特開 2022-183601 アクチュエータ

(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】P2022183601

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/10 20060101AFI20221206BHJP

【ＦＩ】

F15B15/10 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021091011

(22)【出願日】2021-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(71)【出願人】

【識別番号】592185666

【氏名又は名称】管清工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(74)【代理人】

【識別番号】100133215

【弁理士】

【氏名又は名称】真家 大樹

(72)【発明者】

【氏名】塚越 秀行

(72)【発明者】

【氏名】笹田 和希

(72)【発明者】

【氏名】飯島 達昭

(72)【発明者】

【氏名】高田 淳

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 淳

(72)【発明者】

【氏名】相原 光

【テーマコード（参考）】

3H081

【Ｆターム（参考）】

3H081AA18

3H081BB03

3H081CC29

3H081DD07

(57)【要約】

【課題】変形量が大きくなっても発生力が低下しにくいアクチュエータを提供する。
【解決手段】内部を加圧可能なチューブ型のアクチュエータ１００において、アクチュエータ１００の表層には、軸方向について、離散的に設けられたＮ個（Ｎは、Ｎ≧３の整数）の変形領域１１０が設けられる。アクチュエータ１００を軸方向から断面視したときに、Ｎ個の変形領域１１０は、それぞれの中心が３６０°／Ｍ（Ｍは、Ｍ≧３の整数）の位相差で位置している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部を加圧可能なチューブ型のアクチュエータであって、
前記アクチュエータの表層には、軸方向について、離散的に設けられたＮ個（Ｎは、Ｎ≧３の整数）の変形領域が設けられ、
前記アクチュエータを軸方向から断面視したときに、前記Ｎ個の変形領域は、それぞれの中心が３６０°／Ｍ（Ｍは、Ｍ≧３の整数）の位相差で位置しており、
前記アクチュエータの表層は、前記Ｎ個の変形領域それぞれにおいて、伸縮異方性を有し、前記Ｎ個の変形領域以外の非伸縮領域において、非伸縮性を有し、その内部を加圧可能に構成されることを特徴とするアクチュエータ。

【請求項2】

Ｎ＝Ｍであることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。

【請求項3】

前記アクチュエータを軸方向から断面視したときに、前記Ｎ個の変形領域はそれぞれ、周方向に１７０°～１９０°の範囲にわたり存在することを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。

【請求項4】

前記Ｎ個の変形領域の伸縮容易方向と、前記アクチュエータの軸方向のなす角度は、０°～４５°の範囲であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータ。

【請求項5】

前記アクチュエータの内側に挿入された非伸縮性を有するコードをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータ。

【請求項6】

前記アクチュエータは、
加圧により膨張するチューブと、
前記チューブを覆うカバーと、
を備え、
前記カバーは、前記Ｎ個の変形領域に対応するＮ個の異方性伸縮布と、前記非伸縮領域に対応する非伸縮布を結合した構造を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータ。

【請求項7】

前記アクチュエータの前記表層は、非伸縮性材料を含み、前記非伸縮性材料は、前記Ｎ個の変形領域に対応する部分においてヒダを有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータ。

【請求項8】

前記アクチュエータは、
気密性を有し、前記Ｎ個の変形領域に対応するＮ個の異方性伸縮部材と、
気密性を有し、前記非伸縮領域に対応する非伸縮部材と、
を備え、
前記Ｎ個の異方性伸縮部材と前記非伸縮部材は、気密性を有するように接合されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体圧を利用したアクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

産業分野、医療分野等において、さまざまなアクチュエータが使用されている。アクチュエータのなかでも、空気圧を利用したものが注目されている。空気圧は軽量かつ柔軟であるという特徴を有しており、高出力を有する点から、用途によっては非常に有用である。

【0003】

特許文献１および２には、空気圧を使用した管路内の移動体、およびそれに好適に使用可能なアクチュエータが開示される。この移動体は、推進ユニットを単位として構成される。推進ユニットは、２個の支持ユニットと、それらの間に設けられる推進アクチュエータを備える。支持ユニットは径方向に広がることにより、管路の内壁に対して固定される。推進アクチュエータは、圧力制御によって長さ方向に伸縮制御が可能である。進行方向に向かって後ろ側の支持ユニットを駆動して、推進ユニットをその後端において管路に対して固定し、その状態で推進アクチュエータを延ばすと、前方の支持ユニットが前進する。今度は、前方の支持ユニットを膨張させて、推進ユニットをその後端において管路に対して固定し、反対に後端での固定を解除する。この状態で、推進アクチュエータを縮めると、後端の支持ユニットが前方に引き寄せられる。この動作を繰り返すことで、推進ユニットは管路内を前進する。

【0004】

特許文献２で提案される支持ユニットは、径方向に膨張しながら、螺旋状（ヘリカル）に変形して、管路の内壁に押し付けられ、支持力を発生する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１８５００２号公報

【特許文献2】特開２０１８－１８９１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明者らは、螺旋状に変形するアクチュエータを支持ユニットについて検討した結果、以下の課題を認識するに至った。このアクチュエータは、径が小さい管路内では、十分な支持力を発生することができるが、管路の径が大きくなると、言い換えるとアクチュエータの変形量が大きくなるにしたがって、支持力が低下する。

【0007】

本開示はかかる状況においてなされたものであり、その例示的な目的のひとつは、変形量が大きくなっても発生力が低下しにくいアクチュエータの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示のある態様は、内部を加圧可能なチューブ型のアクチュエータに関する。このアクチュエータの表層には、軸方向について、間隔を空けて離散的に設けられたＮ個（Ｎは、Ｎ≧３の整数）の変形領域が設けられる。アクチュエータを軸方向から断面視したときに、Ｎ個の変形領域は、それぞれの中心が３６０°／Ｍ（Ｍは、Ｍ≧３の整数）の位相差で位置しており、アクチュエータの表層は、Ｎ個の変形領域それぞれにおいて、伸縮異方性を有し、Ｎ個の変形領域以外の非伸縮領域において、非伸縮性を有する。

【0009】

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本開示の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0010】

本開示のある態様によれば、変形量が大きくなっても発生力を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係るアクチュエータの斜視図である。

【図2】Ｎ個の変形領域の配置を説明する断面図である。

【図3】アクチュエータの１個の変形領域における変形を模式的に示す図である。

【図4】アクチュエータの内部を加圧したときのアクチュエータ全体の変形を示す図である。

【図5】アクチュエータを管路内で加圧したときの状態を模式的に示す断面図である。

【図6】Ｍ＝２である比較技術に係るアクチュエータを管路内で加圧したときの状態を模式的に示す断面図である。

【図7】アクチュエータの構成例を示す図である。

【図8】作製したＮ＝３のサンプルの評価結果を示す図である。

【図9】Ｎ＝４のサンプルの評価結果を示す図である。

【図10】図１０（ａ）～（ｃ）は、変形例１に係るカバーの構成および製造工程を示す図である。

【図11】変形例３に係るアクチュエータを示す図である。

【図12】アクチュエータを備える移動体を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（実施形態の概要）
本開示のいくつかの例示的な実施形態の概要を説明する。この概要は、後述する詳細な説明の前置きとして、実施形態の基本的な理解を目的として、１つまたは複数の実施形態のいくつかの概念を簡略化して説明するものであり、発明あるいは開示の広さを限定するものではない。この概要は、考えられるすべての実施形態の包括的な概要ではなく、すべての実施形態の重要な要素を特定することも、一部またはすべての態様の範囲を線引きすることも意図していない。便宜上、「一実施形態」は、本明細書に開示するひとつの実施形態（実施例や変形例）または複数の実施形態（実施例や変形例）を指すものとして用いる場合がある。

【0013】

一実施形態に係るアクチュエータは、内部を加圧可能なチューブ型のアクチュエータであって、アクチュエータの表層には、軸方向について、離散的に設けられたＮ個（Ｎは、Ｎ≧３の整数）の変形領域が設けられ、アクチュエータを軸方向から断面視したときに、Ｎ個の変形領域は、それぞれの中心が３６０°／Ｍ（Ｍは、Ｍ≧３の整数）の位相差で位置しており、アクチュエータの表層は、Ｎ個の変形領域それぞれにおいて、伸縮異方性を有し、Ｎ個の変形領域以外の非伸縮領域において、非伸縮性を有し、その内部を加圧可能に構成される。

【0014】

この構成では、Ｎ個の変形領域が関節となってアクチュエータが折れ曲がる。そしてＮ個の変形領域が管路の内壁と接触し、各変形領域が内壁を内側から押す力を発生する。ここで、Ｎ個の変形領域は、断面視したときに、３６０°／Ｍの間隔で形成されているため、アクチュエータが内壁を押す複数の力は、異なる方向を向く。アクチュエータは管路に対してＮ点で支持されることとなり、アクチュエータを管路の軸方向に引っ張ったときに強い抗力（グリップ力）を発生することができる。

【0015】

一実施形態において、Ｎ＝Ｍであってもよい。これにより、Ｎ個の変形領域が発生するＮ個の力が、均等にＮ個の方向に分散されるため、強い抗力を発生することができる。

【0016】

一実施形態において、アクチュエータを軸方向から断面視したときに、Ｎ個の変形領域はそれぞれ、周方向に１７０°～１９０°の範囲にわたり存在してもよい。これにより変形量を最大化できる。

【0017】

一実施形態において、Ｎ個の変形領域の伸縮容易方向と、アクチュエータの軸方向のなす角度は、０°～４５°の範囲であってもよい。

【0018】

一実施形態において、アクチュエータは、アクチュエータの内側に挿入された非伸縮性を有するコードをさらに備えてもよい。管路内で使用する際に、コードを引っ張ることで、アクチュエータを回収しやすくなる。

【0019】

一実施形態において、アクチュエータは、加圧により膨張するチューブと、チューブを覆うカバーと、を備えてもよい。カバーは、Ｎ個の変形領域に対応するＮ個の異方性伸縮布と、非伸縮領域に対応する非伸縮布を結合した構造を有してもよい。

【0020】

一実施形態において、アクチュエータの表層は、非伸縮性材料を含み、非伸縮性材料は、Ｎ個の変形領域に対応する部分においてヒダを有してもよい。

【0021】

一実施形態において、アクチュエータは、気密性を有し、Ｎ個の変形領域に対応するＮ個の異方性伸縮部材と、気密性を有し、非伸縮領域に対応する非伸縮部材と、を備えてもよい。Ｎ個の異方性伸縮部材と非伸縮部材は、気密性を有するように接合されていてもよい。

【0022】

（実施形態）
以下、好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0023】

図１は、実施形態に係るアクチュエータ１００の斜視図である。アクチュエータ１００は内部を加圧可能なチューブ型（中空）の空気圧アクチュエータであり、略円柱形状を有している。理解の容易化のため、円筒座標系（ｒ，θ，ｚ）を導入する。

【0024】

アクチュエータ１００の表層には、軸方向について、離散的に設けられたＮ個（Ｎは、Ｎ≧３の整数）の変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎが設けられる。Ｎは、３または４が好適であるが、それより多くてもよい。図１にはＮ＝３の場合が示される。

【0025】

図２は、Ｎ個の変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎの配置を説明する断面図である。Ｎ個の変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎは、アクチュエータ１００を軸方向（図中、ｚ軸方向）から断面視したときに、それぞれの中心が３６０°／Ｍ（Ｍは、Ｍ≧３の整数）の位相差Δθで位置している。なお、位相差Δθはすべて完全に等しいことが求められるわけではなく、したがって「複数の変形領域１１０の中心が３６０°／Ｍ（Ｍは、Ｍ≧３の整数）の位相差Δθで位置している」とは複数の変形領域１１０が略均等に配置されていることを含み、完全に等間隔に配置されていることを要求するものではない。

【0026】

図２には、Ｎ＝３、Ｍ＝３の例が示され、３個の変形領域１１０＿１～１１０＿３それぞれの中心Ｃ１～Ｃ３は、１２０°ずれた角度に位置している。変形領域１１０＿１の中心Ｃ１の角度θ_１を０ととるとき、変形領域１１０＿１の中心Ｃ１の角度θ_１を０°ととるとき、変形領域１１０＿２の中心Ｃ２の角度θ_２は１２０°、変形領域１１０＿３の中心Ｃ３の角度θ_３は２４０°となる。

【0027】

変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎの幅について説明する。変形領域１１０の幅を、アクチュエータを軸方向から断面視したときの角度で定義する。本発明者らは、変形領域１１０の幅を変化させてアクチュエータ１００の変形について検討したところ、１８０°において湾曲量が最大化され、１８０°から逸脱するに従い、湾曲量が減少することを見いだした。したがってＮ個の変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎはそれぞれ、アクチュエータを軸方向から断面視したときに、周方向に１７０°～１９０°の範囲にわたり存在することが望ましい。図２では、３個の変形領域１１０＿１～１１０＿３はそれぞれ、周方向に１８０°の範囲に存在する。

【0028】

図１に戻る。アクチュエータ１００の表層は、Ｎ個の変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎそれぞれにおいて、伸縮異方性を有する。一方でＮ個の変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎ以外の領域１２０（非伸縮領域という）において、非伸縮性を有する。図１において、変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎ内に付された実線１１２は、変形領域の伸縮異方性を示しており、この実線の方向が伸縮不能方向を、それと垂直な方向が、伸縮可能方向を示す。したがって、各変形領域１１０は、実線の間隔が広がる方向に伸縮する。

【0029】

Ｎ個の変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎの伸縮容易方向（ストレッチ方向）と、アクチュエータ１００の軸方向のなす角度（オフセット角という）ψは、アクチュエータ１００の変形量および発生する力の観点から、オフセット角は０°が好適であるが、０°からずれていてもよく、０～４５°の範囲であればよい。ψが大きくなるほど、発生する力が低下する場合があるが、用途によっては十分な場合もある。

【0030】

以上がアクチュエータ１００の基本構成である。続いてその動作を説明する。

【0031】

図３は、アクチュエータ１００の１個の変形領域１１０＿１における変形を模式的に示す図である。アクチュエータ１００の内部の中空部分を加圧すると、変形領域１１０＿１は、実線１１２が広がる方向に変形する。これにより、アクチュエータ１００は、変形領域１１０を節として折れ曲がる。言い換えると、折れ曲がる方向は、各変形領域１１０＿ｉの中心Ｃ_ｉの角度θ_ｉに応じて決まる。

【0032】

図４は、アクチュエータ１００の内部を加圧したときのアクチュエータ１００全体の変形を示す図である。アクチュエータ１００は、変形領域１１０＿１～１１０＿３において折れ曲がるように変形し、さらに径方向に膨張する。

【0033】

図５は、アクチュエータ１００を管路内で加圧したときの状態を模式的に示す断面図である。アクチュエータ１００が、変形領域１１０＿１～１１０＿３において膨張、変形することにより、変形領域１１０＿１～１１０＿３が管路３００の内壁３０２と接触し、変形領域１１０＿１～１１０＿３が内壁３０２を内側から押す力Ｆ_１～Ｆ_３が発生する。

【0034】

以上がアクチュエータ１００の動作である。このアクチュエータ１００によれば、変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎの形成位置（θ_１～θ_３）が異なっているため、これらの力Ｆ_１～Ｆ_３の向きも異なることとなる。Ｎ＝３の場合、アクチュエータ１００は管路３００に対して３点支持されることとなり、アクチュエータ１００を管路の軸方向に引っ張ったときに強い抗力を発生することができる。

【0035】

この利点は、仮に、Ｍ＝２（つまり変形領域１１０＿１～１１０＿Ｎの位相差Δθが１８０°）とした比較技術との対比によって明確となる。図６は、Ｍ＝２である比較技術に係るアクチュエータ１００Ｒを管路内で加圧したときの状態を模式的に示す断面図である。アクチュエータ１００Ｒは、加圧に応じて同一面内でジグザグに折れ曲がり、２次元的に変形する。その結果、変形領域１１０＿１，１１０＿３は、紙面における上向きの力Ｆ_１，Ｆ_３を発生させ、変形領域１１０＿２は下向きの力Ｆ_２を発生させることとなる。つまり、比較技術では、上下方向の１次元の力のベクトル成分しか発生することができず、左右方向の力が発生しない。

【0036】

これと比べて、実施形態に係るアクチュエータ１００によれば、Ｍ≧３とすることにより、上下方向の力のベクトル成分と、左右方向の力のベクトル成分の両方を発生することができる。

【0037】

続いて、アクチュエータ１００の構成例を説明する。

【0038】

図７は、アクチュエータ１００の構成例を示す図である。アクチュエータ１００は、内部チューブ２００とカバー２２０と、を備える。内部チューブ２００は、加圧によって膨張可能である。内部チューブ２００はカバー２２０により覆われている。

【0039】

内部チューブ２００を覆っている。カバー２２０はアクチュエータ１００の表層を形成しており、Ｎ個の変形領域に対応するＮ個の異方性伸縮布２２２＿１～２２２＿Ｎと、非伸縮領域１２０に対応する非伸縮布２２４を結合した構造を有する。

【0040】

たとえばＮ個の異方性伸縮布２２２＿１～２２２＿Ｎと非伸縮布２２４の結合の方法は特に限定されず、異方性伸縮布２２２や非伸縮布２２４の物理的、化学的な特性に適したものを選択することができる。たとえば異方性伸縮布２２２＿１～２２２＿Ｎと非伸縮布２２４は、縫合してもよいし、接着材を用いて接着してもよいし、溶着してもよい。

【0041】

続いて実際にアクチュエータ１００のサンプルを作製し、評価した結果を説明する。サンプルでは、Ｎ＝３，Ｍ＝３とした。作製したアクチュエータ１００のサンプルにおいて、内部チューブ２００は、内径１０ｍｍ外径１７ｍｍのアメゴムチューブを用い、その先端に栓をして閉じた。また異方性伸縮布２２２は、スーパーストレッチII（６３２）との名称で市販される布を用い、非伸縮布２２４は、東レ社製の透湿防水素材であるBreathatec（登録商標）を用いた。カバー２２０はこれらを縫合して作製した。

【0042】

内部チューブ２００の直径は２５ｍｍとした。

【0043】

また、カバー２２０の各部の寸法は以下の通りとした。
直径Ｄａ＝２６ｍｍ
全長Ｌ ＝３００ｍｍ
カバー周長 ＝ ８２ｍｍ
変形領域１１０＿１～１１０＿３の径方向の幅ｈ＝４１ｍｍ
変形領域１１０＿１，１１０＿３の軸方向の長さ ｗ_１＝３５ｍｍ
変形領域１１０＿２の軸方向の長さ ｗ_１＝７０ｍｍ
変形領域１１０＿１，１１０＿２，１１０＿３の軸方向の間隔ｌ＝７０ｍｍ

【0044】

図８は、作製したＮ＝３のサンプルの評価結果を示す図である。実験では、アクチュエータ１００を管路内に配置し、０．３ＭＰａで加圧してアクチュエータ１００を膨張、変形させ、管路の内壁に対して抗力を発生させた。この状態でアクチュエータ１００を軸方向に引っ張り、アクチュエータ１００が動き出したときの引張力（これをアクチュエータ１００のグリップ力と称する）を測定した。図８の横軸は管路の内径を、縦軸はグリップ力を示す。サンプルは２個作製し、２つのサンプルの特性が示される。また２個のサンプルの測定結果に加えて、特許文献２に記載されるヘリカル型のアクチュエータのグリップ力の測定を併せて示す。

【0045】

ヘリカル型のアクチュエータは、管路の内径が１００ｍｍを超えるとグリップ力が減衰し、内径が１５０ｍｍまで達すると、グリップ力はゼロとなる。これに対して作製したサンプルでは、内径が１５０ｍｍであっても、１０Ｎ前後のグリップ力を維持している。

【0046】

また内径が５０ｍｍのとき、ヘリカル型のアクチュエータでは、グリップ力が２７Ｎ程度であったのに対して、作製したサンプルでは、３５Ｎを超えており、大幅に改善されている。

【0047】

特許文献１に開示される移動体の支持ユニットとしてアクチュエータ１００を用いる場合、グリップ力として２０Ｎ程度が望まれる。作製したサンプルでは、管路の内径が１００ｍｍ以上においてこの要件を満たしていない。しかしながらサンプル作製において管路内壁と接触する変形領域１１０として用いた異方性伸縮布２２２（スーパーストレッチII）は、決して滑りにくい材料とは言えない。したがって、より滑りにくい布を選択し、あるいは異方性伸縮布２２２の表面に滑り止めの加工を施すことにより、グリップ力はさらに改善する余地があり、内径１５０ｍｍの管路内においても、２０Ｎのグリップ力を得ることは可能であると考えられる。

【0048】

続いて、Ｎ＝４のアクチュエータについてもサンプルを作製した評価した。Ｎ＝４のサンプルの設計パラメータは以下の通りである。
・内部チューブ２００の寸法
内径１０ｍｍ外径１７ｍｍ
・カバー２２０の寸法
直径Ｄａ＝２６ｍｍ
全長Ｌ ＝３００ｍｍ
カバー周長 ＝ ８２ｍｍ
変形領域１１０＿１～１１０＿３の径方向の幅ｈ＝４１ｍｍ
変形領域１１０＿１～１１０＿４の軸方向の長さ ｗ＝５０ｍｍ
変形領域１１０＿１～１１０＿４の軸方向の間隔ｌ＝２０ｍｍ

【0049】

図９は、Ｎ＝４のサンプルの評価結果を示す図である。サンプルは、Ｍ＝３およびＭ＝４のものを作製した。この２つのサンプルを比較すると、Ｎ＝４としたとき、Ｍ＝４、すなわち位相差Δθ＝９０°の場合の方が、Ｍ＝３、すなわち位相差Δθ＝１２０°の場合よりも高いグリップ力が得られることが分かる。この結果から、Ｎ＝Ｍが成り立っていることが望ましいことが推察される。なお、図９（Ｎ＝４）と図８（Ｎ＝３）の結果を比べると、Ｎ＝３の場合の方が全体的にグリップ力が高いが、この要因のひとつとして、Ｎ＝４の場合の圧力を０．２５ＭＰａとしていることが挙げられる。またＮ＝４の場合の設計寸法（図７のＬ，ｗ_１，ｗ_２，ｌ，ｈ）は最適化されているとは言えず、これもＮ＝４のサンプルのグリップ力が小さいことの要因である。したがって圧力や設計寸法を最適化した場合は、Ｎ＝４の方がグリップ力が高い可能性もありうる。

【0050】

上述した実施形態は例示であり、それらの各構成要素やそれらの組み合わせにいろいろな変形例が可能なことが当業者に理解される。以下、こうした変形例について説明する。

【0051】

（変形例１）
実施形態では、変形領域１１０と非伸縮領域１２０を備えるカバー２２０を、異なる材料を組み合わせることで実現したが、カバー２２０の構造はそれに限定されない。図１０（ａ）～（ｃ）は、変形例１に係るカバー２２０Ａの構成および製造工程を示す図である。

【0052】

はじめに図１０（ａ）に示すように、非伸縮性のシート２３０が準備される。シート２３０は、続いて図１０（ｂ）に示すように、非伸性製シート２３０を一対の金型２４０で挟み込み、プレス加工する。これにより、図１０（ｃ）に示すように、非伸縮性シート２３０の変形領域１１０に対応する部分に、ヒダ２３２＿１～２３２＿３を形成する。金型２４０は、ヒダ２３２＿１～２３２＿３に対応する凹凸を有している。

【0053】

そして、ヒダ加工された非伸縮性シート２３０を円筒状に丸めて、対向する２辺Ｅ１，Ｅ２を接合することにより、カバー２２０Ａを形成する。このカバ－２２０Ａは、ヒダ２３２の折り目方向と垂直方向が伸縮容易軸となる。

【0054】

図１０では、シートをプレス加工した後に、円筒状に接合してカバー２２０Ａを形成した後に、がその限りでなく、円筒状の非伸縮性のチューブを用意し、複数の変形領域１１０に対応する部分にヒダ加工を施すことにより、カバーを形成してもよい。

【0055】

（変形例２）
アクチュエータ１００の構成は、図７のそれに限定されない。異方性伸縮布２２２＿１～２２２＿Ｎおよび非伸縮布２２４を有するカバー２２０（あるいは図１０（ｃ）のカバー２２０Ａ）が十分な気密性を有している場合、内部チューブ２００を省略して、カバー２２０，２２０Ａの内側を直接加圧してもよい。

【0056】

（変形例３）
図１１は、変形例３に係るアクチュエータ１００Ｂを示す図である。図７のアクチュエータ１００は、軸方向に引っ張ると、内部チューブ２００とカバー２２０の両方が軸方向に伸長しうる。したがって、管路内にアクチュエータ１００を挿入した後にそれを回収する際に、アクチュエータ１００自体を引っ張ると、アクチュエータ１００が伸びてしまい、うまく回収できないという問題が生じうる。

【0057】

この問題を解決するために、図１１のアクチュエータ１００Ｂは、その内側に挿入された非伸縮性を有するコード１３０をさらに備えてもよい。このコード１３０の材料は限定されないが、ウレタンチューブなどが好適である。

【0058】

アクチュエータ１００Ｂは、内部チューブ２００を備えており、内部チューブ２００の内側に、コード１３０が挿入されている。また、このコード１３０は、給排気用の空気チューブ１３２と兼用されている。空気チューブ１３２には、内部チューブ２００の内部空間と連通する給排気口１３４が設けられる。空気チューブ１３２の一端を加圧すると、給排気口１３４を介して内部チューブ２００の内部が加圧される。空気チューブ１３２を複数に分割し、隣接する分割された空気チューブ１３２を、給排気口１３４を有するアダプタで結合してもよい。

【0059】

アクチュエータ１００Ｂの内部に非伸縮性のコード１３０を挿入することで、管路内のアクチュエータ１００Ｂを回収する際に、コード１３０を引っ張ることで、アクチュエータ１００Ｂが長さ方向に伸びなくなるため、格段に回収しやすくなる。

【0060】

最後にアクチュエータ１００の用途を説明する。図１２は、アクチュエータ１００を備える移動体２を示す図である。移動体２は、連結部２０を介して直列に連結される複数Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の推進ユニット１０＿１～１０＿Ｎと、圧力コントローラ３０と、備える。移動体２は、管路１内を推進する。

【0061】

各推進ユニット１０は、推進アクチュエータ１２、第１支持アクチュエータ１４、第２支持アクチュエータ１６を備える。

【0062】

推進アクチュエータ１２は、流体の供給圧に応じて長さを制御可能に構成される。推進アクチュエータ１２の直径は、その長さによらずに、管路１の内径φよりも十分に小さいことが好ましい。一例として、内径５０ｍｍの管路に対して、推進アクチュエータ１２の直径は２５ｍｍ以下が好ましい。一般化すると、推進アクチュエータ１２の直径は、内径の１／２より小さいことが好ましい。また推進アクチュエータ１２は加圧状態においても、折れ曲り可能な構造的柔軟性を有していることが望ましい。

【0063】

本実施の形態では、推進アクチュエータ１２は、加圧により伸張し、減圧により収縮するものとする。

【0064】

第１支持アクチュエータ１４は、推進アクチュエータ１２の一端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される。第２支持アクチュエータ１６は、推進アクチュエータ１２の他端側に設けられ、流体の供給圧に応じて径方向に膨張、収縮可能に構成される。第１支持アクチュエータ１４および第２支持アクチュエータ１６は、膨張状態において、管路１の内壁と接触して、内壁をグリップする。

【0065】

移動体２には、３つの圧力系統（流路）３４，３６，３８が設けられる。第１圧力系統３４は、複数の推進ユニット１０に含まれる複数の第１支持アクチュエータ１４と接続される。第２圧力系統３６は、複数の推進ユニット１０に含まれる複数の第２支持アクチュエータ１６と接続される。第３圧力系統３８は、複数の推進ユニット１０に含まれる複数の推進アクチュエータ１２に接続される。

【0066】

圧力コントローラ３０は、３つの圧力系統３４，３６，３８それぞれの圧力を独立に制御することにより、（i）複数の第１支持アクチュエータ１４、（ii）複数の第２支持アクチュエータ１６、（iii）複数の推進アクチュエータ１２に供給される流体の圧力を独立に制御可能に構成される。流体は、空気（窒素）などの気体であってもよいし、水や溶液などの液体であってもよい。

【0067】

上述したアクチュエータ１００は、図１２の支持アクチュエータ１４，１６として好適に用いることができる。

【0068】

なおアクチュエータ１００の用途はそれに限定されず、管路内に配置され、膨張することにより管路の内壁をグリップするさまざまな用途に用いることができる。

【0069】

あるいは、管路が柔軟性を有する場合、管路内でアクチュエータ１００を径方向に膨張させて管路の径を拡張する用途にも利用可能である。

【0070】

具体的な用語を用いて説明される実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

【符号の説明】

【0071】

１００ アクチュエータ
１１０ 変形領域
１２０ 非伸縮領域
１３０ コード
２００ 内部チューブ
２２０ カバー
２２２ 異方性伸縮布
２２４ 非伸縮布

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】