１から７のいずれか一項に記載の人工筋肉触手。

【請求項9】

モジュール式筋肉触手であって、
複数の請求項１から８のいずれか一項に記載の人工筋肉触手であって、前記人工筋肉触手のそれぞれの一端を別の人工筋肉触手の一端に直線的にスナップ留めすることによって、一緒に留められた複数の人工筋肉触手と、
前記人工筋肉触手のそれぞれを独立して制御する１つ以上のマイクロコントローラと、を備え、
前記複数の人工筋肉触手の各スペーサは前記複数の人工筋肉触手を一緒に直線的にスナップ留めする磁石を備え、
前記磁石は１つの人工筋肉触手から隣の人工筋肉触手に電流を伝導する、モジュール式筋肉触手。

【請求項10】

前記２つのＺツイストアクチュエータ及び前記２つのＳツイストアクチュエータはホモキラル筋である、請求項１から８のいずれか一項に記載の人工筋肉触手。

【請求項11】

前記２つのＺツイストアクチュエータ及び前記２つのＳツイストアクチュエータはヘテロキラル筋である、請求項１から８のいずれか一項に記載の人工筋肉触手。

【請求項12】

前記人工筋肉触手の位置を判定する位置センサをさらに備える請求項１から８のいずれか一項に記載の人工筋肉触手。

【請求項13】

人工筋肉触手を製造する方法であって、
２つのスペーサの間に中央コアを配置することと、
前記中央コアの周りの前記２つのスペーサの間に２つのＳツイストアクチュエータ及び２つのＺツイストアクチュエータを配置することと、を含み、
前記２つのスペーサは前記中央コア、前記２つのＳツイストアクチュエータ、及び前記２つのＺツイストアクチュエータを介して接続される、方法。

【請求項14】

前記中央コアは延伸性である、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記中央コアは棒である、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記中央コアは、軟質シリコーン繊維、コイル状繊維、またはばねのいずれかである、請求項１４に記載の方法。

【請求項17】

前記中央コアは非延伸性であり、人工筋肉デバイスの移動を可能にする、請求項１３に記載の方法。

【請求項18】

前記中央コアはチェーンである、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記２つのＳツイストアクチュエータ及び前記２つのＺツイストアクチュエータはホモキラル筋である、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項20】

前記２つのＳツイストアクチュエータ及び前記２つのＺツイストアクチュエータはヘテロキラル筋である、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項21】

前記２つのＺツイストアクチュエータ及び前記２つのＳツイストアクチュエータは熱アクチュエータである、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項22】

人工筋肉触手を制御するための非一時的コンピュータ可読媒体であって、マイクロコントローラに、
人工筋肉触手の少なくとも２つのＺツイストアクチュエータ及び少なくとも２つのＳツイストアクチュエータのうちの第１のアクチュエータの作動を引き起こし、
前記少なくとも２つのＺツイストアクチュエータ及び少なくとも２つのＳツイストアクチュエータのうちの第２のアクチュエータの作動を引き起こすことを命令する命令を含み、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの作動が前記人工筋肉触手を作動させる、前記非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項23】

前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータはＺツイストアクチュエータであり、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの作動が前記人工筋肉触手を回転させる、請求項２２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項24】

前記第１のアクチュエータはＺツイストアクチュエータであり、前記第２のアクチュエータはＳツイストアクチュエータであり、
前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータの作動が前記人工筋肉触手を屈曲する、請求項２２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項25】

前記マイクロコントローラに、
人工筋肉触手の少なくとも２つのＺツイストアクチュエータ及び少なくとも２つのＳツイストアクチュエータのうちの第３のアクチュエータの作動を引き起こし、
前記少なくとも２つのＺツイストアクチュエータ及び少なくとも２つのＳツイストアクチュエータのうちの第４のアクチュエータの作動を引き起こすことを命令する命令をさらに含み、
前記第１のアクチュエータ〜前記第４のアクチュエータの作動が前記人工筋肉触手を直線的に作動させる、請求項２２に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項26】

前記第１のアクチュエータ〜前記第４のアクチュエータはホモキラルであり、前記人工筋肉触手は作動時に収縮する、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【請求項27】

前記第１のアクチュエータ〜前記第４のアクチュエータはヘテロキラルであり、前記人工筋肉触手は作動時に延伸する、請求項２５に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０１８年２月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／６３４１２４号に対する３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）に従う優先権を主張し、その内容は、参照によりその全体が本明細書によって組み込まれる。

【0002】

以下の出願の内容は、本明細書に開示される実施形態と併せて使用され得る。ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０５７７３６、２０１８年１０月２６日出願、題名「ＣＡＲＢＯＮ ＮＡＮＯＴＵＢＥ ＳＨＥＥＴ ＷＲＡＰＰＩＮＧ ＭＵＳＣＬＥＳ」と、ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０６２２４２、２０１８年１１月２１日出願、題名「ＥＭＢＥＤＤＥＤ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＷＩＲＥＳ ＩＮ ＰＯＬＹＭＥＲ ＡＲＴＩＦＩＣＩＡＬ ＭＵＳＣＬＥ ＡＣＴＵＡＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ」とが挙げられる。これらの出願は、参照によりその全体が本明細書によって組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

ねじれポリマー及びカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）繊維及び糸ベースの人工筋肉デバイスは広範囲の適用を有する。ねじれポリマー及び／またはコイル状ポリマーを含む人工筋肉デバイスは、より安価な製造コスト、より高い生産量、より少ない動作ノイズ、及び従来のモータに関するより単純設計の利点をもたらす。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

一態様では、本発明の１つ以上の実施形態は、２つのスペーサと、２つのスペーサの中心において２つのスペーサを接続する中央コアとを含む、人工筋肉触手に関する。人工筋肉触手は、少なくとも２つのＺツイストアクチュエータと、少なくとも２つのＳツイストアクチュエータとを含む。Ｚツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータは、中央コアの周りに及び２つのスペーサの間に配置され、２つのスペーサを接続する。Ｚツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータの１つ以上の作動は、人工筋肉触手を作動させる。

【0005】

別の態様では、本発明の１つ以上の実施形態は、２つのスペーサの間に中央コアを配置することと、中央コアの周りのスペーサの間の周りに２つのＳツイストアクチュエータ及び２つのＺツイストアクチュエータを配置することとを含む、人工筋肉触手を製造するための方法に関する。２つのスペーサは、中央コア、２つのＺツイストアクチュエータ、及び２つのＳツイストアクチュエータを介して接続される。

【0006】

別の態様では、本発明の１つ以上の実施形態は、人工筋肉触手を制御するためのコンピュータ可読媒体に関する。コンピュータ可読媒体は、プロセッサに、人工筋肉触手の少なくとも２つのＺツイストアクチュエータ及び少なくとも２つのＳツイストアクチュエータのうちの第１のアクチュエータの作動を引き起こさせ、少なくとも２つのＺツイストアクチュエータ及び少なくとも２つのＳツイストアクチュエータのうちの第２のアクチュエータの作動を引き起こさせるように制御させる命令を含む。第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータの作動は人工筋肉触手を作動させる。

【0007】

本明細書に開示される１つ以上の実施形態の他の態様及び利点は、以下の説明及び添付の請求項から明らかだろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の１つ以上の実施形態に従って、人工筋肉触手の図を示す。

【図2】図２Ａは本発明の１つ以上の実施形態に従って、作動を説明する概略図である。図２Ｂは本発明の１つ以上の実施形態に従って、作動を説明する概略図である。

【図3】本発明の１つ以上の実施形態に従って、人工筋肉触手の概略図を示す。

【図4】本発明の１つ以上の実施形態に従って、人工筋肉触手の概略図を示す。

【図5】本発明の１つ以上の実施形態に従って、人工筋肉触手の概略図を示す。

【図6】図６Ａは本発明の１つ以上の実施形態に従って、モジュール式人工筋肉触手の概略図を示す。図６Ｂは本発明の１つ以上の実施形態に従って、モジュール式人工筋肉触手の概略図を示す。

【図7】本発明の１つ以上の実施形態に従って、作動を説明する概略図を示す。

【図8】本発明の１つ以上の実施形態に従って、作動を説明する概略図を示す。

【図9】本発明の１つ以上の実施形態に従って、作動を説明する概略図を示す。

【図10】本発明の１つ以上の実施形態に従って、作動を説明する概略図を示す。

【図11】本発明の１つ以上の実施形態に従って、作動を説明する概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態の以下の詳細な説明では、いくつかの特定の詳細は、本発明のより完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、本開示は、これらの特定の詳細なしで実践され得ることが当業者に明らかになる。他の場合、十分に既知の特徴は、説明を不必要に複雑にすることを回避するために、詳細に説明されていない。

【0010】

概して、本発明の実施形態は、人工筋肉触手及び人工筋肉触手を作る方法に関する。より具体的には、本明細書に開示される実施形態は、少なくとも２つのＺツイストアクチュエータ及び２つのＳツイストアクチュエータを含む、人工筋肉触手に関する。開示された人工筋肉触手は、Ｚツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータの作動時に、回転、屈曲、収縮、及び延伸できる。

【0011】

本明細書の１つ以上の実施形態に従ったアクチュエータは熱アクチュエータである。熱アクチュエータは、ねじれ／コイル状ポリマーから作られ、熱をポリマーに加えることによって作動する。加熱されたポリマーは膨張して、ねじり作動／張力作動を生じさせる。１つ以上の実施形態の態様では、アクチュエータは、抵抗加熱によって作動する。例えば、金属線またはＣＮＴシート／ワイヤ等の導体材料は、アクチュエータのポリマーの周りに巻着され得、導体材料を通過する電流はポリマーを加熱及び膨張させる。

【0012】

しかしながら、本発明の実施形態は熱アクチュエータだけに限定されず、他の種類のアクチュエータは、本発明の特定の設計及び機能に基づいて使用され得る。例えば、使用され得る他の種類のアクチュエータは、油圧アクチュエータ及び空気圧アクチュエータである。油圧アクチュエータ及び空気圧アクチュエータでは、中空アクチュエータ管の内側の圧力は、作動を制御するために使用される。化学ベースアクチュエータも使用し得る。例えば、化学触媒を中空アクチュエータ管に組み込み、中空アクチュエータ管の内側の圧力を変化させ化学反応を引き起こさせ得、所望の作動を生じさせる。

【0013】

図１は、中央コア（１１０）、４つのアクチュエータ（１２０）（２つのＺツイストアクチュエータ及び２つのＳツイストアクチュエータを含む）、及び２つのスペーサ（１３０）を含む、人工筋肉触手（１００）を示す。中央コア（１１０）は、人工筋肉触手（１００）に機械的強度及び剛性を加え、触手が確実に荷重を支えることを可能にする。中央コア（１１０）は、スペーサ（１３０）及びアクチュエータ（１２０）をさらに分離する。スペーサ（１３０）は人工筋肉触手（１００）のフレームを形成し、アクチュエータ（１２０）を離したままにする。

【0014】

１つ以上の実施形態の一態様では、中央コア（１１０）は延伸性であり得、人工筋肉触手（１００）の移動を可能にする。軟質シリコーン繊維は、具体的に、中央コア（１１０）として使用される有用な材料であるが、コイル状繊維及びばね等の他の弾性材料を使用し得る。いくつかの実施形態では、ばねは、冷却時にアクチュエータ（１２０）がそれらの通常の長さに戻るのを支援することによって作動を助け得る。

【0015】

１つ以上の実施形態の一態様では、中央コア（１１０）は非延伸性であり、１つ以上の関節を含み得る。係る実施形態は、延伸しないで人工筋肉触手（１００）の移動を可能にする。例えば、非延伸性な中央コア（１１０）はチェーンであり得る。

【0016】

１つ以上の実施形態では、作動後に、アクチュエータ（１２０）を冷却し、アクチュエータ（１２０）をその最初の形態により速く戻すために、冷却ファン及び／または液体は、アクチュエータ（１２０）を制御可能に冷却するために使用され得る。例えば、膜はアクチュエータ（１２０）の周りに配置され、冷却液がアクチュエータ（１２０）の周りを通過し、その熱を抽出することを可能にし得る。

【0017】

１つ以上の実施形態では、アクチュエータは、コイル状のねじれポリマー繊維（以下、「ツイスト繊維」と称される）で作成される。図２Ａ〜図２Ｂは、２つの反対にねじられた繊維（２２１０、２２２０）の上面図（図の上部）及び側面図（図の下部）を示す。反時計回りにねじられたツイスト繊維はＺツイスト繊維（２２１０）であり、時計回りにねじられたツイスト繊維はＳツイスト繊維（２２２０）である（図２Ａ〜図２Ｂの上下矢印に沿った図のもの）。Ｚツイスト繊維（２２１０）及びＳツイスト繊維（２２２０）は、Ｚツイストアクチュエータ（２２１）及びＳツイストアクチュエータ（２２２）を作成するために巻かれている。Ｚツイストアクチュエータ（２２１）及びＳツイストアクチュエータ（２２２）のねじり作動の方向は、各々、Ｚツイスト繊維（２２１０）及びＳツイスト繊維（２２２０）のねじれ方向と同じである。したがって、Ｚツイストアクチュエータ（２２１）及びＳツイストアクチュエータ（２２２）の作動は、各々、図２Ａ及び図２Ｂに従った右利き方向及び左利き方向に対応する。

【0018】

１つ以上の実施形態では、Ｚツイストアクチュエータ（２２１）及びＳツイストアクチュエータ（２２２）は、ホモキラル筋であり得、アクチュエータ（２２１、２２２）におけるツイスト繊維（２２１０、２２２０）のねじれ方向は、アクチュエータ（２２１、２２２）のコイル方向と同じであることを意味する。例えば、図２Ａ〜図２Ｂに示されるＺツイストアクチュエータ（２２１）及びＳツイストアクチュエータ（２２２）はホモキラル筋である。ホモキラル筋は、加熱されるとき、回転して作動することを試みる。しかしながら、回転運動が妨げられる場合、ホモキラル筋は、直線的に（すなわち、図２Ａ〜図２Ｂの「Ｚ」軸に沿ったホモキラル筋の長さに沿って）収縮する。Ｚツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータは、また、ヘテロキラル筋であり得、ツイスト繊維（２２１０，２２２０）のねじれ方向は、ツイスト繊維（２２１０，２２２０）の巻き方向と反対であることを意味する。ヘテロキラル筋は、また、加熱するとき、回転可能に作動させることを試みるが、回転運動が妨げられる場合、ヘテロキラル筋は直線的に延伸する。

【0019】

１つ以上の実施形態の態様では、Ｚツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータの選択作動時に、人工筋肉触手は、回転、屈曲、収縮、または延伸し得る。例えば、図３は、「Ｚ」軸に沿った人工筋肉触手（３００）の断面図を示す。図３の左側のサブセットに示される構成では、Ｚツイストアクチュエータ（３２１）及びＳツイストアクチュエータ（３２２）は、中央コア（３１０）の周りに、代わりに２つのスペーサ（３３０）の間に配置され、それにより、Ｚツイストアクチュエータ（３２１）の隣接するアクチュエータはＳツイストアクチュエータ（３２２）であり、逆もまた同様である。

【0020】

Ｚツイストアクチュエータ（３２１）及びＳツイストアクチュエータ（３２２）を選択的に作動させることによって、人工筋肉触手（３００）は、所望の方向に移動できる。例えば、図３の中間サブセットに示されるように、Ｚツイストアクチュエータ（３２１）が動いていない（すなわち、作動しない）間に同時にＳツイストアクチュエータ（３２２）を作動させることによって、作動したＳツイストアクチュエータ（３２２１）はトルクを時計回りに加え、Ｚツイストアクチュエータ（３２１）はニュートラルのままである。したがって、人工筋肉触手（３００）は時計回りに回転する。対照的に、図３の右側サブセットに示されるように、Ｓツイストアクチュエータ（３２２）が動いていない間に同時にＺツイストアクチュエータ（３２１）だけを作動させることによって、作動したＺツイストアクチュエータ（３２１１）はトルクを反時計回りに加え、Ｓツイストアクチュエータ（３２２）はニュートラルのままである。したがって、人工筋肉触手（３００）は反時計回りに回転する。

【0021】

１つ以上の実施形態の態様では、人工筋肉触手は、Ｚツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータの作動によって決まる方向に屈曲できる。図４は、Ｚツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータ（４２１，４２２）がホモキラル筋である人工筋肉触手（４００）の例を示す。Ｚツイストアクチュエータ（４２１）及び隣接するＳツイストアクチュエータ（４２２）の作動時に、作動したＺツイストアクチュエータ（４２１１）及び作動したＳツイストアクチュエータ（４２２１）は、人工筋肉触手（４００）が回転することを防止する反対方向（各々、反時計回り及び時計回り）にトルクを加える。回転が防止されると、本明細書に開示される実施形態に従って、作動したＺツイストアクチュエータ（４２１１）及び作動したＳツイストアクチュエータ（４２２１）（ホモキラル筋である）が収縮する。したがって、人工筋肉触手（４００）は、中央コア（４１０）から、作動したＺツイストアクチュエータ（４２１１）及びＳツイストアクチュエータ（４２２１）を接続する想像線の中間に向かう方向に屈曲する。屈曲方向は、図４の空の矢印で示されている。

【0022】

図５は、Ｚツイストアクチュエータ（５２１）及びＳツイストアクチュエータ（５２２）がヘテロキラル筋である人工筋肉触手（５００）を屈曲するための別の例を示す。Ｚツイストアクチュエータ（５２１）及び隣接するＳツイストアクチュエータ（５２２）の作動時に、作動したＺツイストアクチュエータ（５２１１）及び作動したＳツイストアクチュエータ（５２２１）は、人工筋肉触手（５００）が回転することを防止する反対方向にトルクを加える。回転を防止し、作動したＺツイストアクチュエータ（５２１１）及び作動したＳツイストアクチュエータ（５２２１）（ヘテロキラル筋である）は、本明細書に開示される実施形態に従って延伸する。したがって、人工筋肉触手（５００）は、作動したＺツイストアクチュエータ（５２１１）及びＳツイストアクチュエータ（５２２１）を接続する想像線の中間から中央コア（５１０）に向かう方向に屈曲する。撓曲方向は、図５の空の矢印によって示される。

【0023】

１つ以上の実施形態では、全ての４つのホモキラルのＺツイストアクチュエータ（４２１１）及びＳツイストアクチュエータ（４２２１）が同時に作動するとき、全ての４つのアクチュエータが相互に打ち消し合う相反する力を生じさせるため、人工筋肉触手（４００）は回転または屈曲できない。したがって、この場合、人工筋肉の触手（４００）は収縮する。同様に、全ての４つのアクチュエータがヘテロキラル筋（図５のアクチュエータと同様のもの）であり、それらが作動する場合、人工筋肉触手（５００）は延伸する。

【0024】

本発明の実施形態は、モジュール式筋肉触手を作成するために１つ以上の人工筋肉触手を組み立てることを含む。図６Ａは、アクチュエータ（６２０）（上記に説明したＺツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータ等）、中央コア（６１０）、及びスペーサ（６３０）上に配置された磁石（６４０）を含む人工筋肉触手（６００）の側面図を示す。図６Ｂは、磁石（６４０）によって相互にスナップ留めされた２つの人工筋肉触手（６００）で作られたモジュール式筋肉触手（６０１）を示す。磁石（６４０）は、１つの人工筋肉触手（６００）から隣のスナップ留めされた人工筋肉触手（６００）に電流を伝導し得る。相互にスナップ留めされる人工筋肉触手（６００）の数は、２つに限定されず、それ以上であり得る。

【0025】

１つ以上の実施形態に従って、モジュール式筋肉触手（６０１）では、人工筋肉触手（６００）のそれぞれのアクチュエータ（６２０）は、マイクロコントローラによって独立して作動できる。したがって、人工筋肉触手（６００）のそれぞれは、モジュール式筋肉触手（６０１）内の他の人工筋肉触手（６００）から独立して回転、屈曲、収縮、または延伸できる。例えば、人工筋肉触手（６００）のそれぞれは、図３〜図５を参照して上記で説明した人工筋肉触手と同様に作動し、モジュール式筋肉触手（６０１）の様々な作動及び形状を実現し得る。

【0026】

図７〜図１１は、１つ以上の実施形態に従って、人工筋肉触手及びモジュール式筋肉触手の実装例を示す。図７〜図１１は、図の左側に動いていない（すなわち、非作動の）モジュール式筋肉触手（７０１、８０１、９０１、１０１、１１１）と、図の右側に作動しているモジュール式筋肉触手（７０１１、８０１１、９０１１、１０１１、１１１１）とを示す。

【0027】

図７〜図１１では、人工筋肉触手（７００、８００、９００、１０００、１１００）を作動させ、作動したモジュール式筋肉触手（７０１１、８０１１、９０１１、１０１１、１１１１）を任意の所望の方向に移動させ得る。

【0028】

図７〜図８によって示される例では、作動したモジュール式筋肉触手（７０１１、８０１１）の全体が同じ方向に屈曲するように、人工筋肉触手（７００、８００）の全体は同じ方向に屈曲し得る。他方では、図９に示される例では、２つの人工筋肉触手（９００）が図の右側に向かって屈曲する一方、他の２つの人工筋肉触手（９００）が反対側に向かって屈曲し、それにより、作動したモジュール式筋肉触手（９０１１）は「Ｓ」形状を形成する。人工筋肉触手（７００、８００、９００）は、図４〜図５を参照して上記に説明した同様のメカニズムで屈曲し得る。

【0029】

図１０〜図１１を参照した別の例では、人工筋肉触手（１０００、１１００）は、上記に説明したメカニズムによって収縮または延伸し得る（すなわち、触手の全てのアクチュエータが同時に作動する）。図１０のモジュール式筋肉触手（１０１）の人工筋肉触手（１０００）のアクチュエータはホモキラル筋である。したがって、作動時、作動したモジュール式筋肉触手（１０１１）は収縮する。他方では、図１１のモジュール式筋肉触手（１０１）の人工筋肉触手（１１００）のアクチュエータはヘテロキラル筋である。したがって、作動時、作動したモジュール式筋肉触手（１１１１）は延伸する。

【0030】

本願の全ての図は例であり、例示の目的で提供され、本発明の１つ以上の実施形態は図と異なる可能性がある。例えば、上記に説明したモジュール式筋肉触手は、特定の機能を達成するために、任意の所望の数のアクチュエータを含み得る。

【0031】

１つ以上の実施形態は、人工筋肉触手の準備方法に関する。本明細書に開示される人工筋肉触手を作成するために、少なくとも２つのＺツイストアクチュエータ及び少なくとも２つのＳツイストアクチュエータは、２つのスペーサの間の中央コアの周りに配置される。Ｚツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータは、代わりに中央コアの周りに配置され得る。また、Ｚツイストアクチュエータ及びＳツイストアクチュエータはホモキラルであり得るもしくは収縮し得る、またはそれらはヘテロキラルであり、作動時に延伸し得る。アクチュエータ、中央コア、及びスペーサは、上記の実施形態で説明したものと同様であり得る。

【0032】

本明細書に開示される１つ以上の実施形態では、コアは、止めねじまたは接着剤を使用してスペーサに取り付けられ得る。例えば、コアをスペーサの穴を通って挿入し、止めねじで固定し得る。コアは穴にぴったりと適合するはずである。人工筋肉は、作動するために電流を供給するための電気接点を含むつなぎ点を介してスペーサに取り付けられ得る。コアと同様に、筋肉はしっかりと適合した穴を通り、止めネジを使用してスペーサに固定され得る。当業者は、コア及び筋肉を固定するための異なる方法が存在することを理解するであろう。例えば、接着剤またはスペーサは、コア及び人工筋肉の周りを締め付けるために部分的に構築され得る。

【0033】

１つ以上の実施形態は、人工筋肉触手を制御するための非一時的コンピュータ可読媒体に関する。例えば、人工筋肉触手または複数の接続された人工筋肉触手を制御するためのプログラムを開発して、触手の所望の動きを達成し得る。例えば、コンピュータ可読媒体は、人工筋肉触手内の２つのＺツイストアクチュエータ及び２つのＳツイストアクチュエータのうちの１つ以上の第１のアクチュエータの作動を引き起こすようにプロセッサに命令し得る。この扇動は、第１のアクチュエータを作動させるために印加電圧または印加圧力をもたらす命令であり得る。コンピュータ可読媒体は、また、２つのＺツイストアクチュエータ及び２つのＳツイストアクチュエータのうちの第２のアクチュエータの作動を引き起こし得る。

【0034】

１つ以上の実施形態では、コンピュータ可読媒体は、人工筋肉触手の所望の作動またはタスクを引き起こすために、１つ以上の特定電圧を人工筋肉触手の１つ以上の特定のモジュール式セクションに印加するマイクロコントローラを制御し得る。本明細書に開示される実施形態は、また、人工筋肉触手の位置を判定する位置センサを含み得る。位置センサは、人工筋肉触手の位置を監視し、同様に、フィードバックを本システムに供給し、位置を検証し得る、または人工筋肉触手の作動を容易にし得る。

【0035】

本明細書に開示される実施形態に従って、図７〜図９に説明されるように、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータがＺツイストアクチュエータである場合、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータの作動は人工筋肉触手を回転する。同様に、第１のアクチュエータがＺツイストアクチュエータであり、第２のアクチュエータがＳツイストアクチュエータである場合、第１のアクチュエータ及び第２のアクチュエータの作動は人工筋肉触手を屈曲する。

【0036】

本明細書に開示される実施形態に従って、コンピュータ可読媒体は、人工筋肉触手内の全てのアクチュエータを制御するためにプロセッサに命令し得る。図１０〜図１１に説明したように、アクチュエータがホモキラルの場合、人工筋肉触手は直線的に収縮する。同様に、アクチュエータがヘテロキラルである場合、人工筋肉触手は直線的に延伸する。

【0037】

１つ以上の実施形態に従って、人工筋肉触手は、力を渡し、その可動端に設置されたデバイスを移動させるための機械的アームとして使用され得る。係るデバイスの例は、限定ではないが、カメラ、検出器、クロー、ツール等を含む。

【0038】

本開示を限定された数の実施形態だけに関して説明してきたが、本開示の利益を有する当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく他の様々な実施形態が考案され得ることを理解するであろう。したがって、本発明の範囲は、添付の「特許請求の範囲」だけによって限定されるべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】