特開 2022-155596 ロボット装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022155596

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】ロボット装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20221006BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021058903

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤來 将之

(72)【発明者】

【氏名】岡本 朋也

(72)【発明者】

【氏名】石川 智己

(72)【発明者】

【氏名】林 喬之

(72)【発明者】

【氏名】市川 真也

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS10

3C707CS08

3C707HS13

3C707HS21

3C707HS24

3C707LV22

3C707MS14

3C707WA16

(57)【要約】

【課題】人工筋肉への流体の供給に何らかの異常が発生しても、当該人工筋肉の状態の急変を抑えて人工筋肉を含むロボット装置の予期せぬ動作の発生を良好に抑制する。
【解決手段】本開示のロボット装置は、流体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉と、人工筋肉に流体を給排する流体供給装置とを含み、流体供給装置は、流体の供給源と、当該供給源からの流体の圧力または流量を調整して人工筋肉に供給する流体調整部と、供給源と流体調整部との間で流体調整部側から供給源側への流体の流通を規制する逆止弁とを含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉と、前記人工筋肉に前記流体を給排する流体供給装置とを含むロボット装置であって、
前記流体供給装置は、
前記流体の供給源と、
前記供給源からの前記流体の圧力または流量を調整して前記人工筋肉に供給する流体調整部と、
前記供給源と前記流体調整部との間で前記流体調整部側から前記供給源側への前記流体の流通を規制する逆止弁と、
を備えるロボット装置。

【請求項2】

請求項１に記載のロボット装置において、
前記流体供給装置は、複数の前記人工筋肉に接続され、単一の前記供給源と、複数の前記人工筋肉ごとに設けられた複数の前記流体調整部と、前記供給源と複数の前記流体調整部との間で前記流体調整部の各々から前記供給源側への前記流体の流通を規制する単一の前記逆止弁とを含むロボット装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のロボット装置において、
前記流体供給装置は、前記逆止弁と前記流体調整部とを結ぶ流体通路に接続されたアキュムレータを更に含むロボット装置。

【請求項4】

請求項１から３の何れか一項に記載のロボット装置において、
前記供給源は、流体貯留部から前記流体を吸入して吐出するポンプであり、
前記流体調整部は、スプールおよび前記スプールを移動させる電磁部を含み、前記ポンプ側からの元圧を調整して前記人工筋肉への駆動圧を生成するソレノイドバルブであって、少なくとも、前記電磁部から前記スプールに付与される力と、前記駆動圧の作用により前記スプールに付与される力とをバランスさせて前記元圧を調整し、
前記流体供給装置は、少なくとも前記ポンプの異常の発生に応じて前記人工筋肉からの前記流体の流出を規制する流出規制バルブを更に含むロボット装置。

【請求項5】

請求項１から４の何れか一項に記載のロボット装置において、
関節を介して連結されると共に前記少なくとも１つの人工筋肉により相対的に回動させられる２つのリンクと、
前記流体供給装置から前記流体の供給を受けると共に、前記流体供給装置による前記流体の供給状態に応じて、前記２つのリンクの相対的な回動を規制するロック状態と、前記２つのリンクの相対的な回動を許容するロック解除状態とを選択的に形成するロック機構とを更に備えるロボット装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉と、当該人工筋肉に流体を給排する流体供給装置とを含むロボット装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、両端部が栓体で閉じられたゴムチューブと、当該ゴムチューブを覆う網体とを有する２つの人工筋肉（ゴム人工筋）を含む関節装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この関節装置は、２つの人工筋肉に加えて、基台と、支持部材を介して基台により支持されたプーリと、プーリに固定されたアームと、プーリの回転中立に対して両側に位置するように基台に取り付けられると共に人工筋肉の一端がそれぞれ連結される２つの係止ブラケットと、２つの人工筋肉の他端に連結されると共にプーリに巻き掛けられるロープとを含む。また、各人工筋肉の出入口は、導電性作動液を圧送する液圧源に圧力制御弁を介して接続されている。これにより、各人工筋肉は、出入口に作動液が流入することで、軸方向に収縮しながら径方向に膨張し、出入口から作動液が流出することで、径方向に収縮しながら軸方向に伸長する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６３－２１６６９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の関節装置において、故障等により液圧源からの作動液の供給に異常が発生した場合、作動液の供給の異常により人工筋肉の状態が急変してアームが予期せぬ動作を行ってしまうおそれがある。

【0005】

そこで、本開示は、人工筋肉への流体の供給に何らかの異常が発生しても、当該人工筋肉の状態の急変を抑えて人工筋肉を含むロボット装置の予期せぬ動作の発生を良好に抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のロボット装置は、流体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉と、前記人工筋肉に前記流体を給排する流体供給装置とを含むロボット装置であって、前記流体供給装置が、前記流体の供給源と、前記供給源からの前記流体の圧力または流量を調整して前記人工筋肉に供給する流体調整部と、前記供給源と前記流体調整部との間で前記流体調整部側から前記供給源側への前記流体の流通を規制する逆止弁とを含むものである。

【0007】

本開示のロボット装置では、流体供給装置の供給源からの流体が逆止弁を介して流体調整部に供給され、当該流体調整部により調整された流体が人工筋肉に供給される。また、逆止弁は、流体調整部側から供給源側への流体の流通を規制するものである。従って、何らかの異常の発生に応じて流体調整部から人工筋肉に流体が供給されなくなっても、当該逆止弁により人工筋肉から流体が流体調整部や供給源側に流出するのを抑制することができる。この結果、人工筋肉への流体の供給に何らかの異常が発生しても、当該人工筋肉の状態の急変を抑えて人工筋肉を含むロボット装置の予期せぬ動作の発生を良好に抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示のロボット装置を示す概略構成図である。

【図2】本開示のロボット装置を示す拡大図である。

【図3】本開示のロボット装置のロック機構を示す断面図である。

【図4】本開示のロボット装置の流体供給装置を示す系統図である。

【図5】本開示のロボット装置の流体供給装置に含まれる流出規制バルブを示す部分断面図である。

【図6】本開示のロボット装置の流体供給装置に含まれる流出規制バルブを示す部分断面図である。

【図7】本開示のロボット装置の流体供給装置に含まれる流出規制バルブを示す部分断面図である。

【図8】本開示のロボット装置の他の流体供給装置を示す拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

【0010】

図１は、本開示のロボット装置１を示す概略構成図であり、図２は、ロボット装置１を示す拡大図である。これらの図面に示すロボット装置１は、ロボットアーム２と、流体供給装置（液体供給装置）１０とを含む。本実施形態において、ロボット装置１は、指定された目的位置まで自走可能な、いわゆる無人搬送車（ＡＧＶ）である搬送台車２０に搭載される。ただし、ロボット装置１は、搬送台車２０に搭載されるものに限られず、予め定められた設置箇所に定置されてもよい。

【0011】

ロボットアーム２は、複数（本実施形態では、３つ）の関節（ピン結合部）Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３と、複数（本実施形態では、３つ）のアーム（リンク）３と、関節Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３ごとに例えば偶数個（本実施形態では、２つ）ずつ設けられる人工筋肉としての複数の流体アクチュエータ（液圧アクチュエータ）Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６と、先端側のアーム３に取り付けられる把持部（手先）としてのハンド部（ロボットハンド）４とを含む多関節アームである。ロボットアーム２のハンド部４は、対象となる物体（以下、「把持対象」という。）を把持するようにロボット装置１の制御装置１００（図４参照）により制御される。また、流体供給装置１０は、当該制御装置１００により制御されて各流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に流体（作動流体）としての作動油（液体）を給排する。これにより、ロボットアーム２を油圧（液圧）により駆動してハンド部４を所望の位置に移動させることができる。

【0012】

ロボットアーム２の各流体アクチュエータＭ１－Ｍ６は、図２に示すように、作動油の圧力によって膨張するチューブＴと、当該チューブＴを覆う編組スリーブＳとを含む、いわゆるマッキベン型の人工筋肉である。チューブＴは、高い耐油性をもった例えばゴム材等の弾性材により円筒状に形成されており、当該チューブＴの両端部は、封止部材Ｃにより封止されている。チューブＴの基端側（流体供給装置１０側、図２中下端側）の封止部材Ｃには、作動油の出入口ＩＯが形成されている。編組スリーブＳは、所定方向に配向された複数のコードを互いに交差するように編み込むことにより円筒状に形成されており、軸方向および径方向に収縮可能である。編組スリーブＳを形成するコードとしては、繊維コード、高強度繊維、極細のフィラメントによって構成される金属製コード等を採用することができる。このような流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴ内に上記出入口ＩＯから作動油を供給して当該チューブＴ内の作動油の圧力を高めることで、チューブＴは、編組スリーブＳの作用により径方向に膨張すると共に軸方向に収縮し、内部の作動油の圧力に応じた収縮力を発生する。

【0013】

図１および図２に示すように、複数のアーム３のうち、最基端側（最も流体供給装置１０側）のアーム３は、関節Ｊ１を介してリンクとしての支持部材５により回動自在に支持される。また、２つのアーム３同士が、関節Ｊ２またはＪ３を介して互いに回動自在に連結される。更に、流体供給装置１０側の２つのアーム３の先端部（手先側の端部）には、連結部材６が固定されている。図示するように、支持部材５は、最基端側の関節Ｊ１に対応した流体アクチュエータＭ１の基端側の封止部材Ｃを第１の連結軸を介して回動自在に支持すると共に、当該関節Ｊ１に対応した流体アクチュエータＭ２の基端側の封止部材Ｃを第２の連結軸を介して回動自在に支持する。

【0014】

また、各連結部材６は、基端側に位置する関節Ｊ１またはＪ２に対応した流体アクチュエータＭ１またはＭ３の先端側（手先側）の封止部材Ｃを第１の連結軸を介して回動自在に支持すると共に、関節Ｊ１またはＪ２に対応した流体アクチュエータＭ２またはＭ４の先端側（手先側）の封止部材Ｃを第２の連結軸を介して回動自在に支持する。更に、各連結部材６は、先端側に位置する関節Ｊ２またはＪ３に対応した流体アクチュエータＭ３またはＭ５の基端側の封止部材Ｃを第１の連結軸を介して回動自在に支持すると共に、関節Ｊ２またはＪ３に対応した流体アクチュエータＭ４またはＭ６の基端側の封止部材Ｃを第２の連結軸を介して回動自在に支持する。

【0015】

これにより、関節Ｊ１－Ｊ３の関節軸から手先側（ハンド部４側）に延びる各アーム３の両側には、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のうちの対応する２つが当該アーム３と平行に配列される。そして、各アーム３の一側に配置される流体アクチュエータＭ１，Ｍ３，Ｍ５は、１つの関節Ｊ１，Ｊ２またはＪ３に対応した第１の人工筋肉（一方の拮抗筋）を構成し、各アーム３の他側に配置される流体アクチュエータＭ２，Ｍ４，Ｍ６は、当該第１の人工筋肉と対をなす１つの関節Ｊ１，Ｊ２またはＪ３に対応した第２の人工筋肉を構成する。

【0016】

ただし、第１および第２の人工筋肉は、それぞれ２つ以上（同数）の流体アクチュエータにより構成されてもよく、第１の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの数と、第２の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの数とが異なっていてもよい。更に、本実施形態において、１つの関節Ｊ１，Ｊ２またはＪ３に対して設けられる複数（２つ）の流体アクチュエータＭ１，Ｍ２等は、互いに同一の諸元を有するが、第１の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの諸元と、第２の人工筋肉を構成する流体アクチュエータの諸元とが異なっていてもよい。

【0017】

また、本実施形態において、各アーム３は、中空に形成されており、各アーム３の内部には、流体供給管としての複数のホースＨ（図２における破線参照）が配置される。各ホースＨは、対応する流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の基端側の封止部材Ｃに形成された出入口ＩＯに接続され、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴ内には、ホースＨを介して流体供給装置１０からの作動油（油圧）が供給される。

【0018】

従って、制御装置１００により流体供給装置１０を制御することで、第１の人工筋肉を構成する流体アクチュエータＭ１等のチューブＴ内の油圧と、第１の人工筋肉と対をなす第２の人工筋肉を構成する流体アクチュエータＭ２等のチューブＴ内の油圧とを互いに異ならせることができる。これにより、互いに拮抗するように配置された２つの流体アクチュエータＭ１，Ｍ２等すなわち対をなす（１組の）第１および第２の人工筋肉から連結部材６を介して各アーム３に力（回転トルク）を伝達し、支持部材５または基端側のアーム３に対して各アーム３を回動させて関節Ｊ１－Ｊ３の関節角度を変化させることが可能となる。本実施形態において、第１の人工筋肉を構成する流体アクチュエータＭ１等と、第１の人工筋肉と対をなす第２の人工筋肉を構成する流体アクチュエータＭ２等とは、チューブＴが自然状態から所定量（例えば、自然長の１０％程度）だけ軸方向に収縮した状態を初期状態として流体供給装置１０からの油圧により駆動される。

【0019】

図３に示すように、ロボット装置１の関節Ｊ１は、関節軸Ａｘと、支持部材５の軸受保持部５ａにより保持されると共に関節軸Ａｘを回転自在に支持する軸受Ｂｒとを含む。関節軸Ａｘの一端（図３における右端）は、関節Ｊ１に対応したアーム３（２つのリンクの一方）にスプライン嵌合部を介して固定（連結）される。また、関節軸Ａｘの他端（図３における左端）は、支持部材５（２つのリンクの他方）により保持された軸受Ｂｒのインナーレースからアーム３とは反対側に突出する。同様に、他の関節Ｊ２，Ｊ３も、対応する２つのアーム３の一方に固定される図示しない関節軸と、対応する２つのアーム３の他方により保持されると共に当該関節軸を回転自在に支持する図示しない軸受とを含む。

【0020】

更に、ロボット装置１は、図１に示すように、関節Ｊ１－Ｊ３ごとに設けられた複数（本実施形態では、３つ）のロック機構８を含む。各ロック機構８は、それぞれ流体供給装置１０から作動油の供給を受けると共に、流体供給装置１０による作動油の供給状態に応じて、対応する関節Ｊ１－Ｊ３を介して連結される２つのアーム３等の相対的な回動を規制または許容するものである。本実施形態において、複数のロック機構８は、共通の構造を有する、いわゆる多板クラッチ機構である。ここでは、図３を参照しながら、最も基端側の関節Ｊ１に対応したロック機構８を例にとって当該ロック機構８の構成について説明する。図３に示すように、ロック機構８は、ハブ部材８１と、ドラム部材８２と、複数の摩擦プレート（第１の摩擦係合プレート）８３と、複数のセパレータプレート８４（第２の摩擦係合プレート）およびバッキングプレートと、ピストン８５と、複数のスプリング（付勢部材）８８とを含む。

【0021】

ロック機構８のハブ部材８１は、略円筒状の内筒部８１１、環状壁部８１２および略円筒状の外筒部８１３を有するハブ本体８１０と、当該ハブ本体８１０に連結される環状の連結ピース８１５とを含む。ハブ本体８１０の内筒部８１１は、一端が開放された有底筒状に形成されており、環状壁部８１２は、内筒部８１１の閉鎖端部から径方向外側に延在する。外筒部８１３は、環状壁部８１２の外周部から軸方向における両側に突出するように形成されている。外筒部８１３の外周面には、スプラインが形成されており、当該スプラインには、複数の摩擦プレート８３（およびバッキングプレート）の内周部が嵌合される。各摩擦プレート８３は、環状の板体と当該板体の両面に貼着された摩擦材とを含むものである。また、ハブ部材８１の連結ピース８１５は、ハブ本体８１０の外筒部８１３の一方の端部（図３における右側の端部）内にスプライン嵌合され、スナップリングを用いて当該ハブ本体８１０に固定される。更に、連結ピース８１５の中心孔部内には、軸受Ｂｒのインナーレースから突出する関節軸Ａｘの他端がスプライン嵌合される。これにより、ハブ部材８１は、アーム３の回動に伴って軸心周りに回転する関節軸Ａｘと一体に回転するように当該関節軸Ａｘ（および２つのリンクの一方である当該アーム３）に固定（連結）される。

【0022】

ロック機構８のドラム部材８２は、略円筒状のドラム本体８２０と、当該ドラム本体８２０に固定されるカバー８２５とを含む。ドラム部材８２のドラム本体８２０の内周面には、スプラインが形成されており、当該スプラインには、複数の摩擦プレート８３と交互に並ぶように複数のセパレータプレート８４の外周部が嵌合される。各セパレータプレート８４は、両面が平滑に形成された環状の板体である。また、ドラム本体８２０の一端には、径方向外側に延びる環状のフランジ部８２１が形成されており、当該フランジ部８２１は、複数のボルトを介して関節Ｊ１の支持部材５に固定される。これにより、ドラム部材８２は、２つのリンクの他方である支持部材５に固定される。

【0023】

ドラム部材８２のカバー８２５は、略円筒状の筒状部８２６と、当該筒状部８２６の一端（図３における左端）から径方向内側に延出された環状壁部８２７とを含む。カバー８２５の筒状部８２６内には、ドラム本体８２０が嵌合され、筒状部８２６の内周面とドラム本体８２０との間には、Ｏリング等のシール部材が配置される。また、筒状部８２６は、開放端から周方向に間隔をおいて径方向外側に延出された複数の固定部を有し、各固定部は、ボルトを介してドラム本体８２０のフランジ部８２１に固定される。更に、カバー８２５の環状壁部８２７の内周部は、ハブ部材８１のハブ本体８１０の内筒部８１１を回転自在に支持し、環状壁部８２７の内周部と内筒部８１１との間には、Ｏリング等のシール部材が配置される。これにより、ドラム部材８２すなわちドラム本体８２０およびカバー８２５は、ハブ部材８１を外側から液密に包囲する。

【0024】

ロック機構８のピストン８５は、環状の受圧部８５１と、当該受圧部８５１の外周部から軸方向に延出された環状のプレート押圧部８５２と、プレート押圧部８５２の径方向内側で受圧部８５１からプレート押圧部８５２と同方向に突出する環状の突出部８５３とを含む。ピストン８５の受圧部８５１は、プレート押圧部８５２が最もピストン８５側に配置されたセパレータプレート８４に当接するように、ハブ部材８１のハブ本体８１０の内筒部８１１により軸方向に摺動自在（移動自在）に支持される。

【0025】

また、受圧部８５１の内周部と内筒部８１１との間には、Ｏリング等のシール部材が配置される。更に、ピストン８５の突出部８５３は、ハブ本体８１０の外筒部８１３の他方の端部（図３における左側の端部）内に摺動自在に嵌合され、突出部８５３と外筒部８１３の内周面との間には、Ｏリング等のシール部材が配置される。これにより、ハブ部材８１すなわちハブ本体８１０の内筒部８１１および環状壁部８１２と、ピストン８５の受圧部８５１および突出部８５３とにより、ロック機構８の解放流体室８６が画成される。解放流体室８６は、ハブ本体８１０の内筒部８１１に形成された複数の通油孔８１１ｈを介して、流体供給装置１０からの作動油すなわち油圧が供給される内筒部８１１の内部空間に連通する。

【0026】

ロック機構８の複数のスプリング８８は、本実施形態では、何れもコイルスプリングであり、ドラム部材８２のカバー８２５の環状壁部８２７とピストン８５の背面との間に周方向に間隔をおいて配列される。複数のスプリング８８は、ピストン８５をカバー８２５の環状壁部８２７から離間するように付勢する。これにより、ロック機構８は、解放流体室８６における油圧の作用によりピストン８５に加えられる推力が複数のスプリング８８による付勢力以下であるときに、ロック状態（図３における上側半分の状態）を形成する。かかるロック状態では、ピストン８５が複数のスプリング８８に押圧されてハブ部材８１側（図３における右側）に移動し、複数の摩擦プレート８３およびセパレータプレート８４がピストン８５のプレート押圧部８５２により押圧されて摩擦係合する。この結果、複数の摩擦プレート８３およびセパレータプレート８４を介してハブ部材８１すなわちアーム３とドラム部材８２すなわち支持部材５とが一体に連結され、２つのリンクとしてのアーム３および支持部材５の相対的な回動が規制される。

【0027】

また、ロック機構８は、解放流体室８６における油圧の作用によりピストン８５に加えられる推力が複数のスプリング８８による付勢力よりも大きいときに、ロック解除状態（図３における下側半分の状態）を形成する。かかるロック解除状態では、ピストン８５が解放流体室８６内の油圧の作用により複数のスプリング８８の付勢力に抗してカバー８２５の環状壁部８２７側（図３における左側）に移動し、それにより複数の摩擦プレート８３およびセパレータプレート８４の摩擦係合が解除される。この結果、複数の摩擦プレート８３およびセパレータプレート８４を介したハブ部材８１すなわちアーム３とドラム部材８２すなわち支持部材５との連結が解除され、２つのリンクとしてのアーム３および支持部材５の相対的な回動が許容される。なお、複数のスプリング８８による付勢力は、流体供給装置１０から供給される最も低圧の油圧の作用によりピストン８５に加えられる推力よりも低くなるように定められる。また、１つまたは複数の皿ばねやゴム等の弾性体が複数のスプリング８８の代わりに付勢部材として用いられてもよい。

【0028】

上記流体アクチュエータＭ１－Ｍ６や各ロック機構８等に作動油を供給するロボット装置１の流体供給装置１０は、図１に示すように、作動油貯留部（流体貯留部）を画成するタンク１１と、当該タンク１１を上下方向に延びる回転軸（図１における一点鎖線参照）の周りに回転自在に支持するベース部１２とを含む。タンク１１は、例えば上端および下端が閉鎖された筒体であり、内部に作動油を貯留可能なものである。本実施形態において、ロボットアーム２の支持部材５は、タンク１１の回転軸と同軸に延在するように、タンク１１の上壁部１１ｕに図示しないボルト等を介して固定される（図２参照）。すなわち、ロボットアーム２は、流体供給装置１０のタンク１１（上壁部１１ｕ）により支持される。

【0029】

ベース部１２は、ロボットアーム２およびタンク１１の下方に位置するように搬送台車２０に搭載（固定）される。また、ベース部１２は、タンク１１を上記回転軸の周りに所定角度（例えば３６０°）だけ回転させる図示しない回転駆動ユニットを支持している。これにより、回転駆動ユニットを作動させることで、ロボットアーム２を当該回転軸の周りにタンク１１と一体に回転させることが可能となる。本実施形態において、回転駆動ユニットは、流体供給装置１０から供給される油圧により駆動される揺動モータである。ただし、当該回転駆動ユニットは、電動モータやギヤ機構等を含むものであってもよい。

【0030】

更に、流体供給装置１０は、図４に示すように、タンク１１およびベース部１２に加えて、流体供給源としてのポンプ１３と、タンク１１内に配置される図示しないバルブボディと、リリーフ弁（圧力制御弁）ＲＶと、逆止弁ＣＶと、アキュムレータ（蓄圧器）１４と、流体調整バルブ（流体調整部）としての複数のリニアソレノイドバルブ１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６と、信号圧出力バルブとしてのオンオフソレノイドバルブ１６と、複数の開閉バルブ（流出規制バルブ）１７１，１７２，１７３，１７４，１７７，１７６と、電磁式の切替バルブ１８とを含む。

【0031】

ポンプ１３は、制御装置１００により制御される電動ポンプであり、タンク１１内に貯留された作動油を吸入して吐出口から吐出（圧送）する。本実施形態において、ポンプ１３は、タンク１１内に配置されるポンプ部と、電動モータや減速ギヤ機構、制御装置１００により制御されるインバータ等の駆動回路等を有すると共にタンク１１内またはタンク１１外に配置される駆動ユニット１３０とを含む。

【0032】

リリーフ弁ＲＶは、ポンプ１３により吐出された作動油の圧力を予め定められた一定の上限圧Ｐｌｉｍ（上限値、本実施形態では、例えば６－７ＭＰａ程度）を超えないように制限するものである。逆止弁ＣＶは、ポンプ１３（およびリリーフ弁ＲＶ）側からの作動油を油路ＬＬに流出させると共に、油路ＬＬ側からポンプ１３（およびリリーフ弁ＲＶ）側への作動油の流通を規制する。アキュムレータ１４は、逆止弁ＣＶの下流側で油路ＬＬに接続（直結）された作動油の出入口を有しており、ポンプ１３側からの油圧を蓄える。また、アキュムレータ１４としては、最高作動圧が上記上限圧Ｐｌｉｍ以上であるものが用いられる。更に、油路ＬＬには、逆止弁ＣＶの下流側かつアキュムレータ１４の上流側で当該油路ＬＬにおける作動油の圧力（元圧）を検出する元圧センサＰＳが設置されている。

【0033】

リニアソレノイドバルブ１５１－１５６は、共通の構成を有しており、それぞれバルブボディ内に配置されると共に制御装置１００により制御される。本実施形態において、リニアソレノイドバルブ１５１は、流体アクチュエータＭ１への油圧（駆動圧）を調整し、リニアソレノイドバルブ１５２は、流体アクチュエータＭ２への油圧（駆動圧）を調整する。また、リニアソレノイドバルブ１５３は、流体アクチュエータＭ３への油圧（駆動圧）を調整し、リニアソレノイドバルブ１５４は、流体アクチュエータＭ４への油圧（駆動圧）を調整する。更に、リニアソレノイドバルブ１５５は、流体アクチュエータＭ５への油圧（駆動圧）を調整し、リニアソレノイドバルブ１５６は、流体アクチュエータＭ６への油圧（駆動圧）を調整する。

【0034】

図４に示すように、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６は、制御装置１００により通電制御される電磁部１５ｅと、バルブボディにより保持されるスリーブ内に軸方向に移動可能に配置されるスプール１５ｓと、スプール１５ｓを電磁部１５ｅ側（出力ポート１５ｏ側から入力ポート１５ｉ側、図４中上側）に付勢するスプリング１５ｓｐとを含む。更に、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６は、入力ポート１５ｉと、出力ポート１５ｏと、出力ポート１５ｏに連通するフィードバックポート１５ｆと、入力ポート１５ｉおよび出力ポート１５ｏと連通可能なドレンポート１５ｄとを含む。リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の入力ポート１５ｉは、アキュムレータ１４の下流側で油路ＬＬにそれぞれ連通する。また、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６のドレンポート１５ｄは、それぞれ油路ＬＤを介してタンク１１内の作動油貯留部に連通する。

【0035】

本実施形態において、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６は、電磁部１５ｅに電流が供給される際に開弁する常閉弁であり、各電磁部１５ｅは、印加される電流に応じて入力ポート１５ｉと出力ポート１５ｏとを連通させるようにスプール１５ｓを軸方向に移動させる。これにより、電磁部１５ｅ（コイル）への給電により発生する推力と、スプリング１５ｓｐの付勢力と、出力ポート１５ｏからフィードバックポート１５ｆに供給された油圧（駆動圧）によりスプール１５ｓに作用する電磁部１５ｅ側への推力とをバランスさせることで、入力ポート１５ｉに供給されたポンプ１３（およびリリーフ弁ＲＶ）側からの作動油を所望の圧力に調整して出力ポート１５ｏから流出させることが可能となる。

【0036】

また、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に供給される油圧（駆動圧）をリニアソレノイドバルブ１５１－１５６にフィードバックすることで、人工筋肉としての流体アクチュエータＭ１－Ｍ６により駆動されるロボットアーム２に当該流体アクチュエータＭ１－Ｍ６以外からの外力が加えられたときに、当該外力による流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴの体積変化に応じた油圧の変動を吸収することができる。加えて、当該外力が無くなった後には、速やかに要求に応じた油圧（駆動圧）を流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に供給することが可能となる。

【0037】

オンオフソレノイドバルブ１６は、制御装置１００により通電制御される電磁部１６ｅと、上記油路ＬＬからの油圧を予め定められた一定のモジュレータ圧まで減圧させる減圧弁としてのモジュレータバルブＭＶの出力ポートに連通する入力ポート１６ｉと、出力ポート１６ｏとを含む常閉弁である。オンオフソレノイドバルブ１６は、電磁部１６ｅへの通電に応じて入力ポート１６ｉに供給されるモジュレータバルブＭＶからの作動油を出力ポート１６ｏに流出させることにより信号圧を出力する。

【0038】

開閉バルブ１７１－１７６は、バルブボディ内に配置されるスプール１７ｓと当該スプール１７ｓを付勢するスプリング１７ｓｐとを含む常閉型のスプールバルブである。図４に示すように、開閉バルブ１７１は、リニアソレノイドバルブ１５１の出力ポート１５ｏと流体アクチュエータＭ１との間に配置され、開閉バルブ１７２は、リニアソレノイドバルブ１５２の出力ポート１５ｏと流体アクチュエータＭ２との間に配置される。また、開閉バルブ１７３は、リニアソレノイドバルブ１５３の出力ポート１５ｏと流体アクチュエータＭ３との間に配置され、開閉バルブ１７４は、リニアソレノイドバルブ１５４の出力ポート１５ｏと流体アクチュエータＭ４との間に配置される。更に、開閉バルブ１７５は、リニアソレノイドバルブ１５５の出力ポート１５ｏと流体アクチュエータＭ５との間に配置され、開閉バルブ１７６は、リニアソレノイドバルブ１５６の出力ポート１５ｏと流体アクチュエータＭ６との間に配置される。

【0039】

図５に示すように、開閉バルブ１７１－１７６は、スプール１７ｓおよびスプリング１７ｓｐに加えて、入力ポート１７ｉと、出力ポート１７ｏと、信号圧入力ポート１７ｃとを含む。入力ポート１７ｉは、バルブボディに形成された油路を介して対応するリニアソレノイドバルブ１５１－１５６の出力ポート１５ｏに連通する。出力ポート１７ｏは、バルブボディに形成された油路やホースＨ等を介して対応する流体アクチュエータＭ１－Ｍ６（チューブＴ）の作動油の出入口ＩＯに連通する。信号圧入力ポート１７ｃは、バルブボディに形成された油路を介してオンオフソレノイドバルブ１６の出力ポート１６ｏに連通する。

【0040】

また、本実施形態において、開閉バルブ１７１－１７６の信号圧入力ポート１７ｃは、スプリング１７ｓｐが配置されるスプリング室の反対側に配置され、出力ポート１７ｏは、スプール１７ｓの軸方向における入力ポート１７ｉと信号圧入力ポート１７ｃとの間に配置される。開閉バルブ１７１－１７６のスプール１７ｓは、信号圧入力ポート１７ｃに供給された信号圧を受ける受圧面を有する第１ランド１７ｍと、スプリング１７ｓｐの一端に当接する第２ランド１７ｎと、第１ランド１７ｍと第２ランド１７ｎとを繋ぐ両者よりも小径の軸部１７ａとを含む。更に、スプール１７ｓは、第２ランド１７ｎ付近から当該スプール１７ｓの軸方向に延在して第１ランド１７ｍの端面すなわち受圧面で開口する孔部１７ｈと、孔部１７ｈに連通すると共にスプール１７ｓの径方向に延在して軸部１７ａの外周面で開口する連通孔１７ｒとを含む。また、スプール１７ｓの孔部１７ｈ内には、当該孔部１７ｈよりも短い軸長を有するピン１７ｐが連通孔１７ｒを閉鎖しないように摺動自在に配置される。

【0041】

かかる開閉バルブ１７１－１７６のスプール１７ｓは、信号圧入力ポート１７ｃにオンオフソレノイドバルブ１６からの信号圧（モジュレータ圧）が供給されていないときに、スプリング１７ｓｐの付勢力により信号圧入力ポート１７ｃ側（図５中上方）に付勢され、第２ランド１７ｎが入力ポート１７ｉを閉鎖すると共に入力ポート１７ｉと出力ポート１７ｏとの連通を遮断する（図５参照）。以下、スプール１７ｓが入力ポート１７ｉを閉鎖すると共に入力ポート１７ｉと出力ポート１７ｏとの連通を遮断する状態を開閉バルブ１７１－１７６の「流出規制状態」という。

【0042】

また、信号圧入力ポート１７ｃにオンオフソレノイドバルブ１６からの信号圧が供給されておらず、開閉バルブ１７１－１７６が流出規制状態を形成しているときに、出力ポート１７ｏは、図５に示すように、第１および第２ランド１７ｍ，１７ｎ間の空間に連通すると共に軸部１７ａに形成された連通孔１７ｒを介してスプール１７ｓの孔部１７ｈ内に連通する。本実施形態において、信号圧入力ポート１７ｃにオンオフソレノイドバルブ１６からの信号圧が供給されておらず、かつ出力ポート１７ｏにおける作動油の圧力が予め定められた上記上限圧Ｐｌｉｍよりも高い閾値以上になったときに、第２ランド１７ｎの受圧面およびスプール１７ｓの孔部１７ｈの底面（受け面）１７ｈｂに作用する油圧による推力がスプリング１７ｓｐの付勢力に打ち勝つ。これにより、図６に示すように、スプール１７ｓがスプリング１７ｓｐの付勢力に抗してスプリング室側（図６中下方）に移動し、入力ポート１７ｉと出力ポート１７ｏとが連通する。

【0043】

一方、電磁部１６ｅへの通電に応じてオンオフソレノイドバルブ１６からの信号圧が信号圧入力ポート１７ｃに供給されると、開閉バルブ１７１－１７６のスプール１７ｓは、図７に示すように、当該信号圧に基づく推力により付勢されてスプリング１７ｓｐの付勢力に抗してスプリング室側（図７中下方）に移動する。これにより、第２ランド１７ｎによる入力ポート１７ｉの閉鎖が解除され、入力ポート１７ｉと出力ポート１７ｏとが連通する。この結果、入力ポート１７ｉに供給されるリニアソレノイドバルブ１５１－１５６からの油圧（駆動圧）を出力ポート１７ｏから流出させて流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴに供給することができる。以下、スプール１７ｓが入力ポート１７ｉを開放すると共に入力ポート１７ｉと出力ポート１７ｏとを連通させる状態を開閉バルブ１７１－１７６の「連通状態」という。

【0044】

切替バルブ１８は、図４に示すように、ロボットアーム２の関節Ｊ１－Ｊ３に設けられたロック機構８に作動油を給排するものである。切替バルブ１８は、電磁式のスプールバルブであり、バルブボディ内に配置されるスリーブと、制御装置１００により通電制御される電磁部１８ｅと、スリーブ内に摺動自在に配置されるスプール１８ｓと、当該スプール１８ｓを電磁部１８ｅ側（出力ポート１８ｏ側から入力ポート１８ｉ側、図４中上側）に付勢するスプリング１８ｓｐとを含む。更に、切替バルブ１８は、油路ＬＬに連通する入力ポート１８ｉと、バルブボディに形成された油路や図示しないホース、プラグ等を介して対応する各ロック機構８のハブ部材８１の内筒部８１１に接続される出力ポート１８ｏと、油路ＬＤを介してタンク１１内の作動油貯留部に連通するドレンポート１８ｄとを含む。

【0045】

切替バルブ１８のスプール１８ｓは、電磁部１８ｅに電流が供給されていない非通電時に、スプリング１８ｓｐの付勢力により入力ポート１８ｉと出力ポート１８ｏとの連通を遮断すると共に出力ポート１８ｏとドレンポート１８ｄとを連通させる。以下、スプール１８ｓが入力ポート１８ｉと出力ポート１８ｏとの連通を遮断すると共に出力ポート１８ｏとドレンポート１８ｄとを連通させる状態を切替バルブ１８の「流体排出状態」という（図４中破線参照）。また、切替バルブ１８のスプール１８ｓは、電磁部１８ｅに電流が供給される通電時に、電磁部１８ｅからの推力によりスプリング１８ｓｐの付勢力に抗して入力ポート１８ｉと出力ポート１８ｏとを連通させる。以下、スプール１８ｓが入力ポート１８ｉと出力ポート１８ｏとを連通させる状態を切替バルブ１８の「流体供給状態」という（図４中実線参照）。

【0046】

更に、本実施形態において、切替バルブ１８の出力ポート１８ｏと各ロック機構８のハブ部材８１の内筒部８１１とを結ぶ油路には、図４に示すように、絞り部材としてのオリフィスＯｒが配置されている。ただし、オリフィスＯｒは、図中二点鎖線で示すように、切替バルブ１８のドレンポート１８ｄと上記油路ＬＤとを結ぶ油路に、当該ドレンポート１８ｄに近接するように配置されてもよく、切替バルブ１８とロック機構８とを結ぶ油路と、ドレンポート１８ｄと油路ＬＤとを結ぶ油路との双方に配置されてもよい。また、切替バルブ１８は、信号圧を出力するオンオフソレノイドバルブと、当該オンオフソレノイドバルブからの信号圧の供給に応じて流体供給状態を形成するスプールバルブ（切替バルブ）とで置き換えられてもよい。

【0047】

ロボット装置１の制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータや各種ロジックＩＣ等（何れも図示省略）を含む。制御装置１００は、上記元圧センサＰＳや、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６、オンオフソレノイドバルブ１６および切替バルブ１８の電源の電圧を検出する図示しない電圧センサ等の検出値を入力する。また、制御装置１００は、元圧センサＰＳにより検出される油路ＬＬにおける油圧（元圧）が目標圧になるように、ポンプ１３の駆動ユニット１３０を制御する。更に、制御装置１００は、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の電磁部１５ｅ、オンオフソレノイドバルブ１６の電磁部１６ｅおよび切替バルブ１８の電磁部１８ｅに供給される電流を制御する。

【0048】

更に、制御装置１００は、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の電磁部１５ｅを流れる電流を検出する図示しない複数の電流検出部を含み、各電流検出部により検出される電流を監視する。また、制御装置１００は、各流体アクチュエータＭ１－Ｍ６における油圧を検出する図示しない複数の圧力センサからの検出値や、ポンプ１３の回転数、駆動ユニット１３０のインバータからポンプ１３の電動モータに供給される電流等を監視する。制御装置１００は、これらの電流や圧力、回転数等に基づいて、各流体アクチュエータＭ１－Ｍ６（チューブＴ）への油圧の供給異常の有無を判定する。

【0049】

続いて、上述のように構成されるロボット装置１の動作について説明する。

【0050】

図示しない起動スイッチがオフされてロボット装置１の動作が完全に停止している際、ハンド部４は、図示しない支持台あるいはロボット装置１の設置面等に形成された係止部により保持される。また、流体供給装置１０の切替バルブ１８は、電磁部１８ｅへの電力供給が断たれることで上記流体排出状態を形成し、各ロック機構８は、複数のスプリング８８の付勢力により上記ロック状態を形成する。これにより、関節Ｊ１－Ｊ３を介して連結された２つのリンクとしてのアーム３等の相対的な回動が規制され、ロボットアーム２の姿勢が予め定められた待機姿勢に強制的に保持される。

【0051】

また、ロボット装置１の起動スイッチがオンされてシステム起動が完了すると、制御装置１００は、元圧センサＰＳの検出値に基づいて、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６に供給される油路ＬＬにおける油圧（元圧）が予め定められた比較的低い待機圧Ｐｓｔ（本実施形態では、例えば１０００ｋＰａ程度）になるようにポンプ１３を制御する。本実施形態において、待機圧Ｐｓｔは、複数の流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の各々を自然状態から上記初期状態まで軸方向に収縮させることができる圧力（例えば７００－９００ｋＰａ程度）よりも所定値だけ高い圧力に定められている。更に、制御装置１００は、オンオフソレノイドバルブ１６の出力ポート１６ｏから信号圧が出力されるように電磁部１６ｅに供給される電流を制御する。これにより、各開閉バルブ１７１－１７６が上記連通状態を形成し、各開閉バルブ１７１－１７６において入力ポート１７ｉと出力ポート１７ｏとが連通させられることで、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６から流体アクチュエータＭ１－Ｍ６への作動油の供給が許容される。

【0052】

次いで、制御装置１００は、予め定められた順番で流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴに作動油を充填して各チューブＴを上記初期状態とするようにリニアソレノイドバルブ１５１－１５６の電磁部１５ｅへの電流を制御する。これにより、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴには、対応するリニアソレノイドバルブ１５１－１５６から作動油が供給され、各チューブＴは、自然状態から所定量（例えば、自然長の１０％程度）だけ軸方向に収縮する。これ以後、ハンド部４が上記支持台等に載置されてロボット装置１の動作が停止されるまで、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の各電磁部１５ｅには継続して電流が供給され、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６は、ポンプ１３側からの作動油の圧力を電磁部１５ｅに供給される電流に応じて調整する。

【0053】

上述のようなロボット装置１の作業開始準備の完了後、ロボットアーム２およびハンド部４を用いた作業の開始が指示されると、制御装置１００は、元圧センサＰＳの検出値に基づいて、油路ＬＬにおける油圧（元圧）が上記上限圧Ｐｌｉｍよりも低く、かつアキュムレータ１４の最低作動圧以上に定められた比較的高い常用圧Ｐｗ（本実施形態では、例えば５－６ＭＰａ程度）になるようにポンプ１３を制御する。更に、制御装置１００は、各ロック機構８からの強制力無しにロボットアーム２を上記待機姿勢に保持するのに要求される油圧を予め定められた順番で流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴに供給するようにリニアソレノイドバルブ１５１－１５６の電磁部１５ｅへの電流を制御する。

【0054】

また、制御装置１００は、切替バルブ１８が上記流体供給状態を形成するように電磁部１８ｅへの電流を制御する。これにより、油路ＬＬからの作動油すなわち油圧が切替バルブ１８を介して各ロック機構８の解放流体室８６に供給され、解放流体室８６内の油圧の作用によりピストン８５が複数のスプリング８８の付勢力に抗してカバー８２５の環状壁部８２７側に移動することで、各ロック機構８は上記ロック解除状態を形成する。この結果、複数の摩擦プレート８３およびセパレータプレート８４を介したハブ部材８１すなわちアーム３とドラム部材８２すなわち支持部材５あるいは他のアーム３との連結が解除され、関節Ｊ１－Ｊ３を介して連結される２つのリンクとしてのアーム３等の相対的な回動が許容される。

【0055】

そして、制御装置１００は、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６から各流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に対してロボットアーム２への要求に応じた油圧が供給されるように各電磁部１５ｅへの電流指令値を設定し、当該電流指令値に基づいて各電磁部１５ｅに供給される電流を制御する。これにより、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６によって調整された油圧（駆動圧）が開閉バルブ１７１－１７６を介して流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴに供給される。この結果、複数の流体アクチュエータＭ１－Ｍ６により各アーム３を回動させてロボット装置１のハンド部４を所望の位置に移動させることができる。

【0056】

一方、ロボット装置１の作動中に流体供給装置１０の電源の失陥が発生した際には、各電磁部１５ｅへの電力供給が断たれることで、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６から流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に作動油（油圧）が供給されなくなり、複数の流体アクチュエータＭ１－Ｍ６による関節Ｊ１－Ｊ３を拘束する力が失われる。ただし、この際、電源失陥によりオンオフソレノイドバルブ１６の電磁部１６ｅへの電力供給も断たれることから、常閉弁であるオンオフソレノイドバルブ１６から信号圧が出力されなくなり、各開閉バルブ１７１－１７６は、上記流出規制状態を形成する。

【0057】

これにより、電源失陥によりリニアソレノイドバルブ１５１－１５６から流体アクチュエータＭ１－Ｍ６への作動油の供給に異常（異常供給あるいは異常停止）が発生した際には、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴから開閉バルブ１７１－１７６の出力ポート１７ｏに逆流した作動油をスプール１７ｓの第２ランド１７ｎによりブロックし、当該作動油のリニアソレノイドバルブ１５１－１５６側への流出を規制することができる。すなわち、オンオフソレノイドバルブ１６（電磁部１６ｅ）および開閉バルブ１７１－１７６は、作動油の供給異常の発生に応じて流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴへの作動油の流入および流出を規制して作動油をチューブＴ内に保持させる流体保持部として機能する。

【0058】

更に、電源失陥により切替バルブ１８の電磁部１８ｅへの電力供給も断たれ、当該切替バルブ１８は、上記流体排出状態を形成する。これにより、各ロック機構８の解放流体室８６内の作動油をオリフィスＯｒ、切替バルブ１８の出力ポート１８ｏ、ドレンポート１８ｄおよび油路ＬＤを介してタンク１１内の作動油貯留部内へと排出することができる。解放流体室８６から作動油が排出されることで、各ロック機構８は、複数のスプリング８８の付勢力により上記ロック状態を形成し、ハブ部材８１およびドラム部材８２すなわち関節Ｊ１－Ｊ３を介して連結された２つのリンクとしてのアーム３等の相対的な回動を規制する。

【0059】

上述のように、ロボット装置１では、電源失陥によりリニアソレノイドバルブ１５１－１５６から流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴへの作動油の供給が断たれた際に、開閉バルブ１７１－１７６により各チューブＴからの作動油の流出を規制すると共に、各ロック機構８により関節Ｊ１－Ｊ３に対応した２つのアーム３等の相対的な回動を規制することが可能となる。従って、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６から流体アクチュエータＭ１－Ｍ６への作動油の供給に異常が発生しても、チューブＴの状態の急変を抑えて流体アクチュエータＭ１－Ｍ６により駆動される駆動対象としてのロボットアーム２の予期せぬ動作の発生を良好に抑制することができる。この結果、関節Ｊ１－Ｊ３を介して連結された２つのアーム３等を相対的に回動させる複数の人工筋肉としての流体アクチュエータＭ１－Ｍ６を含むロボット装置１の動作の安定性や信頼性をより向上させることが可能となる。

【0060】

また、上記流体供給装置１０は、各ロック機構８と切替バルブ１８との間の油路（流体通路）に配置されたオリフィスＯｒを含む。これにより、各ロック機構８から作動油が急峻に排出されるのを抑制し、各ロック機構８によりショックを発生させることなく関節Ｊ１－Ｊ３に対応した２つのアーム３等の相対的な回動を規制することが可能となる。本実施形態において、オリフィスＯｒのオリフィス径等の諸元は、異常の発生に応じて開閉バルブ１７１－１７６により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制され始めた後、すなわちスプール１７ｓが入力ポート１７ｉを部分的あるいは完全に閉鎖した後に、各ロック機構８がロック状態を形成するように定められている。

【0061】

ところで、ロボットアーム２の動作中（運動中）に開閉バルブ１７１－１７６により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制された際には、アーム３やハンド部４の自重、把持対象の質量といった慣性により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の何れか引っ張られてチューブＴの作動油の圧力が急激に上昇することがある。このため、電源失陥といった異常の発生に起因して流体アクチュエータＭ１－Ｍ６やホースＨといった配管等の耐久性が低下するおそれがある。

【0062】

これを踏まえて、ロボット装置１では、各開閉バルブ１７１－１７６のスプール１７ｓに対して、リリーフ部を構成する孔部１７ｈ、連通孔１７ｒおよびピン１７ｐが設けられている。すなわち、開閉バルブ１７１－１７６が対応するチューブＴからの作動油の流出を規制する間に、２つのアーム３等の相対的な回動により出力ポート１７ｏにおける作動油の圧力が上記閾値以上になると、当該圧力が出力ポート１７ｏから連通孔１７ｒを介してスプール１７ｓの孔部１７ｈ内に伝搬して当該孔部１７ｈの底面（受け面）１７ｈｂに作用することで、スプール１７ｓがスプリング１７ｓｐの付勢力に抗してスプリング室側（図６中下方）に移動する。

【0063】

これにより、第２ランド１７ｎによる入力ポート１７ｉの閉鎖が解除されて入力ポート１７ｉと出力ポート１７ｏとが連通するので、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６における作動油の圧力上昇（状態変化）に応じて、作動油をチューブＴから出力ポート１７ｏを介して入力ポート１７ｉへと流出させることができる。従って、ロボット装置１では、開閉バルブ１７１－１７６により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制された状態で、ロボットアーム２等の慣性等の影響により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の何れかのチューブＴが強制的に引っ張られても、当該チューブＴ内の油圧の上昇を抑制することができる。この結果、流体供給装置１０の異常に伴う流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の耐久性の低下を良好に抑制すると共に、流体供給装置１０の異常に起因した耐久性の低下を抑制するための流体アクチュエータＭ１－Ｍ６やロボット装置１の体格や重量の増加を抑制することが可能となる。

【0064】

また、開閉バルブ１７１－１７６のスプール１７ｓに対し、対応する流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴから出力ポート１７ｏに流入する作動油を受ける受け面としての底面１７ｈｂを有する孔部１７ｈを設けることで、開閉バルブ１７１－１７６によりリリーフ部の機能をもたせて、流体供給装置１０のコンパクト化を図ることが可能となる。ただし、開閉バルブ１７１－１７６のリリーフ部の構成は、これに限られるものではない。すなわち、例えば第２ランド１７ｎの外径を第１ランド１７ｍの外径よりも大きくすることにより、オンオフソレノイドバルブ１６からの信号圧の供給が停止されているときに、受け面を含む第２ランド１７ｎに作用する油圧に応じてスプリング１７ｓｐの付勢力に抗して入力ポート１７ｉと出力ポート１７ｏとを連通させてもよい。

【0065】

引き続き、ポンプ１３の異常が発生した際のロボット装置１の動作について説明する。上述のように、ロボット装置１の制御装置１００は、ポンプ１３の回転数や当該ポンプ１３の電動モータに供給される電流等に基づいてポンプ１３による作動油の吐出に異常が発生したと判定すると、予め定められたポンプ１３のフェイルセーフ制御を実行すると共に、オンオフソレノイドバルブ１６の電磁部１６ｅおよび切替バルブ１８の電磁部１８ｅに対する通電を停止させる。これにより、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の電磁部１５ｅへの通電が継続されていたとしても、オンオフソレノイドバルブ１６から信号圧が出力されなくなり、それに応じて各開閉バルブ１７１－１７６は、上記流出規制状態を形成する。また、切替バルブ１８は、電磁部１８ｅへの通電の停止に応じて上記流体排出状態を形成することになる。

【0066】

ここで、ポンプ１３の異常が検出されてから、各開閉バルブ１７１－１７６が流出規制状態を形成するまでには多少の時間を要する。また、ポンプ１３の異常により各リニアソレノイドバルブ１５１－１５６に供給される油路ＬＬにおける油圧（元圧）が低下した場合、出力ポート１５ｏから流出する作動油の圧力低下によりフィードバックポート１５ｆに供給される油圧（駆動圧）が低下する一方、スプール１５ｓに電磁部１５ｅから継続して推力が付与されることで、スプール１５ｓは、スプリング１５ｓｐの付勢力に抗して移動し、入力ポート１５ｉと出力ポート１５ｏとを連通させる。更に、ポンプ１３が異常により停止した場合、当該ポンプ１３の吐出口側の油圧が吸入口側の油圧よりも高くなることで、ポンプ１３が逆転してしまうこともある。このため、何ら対策を施さなければ、ポンプ１３の異常発生から各開閉バルブ１７１－１７６が流出規制状態を形成するまでの間に、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴ内の作動油がリニアソレノイドバルブ１５１－１５６（出力ポート１５ｏおよび入力ポート１５ｉ）を介して逆転するポンプ１３により吸い出され、各チューブＴの状態の急変によりロボットアーム２の予期せぬ動作が発生してしまうおそれある。

【0067】

これを踏まえて、流体供給装置１０には、単一のポンプ１３と、複数の流体アクチュエータＭ１－Ｍ６ごとに設けられた複数のリニアソレノイドバルブ１５１－１５６との間に単一の逆止弁ＣＶが設置されており、当該逆止弁ＣＶにより、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の各々からポンプ１３側への作動油の流通が規制される。従って、何らかの異常によりポンプ１３が停止し、電磁部１５ｅに電流が供給されているリニアソレノイドバルブ１５１－１５６から流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に作動油が供給されなくなっても、ポンプ１３の異常の発生から開閉バルブ１７１－１７６が流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出を規制するまでの間、逆止弁ＣＶにより各流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴから作動油がリニアソレノイドバルブ１５１－１５６やポンプ１３側に流出するのを抑制することができる。この結果、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６への作動油の供給に何らかの異常が発生しても、チューブＴの状態の急変を抑えて流体アクチュエータＭ１－Ｍ６を含むロボット装置１（ロボットアーム２）の予期せぬ動作の発生を良好に抑制することが可能となる。

【0068】

また、ロボット装置１では、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６への作動油の供給に何らかの異常が発生したときに、単一の逆止弁ＣＶにより複数の流体アクチュエータＭ１－Ｍ６（チューブＴ）の状態の急変を抑えることができるので、流体供給装置１０ひいてはロボット装置１のコストアップを抑制することが可能となる。ただし、流体供給装置１０において、複数のリニアソレノイドバルブ１５１－１５６ごとに、入力ポート１５ｉとポンプ１３との間に逆止弁ＣＶが１つずつ配置されてもよい。

【0069】

更に、流体供給装置１０は、逆止弁ＣＶと流体アクチュエータＭ１－Ｍ６とを結ぶ油路（流体通路）ＬＬに接続されたアキュムレータ１４を含む。すなわち、ポンプ１３と複数のリニアソレノイドバルブ１５１－１５６との間に逆止弁ＣＶが設けられていても、収縮する流体アクチュエータＭ１ーＭ６の何れかに作動油が流れ続けることで油路ＬＬにおける油圧が急低下し、それにより他の流体アクチュエータからの作動油の逆流が発生してロボットアーム２の状態が急変するおそれがある。これに対して、流体供給装置１０では、油路ＬＬのアキュムレータ１４が接続されているので、ロボットアーム２の動作中（運動中）にポンプ１３が停止したとしても、しばらくの間、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６を介してアキュムレータ１４からの作動油を流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に供給することができる。この結果、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６（チューブＴ）の状態の急変を抑えることが可能となる。

【0070】

そして、逆止弁ＣＶ（およびアキュムレータ１４）により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴから油路ＬＬ側への作動油の流出が規制される間に、開閉バルブ１７１－１７６が流出規制状態を形成すると、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴから開閉バルブ１７１－１７６の出力ポート１７ｏに逆流した作動油をスプール１７ｓの第２ランド１７ｎによりリニアソレノイドバルブ１５１－１５６側に流出しないようにブロックすることができる。

【0071】

また、流体供給装置１０では、切替バルブ１８の出力ポート１８ｏと各ロック機構８との間にオリフィスＯｒが配置されており、当該オリフィスＯｒのオリフィス径等は、開閉バルブ１７１－１７６により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制され始めた後に各ロック機構８がロック状態を形成するように定められている。このため、電磁部１８ｅへの通電が停止されて切替バルブ１８が流体排出状態を形成しても、各ロック機構８から作動油が比較的緩やかに排出されることになる。従って、オンオフソレノイドバルブ１６および切替バルブ１８への通電が概ね同時に解除されても、各ロック機構８は、開閉バルブ１７１－１７６により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制され始めた後にロック状態を形成することになる。すなわち、開閉バルブ１７１－１７６と各ロック機構８とは、ポンプ１３の異常の発生に応じて開閉バルブ１７１－１７６により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制され始めた後に各ロック機構８がロック状態を形成するように制御装置１００により制御される。

【0072】

これにより、ポンプ１３の異常の発生に応じて開閉バルブ１７１－１７６により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出を規制してチューブＴの状態の急変を抑制すると共に、動作中（運動中）のロボットアーム２を流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出の規制により制動した上で、各ロック機構８によりショックを発生させることなく２つのアーム３等の相対的な回動を規制し、ロボットアーム２すなわちロボット装置１の予期せぬ動作の発生を抑制することができる。この結果、ポンプ１３の異常の発生時におけるロボット装置１の動作の安定性や信頼性をより向上させることが可能となる。更に、ショックの発生の抑制によりアーム３等の強度を向上させる必要性が低下することから、ロボット装置１全体の体格や重量の増加を抑制することができる。また、上述のようなオリフィスＯｒを含む流体供給装置１０によれば、ポンプ１３の異常の発生（検出）に応じてオンオフソレノイドバルブ１６（開閉バルブ１７１－１７６）および切替バルブ１８（各ロック機構８）に対して通電停止指令（動作指令）を略同時に与えても、開閉バルブ１７１－１７６により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制され始めた後に、各ロック機構８にロック状態を形成させることができる。これにより、ポンプ１３の異常発生時の開閉バルブ１７１－１７６および各ロック機構８（オンオフソレノイドバルブ１６および切替バルブ１８）の制御を簡素化しつつ、ロボットアーム２すなわちロボット装置１の予期せぬ動作の発生を抑制することが可能となる。

【0073】

更に、開閉バルブ１７１－１７６は、ポンプ１３の異常の発生に応じて対応する流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴからの作動油の流出を規制している間に、２つのアーム３等の相対的な回動により出力ポート１７ｏにおける作動油の圧力が上記閾値以上になると、対応する流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴからの作動油を入力ポート１７ｉへと流出させる。これにより、開閉バルブ１７１－１７６により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制された状態で、ロボットアーム２等の慣性等の影響により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の何れかのチューブＴが強制的に引っ張られても、当該チューブＴ内の油圧の上昇を抑制することができる。この結果、流体供給装置１０の異常に伴う流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の耐久性の低下を良好に抑制すると共に、流体供給装置１０の異常に対応するための流体アクチュエータＭ１－Ｍ６ひいてはロボット装置１の体格や重量の増加を抑制することが可能となる。

【0074】

また、ロボット装置１の制御装置１００は、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の少なくとも何れか１つの異常（駆動回路の異常を含む）の発生（検出）に応じて、オンオフソレノイドバルブ１６の電磁部１６ｅおよび切替バルブ１８の電磁部１８ｅに対する通電を停止させる。更に、当該制御装置１００は、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６ごとに設けられた図示しない油圧センサの検出値から当該流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に異常が発生したと判定した際にも、オンオフソレノイドバルブ１６の電磁部１６ｅおよび切替バルブ１８の電磁部１８ｅに対する通電を停止させる。

【0075】

図８は、ロボット装置１に適用可能な他の流体供給装置１０Ｂを示す拡大図である。同図に示す流体供給装置１０Ｂでは、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６と対応する流体アクチュエータＭ１－Ｍ６との間に、開閉バルブ（流出規制バルブ）１７０が配置される。開閉バルブ１７０は、上記開閉バルブ１７１－１７６からリリーフ部を構成する孔部１７ｈ、連通孔１７ｒおよびピン１７ｐを省略したものに相当する。また、開閉バルブ１７０は、開閉バルブ１７１－１７６と同様に、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の出力ポート１５ｏに連通する入力ポート１７ｉと、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６（チューブＴ）の作動油の出入口ＩＯに連通する出力ポート１７ｏと、オンオフソレノイドバルブ１６の出力ポート１６ｏに連通する信号圧入力ポート１７ｃとを含む。

【0076】

更に、流体供給装置１０Ｂは、図８に示すように、各開閉バルブ１７０の出力ポート１７ｏと対応する流体アクチュエータＭ１－Ｍ６との間に配置された複数のリリーフバルブ１９を含む。各リリーフバルブ１９は、バルブボディ内に摺動自在に配置される弁体１９ｖと、開閉バルブ１７０と対応する流体アクチュエータＭ１－Ｍ６とを結ぶ油路に連通するようにバルブボディに形成された流入ポート１９ｉと、バルブボディに形成された流出ポート１９ｏと、弁体１９ｖの一端が流入ポート１９ｉおよび流出ポート１９ｏを閉鎖するように当該弁体１９ｖを付勢するスプリング１９ｓｐとを含む。リリーフバルブ１９の弁体１９ｖは、流入ポート１９ｉに流入した作動油の圧力が予め定められた開弁圧以上になると、スプリング１９ｓｐの付勢力に抗して流入ポート１９ｉと流出ポート１９ｏとを連通させるように移動する。流体供給装置１０Ｂにおいて、各リリーフバルブ１９の開弁圧は、ロボット装置１（ロボットアーム２）の作動時にリニアソレノイドバルブ１５１－１５６から流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に供給される油圧（駆動圧）の最大値よりも高く定められる。

【0077】

上述のような流体供給装置１０Ｂにおいても、電源失陥やポンプ１３等の異常の発生に応じて各開閉バルブ１７０により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制される。また、互いに連結された２つのアーム３等が相対的に回動しているときに、各開閉バルブ１７０により流体アクチュエータＭ１－Ｍ６からの作動油の流出が規制されると、ロボットアーム２の慣性により少なくとも何れかの流体アクチュエータＭ１－Ｍ６が引っ張られてチューブＴ内の圧力が急増する。この際、該当するリリーフバルブ１９の弁体１９ｖがスプリング１９ｓｐの付勢力に抗して移動し、流入ポート１９ｉと流出ポート１９ｏとを連通させる。すなわち、各リリーフバルブ１９は、各開閉バルブ１７０が対応する流体アクチュエータＭ１－Ｍ６のチューブＴからの作動油の流出を規制する間に、当該流体アクチュエータＭ１－Ｍ６における作動油の圧力上昇（状態変化）に応じて当該チューブＴから作動油を流出させる。これにより、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の何れかのチューブＴが強制的に引っ張られても、当該チューブＴ内の油圧の上昇を抑制することができる。この結果、流体供給装置１０Ｂの異常に伴う流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の耐久性の低下を良好に抑制すると共に、流体供給装置１０の異常に対応するための流体アクチュエータＭ１－Ｍ６ひいてはロボット装置１の体格や重量の増加を抑制することが可能となる。加えて、流体供給装置１０Ｂに上述のような複数のリリーフバルブ１９を設けることで、開閉バルブ１７０の構造を簡素化することができる。

【0078】

なお、流体供給装置１０，１０Ｂにおいて、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の少なくとも何れか１つは、常開弁であってもよい。この場合、当該常開弁は、電磁部からの推力および当該電磁部からの推力と同方向に作用するようにフィードバックポートに供給された液圧による推力を、スプリングの付勢力とバランスさせるものであってもよい。また、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の少なくとも何れか１つは、専用のフィードバックポートをもたず、スプールを収容するスリーブの内側で出力圧をフィードバック圧としてスプールに作用させるように構成されたものであってもよい（例えば、特開２０２０－４１６８７号公報参照）。更に、リニアソレノイドバルブ１５１－１５６の少なくとも何れか１つは、電磁部に供給される電流に応じた信号圧を出力するリニアソレノイドバルブおよび当該信号圧に応じて作動油の圧力を調整するコントロールバルブで置き換えられてもよい。

【0079】

また、流体供給装置１０，１０Ｂにおいて、オンオフソレノイドバルブ１６が省略されてもよく、開閉バルブ１７０，１７１－１７６の代わりに、電磁部を含む電磁式の開閉バルブが用いられてもよい。更に、流体供給装置１０，１０Ｂは、流体調整バルブ（流体調整部）として、例えば圧力センサにより検出される液圧（流体圧）が要求に応じた圧力になるように流体アクチュエータＭ１－Ｍ６への液体（流体）の流量を制御する流量制御弁を含むものであってもよい。また、流体供給装置１０，１０Ｂは、水等の作動油以外の液体や空気等の気体を流体アクチュエータＭ１－Ｍ６に供給するものであってもよい。

【0080】

更に、ロボット装置１は、関節を１つだけ含むものであってもよく、人工筋肉としての流体アクチュエータを１つまたは２つだけ含むものであってもよい。また、ロボット装置１は、少なくとも１つの流体アクチュエータＭ１等とハンド部４とを有するロボットアーム２を含むものに限られず、少なくとも１つの流体アクチュエータと、例えばドリルビット等の工具や例えばスイッチ等を押圧する押圧部材といったハンド部４以外の要素が手先に取り付けられたロボットアームとを含むものであってもよい。更に、ロボット装置１は、歩行ロボットや、ウェアラブルロボット等であってもよい。

【0081】

また、ロボット装置１のロボットアーム２は、アーム３を駆動する流体アクチュエータとして揺動モータ（例えば、ハンド部４の根元（手首部）を回転させる揺動モータ）を含むものであってもよい。すなわち、ロボット装置１のロボット本体は、人工筋肉としての流体アクチュエータと揺動モータとの少なくとも何れか１つを含むものであってもよい。更に、ロボット装置１のロボットアーム２は、流体アクチュエータとしてエアシリンダや油圧シリンダといった流体圧シリンダを含むものであってもよい。また、関節Ｊ１－Ｊ３を介して連結された２つのアーム３等のすべてに必ずしも対をなす複数の流体アクチュエータ（人工筋肉）Ｍが設けられる必要はなく、何れか１組の２つのアーム３等に、１つまたは複数の流体アクチュエータと、当該流体アクチュエータと拮抗するように配置されるスプリングやゴム材等の弾性体とが連結されてもよい。加えて、ロボット装置１において、タンク１１がロボットアーム２といったロボット本体により支持されてもよい。

【0082】

更に、上記実施形態において、人工筋肉としての流体アクチュエータＭ１－Ｍ６は、内部に作動油が供給されると共に当該内部の油圧の上昇に応じて径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブＴと、当該チューブＴを覆う編組スリーブＳとを含むマッキベン型の人工筋肉であるが、ロボット装置１における流体アクチュエータＭ１－Ｍ６の構成は、これに限られるものではない。すなわち、流体アクチュエータＭ１－Ｍ６は、流体が供給された際に径方向に膨張しながら軸方向に収縮するチューブを含むものであればよく、例えば弾性体により形成された内側筒状部材と、弾性体により形成されると共に内側筒状部材の外側に同軸に配置され外側筒状部材と、内側筒状部材と外側筒状部材との間に配置された繊維層とを含む軸方向繊維強化型の流体アクチュエータ（例えば、特開２０１１－１３７５１６号参照）であってもよい。

【0083】

また、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0084】

本開示の発明は、流体の供給を受けて作動する少なくとも１つの人工筋肉を含むロボット装置の製造産業等において利用可能である。

【符号の説明】

【0085】

１ ロボット装置、３ アーム、５ 支持部材、８ ロック機構、１０，１０Ｂ 流体供給装置、１３ ポンプ、１４ アキュムレータ、１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６ リニアソレノイドバルブ、１６ オンオフソレノイドバルブ、１７１，１７２，１７３，１７４，１７５，１７６ 開閉バルブ、１８ 切替バルブ、ＣＶ 逆止弁、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３ 関節、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６ 流体アクチュエータ（人工筋肉）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】