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(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】P2022047778
(43)【公開日】2022-03-25
(54)【発明の名称】ロボット装置
(51)【国際特許分類】
B25J 13/00 20060101AFI20220317BHJP
【ＦＩ】
B25J13/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020153744
(22)【出願日】2020-09-14
(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】梅村 哲央
(72)【発明者】
【氏名】浅井 雅広
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼田 亮
(72)【発明者】
【氏名】辰野 仁嗣
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707BS10
3C707DS01
3C707HS21
3C707KS21
3C707KS35
3C707KX05
3C707LV22
3C707MT05
(57)【要約】
【課題】それぞれ液体の供給を受けて作動する複数の人工筋肉を含むロボットアームの始動時における挙動の乱れを良好に抑制する。
【解決手段】本開示のロボット装置は、複数の関節と、複数のリンクと、それぞれ液体の供給を受けて作動すると共に、関節を介して連結された対応する２つのリンクを相対的に回動させる複数の人工筋肉とを含むロボットアームと、複数の人工筋肉に液体を供給する液体供給装置と、当該液体供給装置を制御する制御装置とを含み、制御装置は、ロボットアームの始動要求に応じて液体供給装置から複数の人工筋肉に液体を供給する際に、液体をロボットアームの手先側の人工筋肉から基端側の人工筋肉へと順番に供給するように液体供給装置を制御する。
【選択図】図４
【解決手段】本開示のロボット装置は、複数の関節と、複数のリンクと、それぞれ液体の供給を受けて作動すると共に、関節を介して連結された対応する２つのリンクを相対的に回動させる複数の人工筋肉とを含むロボットアームと、複数の人工筋肉に液体を供給する液体供給装置と、当該液体供給装置を制御する制御装置とを含み、制御装置は、ロボットアームの始動要求に応じて液体供給装置から複数の人工筋肉に液体を供給する際に、液体をロボットアームの手先側の人工筋肉から基端側の人工筋肉へと順番に供給するように液体供給装置を制御する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の関節と、複数のリンクと、それぞれ液体の供給を受けて作動すると共に、前記関節を介して連結された対応する２つの前記リンクを相対的に回動させる複数の人工筋肉とを含むロボットアームと、前記複数の人工筋肉に前記液体を供給する液体供給装置とを含むロボット装置であって、
前記ロボットアームの始動要求に応じて前記液体供給装置から前記複数の人工筋肉に前記液体を供給する際に、前記液体を前記ロボットアームの手先側の前記人工筋肉から基端側の前記人工筋肉へと順番に供給するように前記液体供給装置を制御する制御装置を備えるロボット装置。
前記ロボットアームの始動要求に応じて前記液体供給装置から前記複数の人工筋肉に前記液体を供給する際に、前記液体を前記ロボットアームの手先側の前記人工筋肉から基端側の前記人工筋肉へと順番に供給するように前記液体供給装置を制御する制御装置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、
前記液体供給装置は、液体供給源からの前記液体を調圧して前記複数の人工筋肉に供給し、
前記制御装置は、前記ロボットアームの始動要求に応じて前記液体供給装置から前記複数の人工筋肉に前記液体を供給する際に、前記複数の人工筋肉の各々に供給される前記液体の圧力が、前記ロボットアームの姿勢を保持するように前記複数の人工筋肉ごとに定められた保持圧になるように前記液体供給装置を制御するロボット装置。
前記液体供給装置は、液体供給源からの前記液体を調圧して前記複数の人工筋肉に供給し、
前記制御装置は、前記ロボットアームの始動要求に応じて前記液体供給装置から前記複数の人工筋肉に前記液体を供給する際に、前記複数の人工筋肉の各々に供給される前記液体の圧力が、前記ロボットアームの姿勢を保持するように前記複数の人工筋肉ごとに定められた保持圧になるように前記液体供給装置を制御するロボット装置。
【請求項3】
請求項２または３に記載のロボット装置において、
前記制御装置は、１つの前記人工筋肉に供給される前記液体の圧力が前記保持圧に達してから予め定められた時間をおいて次の前記人工筋肉への前記液体の供給を開始させるように前記液体供給装置を制御するロボット装置。
前記制御装置は、１つの前記人工筋肉に供給される前記液体の圧力が前記保持圧に達してから予め定められた時間をおいて次の前記人工筋肉への前記液体の供給を開始させるように前記液体供給装置を制御するロボット装置。
【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、
前記複数の関節ごとに、一対の前記人工筋肉が互いに拮抗するように設けられ、
前記制御装置は、前記複数の関節ごとに、前記一対の人工筋肉の一方であって、他方よりも大きな収縮力を発生したときに前記一対の人工筋肉間の収縮力差に応じた前記関節の可動範囲をより小さくする一方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御し、前記一対の人工筋肉の前記一方に前記液体が供給され始めた後に前記一対の人工筋肉の他方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御するロボット装置。
前記複数の関節ごとに、一対の前記人工筋肉が互いに拮抗するように設けられ、
前記制御装置は、前記複数の関節ごとに、前記一対の人工筋肉の一方であって、他方よりも大きな収縮力を発生したときに前記一対の人工筋肉間の収縮力差に応じた前記関節の可動範囲をより小さくする一方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御し、前記一対の人工筋肉の前記一方に前記液体が供給され始めた後に前記一対の人工筋肉の他方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御するロボット装置。
【請求項5】
少なくとも１つの関節と、複数のリンクと、液体の供給を受けて作動すると共に、前記関節を介して連結された２つの前記リンクを相対的に回動させる一対の人工筋肉とを含むロボットアームと、前記一対の人工筋肉に前記液体を供給する液体供給装置とを含むロボット装置であって、
前記ロボットアームの始動要求に応じて前記液体供給装置から前記一対の人工筋肉に前記液体を供給する際に、前記一対の人工筋肉の一方であって、他方よりも大きな収縮力を発生したときに前記一対の人工筋肉間の収縮力差に応じた前記関節の可動範囲をより小さくする一方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御し、前記一対の人工筋肉の前記一方に前記液体が供給され始めた後に前記一対の人工筋肉の他方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御する制御装置を備えるロボット装置。
前記ロボットアームの始動要求に応じて前記液体供給装置から前記一対の人工筋肉に前記液体を供給する際に、前記一対の人工筋肉の一方であって、他方よりも大きな収縮力を発生したときに前記一対の人工筋肉間の収縮力差に応じた前記関節の可動範囲をより小さくする一方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御し、前記一対の人工筋肉の前記一方に前記液体が供給され始めた後に前記一対の人工筋肉の他方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御する制御装置を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、それぞれ液体の供給を受けて作動する複数の人工筋肉を含むロボットアームと、複数の人工筋肉に液体を供給する液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、複数の弾性膨張収縮構造体（人工筋肉）と、それぞれ対応する一対の弾性膨張収縮構造体により回転駆動される複数の関節軸と、物体把持用のハンドと、複数の３ポート流量制御電磁弁（駆動装置）とを含む２自由度のロボットアームである弾性体アクチュエータ駆動機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。この弾性体アクチュエータ駆動機構の各弾性膨張収縮構造体は、ゴム材料で構成された中空の管状弾性体と、当該管状弾性体の外表面を覆う網目状の変形方向規制部材とを含む。管状弾性体の両端部は封止部材により気密封止され、管状弾性体の内部には、一端側の封止部材に設けられた管状の流体通過部材を介して空気等の圧縮性流体が供給される。管状弾性体は、内部に圧縮性流体が供給された際に主に半径方向に膨張しようとするが、変形方向規制部材の作用により管状弾性体の変形方向の運動が軸方向の運動に変換される。これにより、圧縮性流体の供給により管状弾性体を収縮させることで、弾性膨張収縮構造体を直動アクチュエータとして利用することができる。更に、第１および第２関節軸をそれぞれ対応した一対の弾性膨張収縮構造体の拮抗駆動により正逆に回転させることで、物体把持用のハンドを移動させることが可能となる。
【0003】
上記従来の弾性体アクチュエータ駆動機構では、予め作成された動作プログラムに従って設定される目標関節角度ベクトルと、エンコーダにより計測される関節角の現在値（関節角度ベクトル）との差である角度誤差ベクトルから角度誤差修正指令値が算出される。また、目標関節角度ベクトルから目標角加速度が計算により求められ、当該目標角加速度と角度誤差ベクトルとから修正目標角加速度が計算により求められる。また、修正目標角加速度と、弾性体アクチュエータ駆動機構の各リンクまたは搬送物体の質量、重心位置、若しくは慣性行列といったダイナミクスパラメータとから、搬送物体および弾性体アクチュエータ駆動機構の質量にかかる重力項を含む目標関節トルクが算出される。更に、目標関節トルクと上記関節角度ベクトルとから、関節軸ごとに弾性膨張収縮構造体の目標圧力値が算出されると共に、当該目標圧力値と圧力センサにより計測される弾性膨張収縮構造体（管状弾性体）の内圧（空気の圧縮率）との差である圧力誤差が算出される。そして、圧力誤差から圧力差誤差修正出力が算出され、当該圧力差誤差修正出力は、各３ポート流量制御電磁弁に電圧指令値として与えられる。これにより、各関節軸が対応する一対の弾性膨張収縮構造体によって独立して回転駆動されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１２／０８１１９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献１に記載された弾性体アクチュエータ駆動機構の制御手順は、各弾性膨張収縮構造体に空気等の圧縮性流体が充填されていることを前提としたものである。しかしながら、弾性体アクチュエータ駆動機構の始動時には、各弾性膨張収縮構造体に空気等が通常充填されてはおらず、上述のように各３ポート流量制御電磁弁に電圧指令値を与えたとしても、各弾性膨張収縮構造体から要求される力（トルク）を出力させることができない。更に、弾性体アクチュエータ駆動機構の始動に際して各弾性膨張収縮構造体からの出力に遅れを生じると、当該弾性体アクチュエータ駆動機構の挙動に乱れを生じさせてしまうおそれがある。
【0006】
そこで、本開示は、それぞれ液体の供給を受けて作動する複数の人工筋肉を含むロボットアームの始動時における挙動の乱れ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】
【0007】
本開示のロボット装置は、複複数の関節と、複数のリンクと、それぞれ液体の供給を受けて作動すると共に、前記関節を介して連結された対応する２つの前記リンクを相対的に回動させる複数の人工筋肉とを含むロボットアームと、前記複数の人工筋肉に前記液体を供給する液体供給装置とを含むロボット装置であって、前記ロボットアームの始動要求に応じて前記液体供給装置から前記複数の人工筋肉に前記液体を供給する際に、前記液体を前記ロボットアームの手先側の前記人工筋肉から基端側の前記人工筋肉へと順番に供給するように前記液体供給装置を制御する制御装置を含むものである。
【0008】
本開示のロボット装置において、制御装置は、ロボットアームの始動要求に応じて液体供給装置から複数の人工筋肉に液体を供給する際に、液体をロボットアームの手先側の人工筋肉から基端側の人工筋肉へと順番に供給するように液体供給装置を制御する。すなわち、ロボットアームの始動要求がなされると、モーメントが相対的に小さくなる手先側の関節に対応した人工筋肉から、モーメントが相対的に大きくなる基端側の関節に対応した人工筋肉へと順番に液体が供給されていく。これにより、ロボットアームの始動に際して、基端側の関節に対応した人工筋肉に供給される液体の圧力や流量の本来要求されるものに対する過不足が生じたとしても、人工筋肉に供給される液体の圧力等の過不足に起因してロボットアーム全体が動いてしまう範囲を小さくすることができる。この結果、それぞれ液体の供給を受けて作動する複数の人工筋肉を含むロボットアームの始動時における挙動の乱れを良好に抑制することが可能となる。
【0009】
本開示の他のロボット装置は、少なくとも１つの関節と、複数のリンクと、液体の供給を受けて作動すると共に、前記関節を介して連結された２つの前記リンクを相対的に回動させる一対の人工筋肉とを含むロボットアームと、前記一対の人工筋肉に前記液体を供給する液体供給装置とを含むロボット装置であって、前記ロボットアームの始動要求に応じて前記液体供給装置から前記一対の人工筋肉に前記液体を供給する際に、前記一対の人工筋肉の一方であって、他方よりも大きな収縮力を発生したときに前記一対の人工筋肉間の収縮力差に応じた前記関節の可動範囲をより小さくする一方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御し、前記一対の人工筋肉の前記一方に前記液体が供給され始めた後に前記一対の人工筋肉の他方に前記液体を供給するように前記液体供給装置を制御する制御装置を含むものである。
【0010】
本開示の他のロボット装置において、制御装置は、ロボットアームの始動要求に応じて液体供給装置から一対の人工筋肉に液体を供給する際に、まず、一対の人工筋肉の一方であって、他方よりも大きな収縮力を発生したときに当該一対の人工筋肉間の収縮力差に応じた関節の可動範囲をより小さくする一方に液体を供給するように液体供給装置を制御する。更に、当該制御装置は、一対の人工筋肉の一方に液体が供給され始めた後に、当該一対の人工筋肉の他方に液体を供給するように液体供給装置を制御する。これにより、ロボットアームの始動に際して、一対の人工筋肉に供給される液体の圧力や流量の本来要求されるものに対する過不足が生じたとしても、当該一対の人工筋肉からの収縮力に応じて定まる関節角度の変動を小さくすることができる。この結果、それぞれ液体の供給を受けて作動する一対の人工筋肉を含むロボットアームの始動時における挙動の乱れを良好に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【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液体供給装置を示す概略構成図である。
【図4】目標圧力設定マップを例示する説明図である。
【図5】本開示のロボット装置の動作停止状態を示す概略構成図である。
【図6】本開示のロボット装置の始動時における制御手順を例示するフローチャートである。
【図7】本開示のロボット装置における関節の可動範囲を説明するための概略構成図である。
【図8】本開示のロボット装置の始動時における制御手順を説明するためのタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
【0013】
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（ロボット本体）２と、液体供給装置１０と、装置全体を制御する制御装置１００とを含む。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、４つ）ずつ設けられる人工筋肉としての複数の液圧アクチュエータＭと、先端側のアーム３の手先に取り付けられる把持部としてのハンド部（ロボットハンド）４とを含む多関節アームである。ハンド部４は、対象となる物体（以下、「把持対象」という。）を把持するように制御装置１００により制御される。また、液体供給装置１０は、制御装置１００により制御されて各液圧アクチュエータＭに液体としての作動油（作動流体）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。
【0014】
ロボットアーム２の各液圧アクチュエータＭは、図２に示すように、作動油の圧力によって膨張および収縮するチューブＴと、当該チューブＴを覆う編組スリーブＳとを含む、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（液体供給装置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。かかる液圧アクチュエータＭのチューブＴ内に上記出入口ＩＯから作動油を供給してチューブ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。
【0015】
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（最も液体供給装置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、各アーム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に対応した複数（４つ）の液圧アクチュエータＭの基端側の封止部材Ｃを回動自在に支持する。また、各アーム３の連結部材６は、基端側に位置する関節Ｊ１またはＪ２に対応した複数（４つ）液圧アクチュエータＭの先端側（手先側）の封止部材Ｃを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に対応した複数（４つ）液圧アクチュエータＭの基端側の封止部材Ｃを回動自在に支持する。
【0016】
より詳細には、支持部材５は、関節Ｊ１に対応した２つの液圧アクチュエータＭ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。また、最基端側のアーム３の連結部材６は、関節Ｊ１に対応した当該２つの液圧アクチュエータＭの先端側の封止部材Ｃを第２の連結軸を介して回動自在に支持する。更に、支持部材５は、関節Ｊ１に対応した残り２つの液圧アクチュエータＭの基端側の封止部材Ｃを上記第１の連結軸と平行に延びる第３の連結軸を介して回動自在に支持する。また、最基端側のアーム３の連結部材６は、関節Ｊ１に対応した当該残り２つの液圧アクチュエータＭの先端側の封止部材Ｃを上記第２の連結軸と平行に延びる第４の連結軸を介して回動自在に支持する。同様に、関節Ｊ２またはＪ３を介して互いに連結される２つのアーム３の連結部材６も、上述のような複数の連結軸を介して、当該関節Ｊ２またはＪ３に対応した複数（４つ）の液圧アクチュエータＭの対応する封止部材Ｃを回動自在に支持する。
【0017】
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、液圧アクチュエータＭが本実施形態では２つずつ対応するアーム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２つの液圧アクチュエータＭ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）ＡＭ１（図３参照）を構成し、各アーム３の他側に配置される２つの液圧アクチュエータＭは、当該第１の人工筋肉ＡＭ１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（他方の拮抗筋）ＡＭ２（図３参照）を構成する。ただし、第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する液圧アクチュエータＭの数と、第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する液圧アクチュエータＭの数とが異なっていてもよい。また、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（４つ）の液圧アクチュエータＭは、互いに同一の諸元を有する。ただし、１つの関節Ｊ１，Ｊ２またはＪ３に対応した複数の液圧アクチュエータＭの諸元は、必ずしも同一である必要はなく、例えば、第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する液圧アクチュエータＭの諸元と、第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する液圧アクチュエータＭの諸元とが異なっていてもよい。更に、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、液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、対応する液圧アクチュエータＭ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、各液圧アクチュエータＭのチューブＴ内には、ホースＨを介して液体供給装置１０からの作動油（油圧）が供給される。
【0018】
従って、制御装置１００により液体供給装置１０を制御することで、第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する２つの液圧アクチュエータＭのチューブＴ内の油圧と、第１の人工筋肉ＡＭ１と対をなす第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する２つの液圧アクチュエータＭ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、４つの液圧アクチュエータＭすなわち対をなす（１組の）第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２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ＡＭ１を構成する２つの液圧アクチュエータＭと、第１の人工筋肉ＡＭ１と対をなす第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する２つの液圧アクチュエータＭとは、チューブＴが所定量（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液体供給装置１０からの油圧により拮抗駆動される。
【0019】
ロボット装置１の液体供給装置１０は、図１に示すように、作動油貯留部（液体貯留部）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動軸（図１における一点鎖線参照）の周りに回動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、図２に示すように、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。すなわち、ロボットアーム２は、液体供給装置１０のタンク１１（上壁部１１ｕ）により支持される。
【0020】
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ロボット装置１の設置箇所に固定されるか、あるいは図示しない無人搬送車（ＡＧＶ）に搭載（固定）される。また、ベース部１２は、タンク１１を上記回動軸の周りに回動させる図示しない回動ユニットを支持している。これにより、回動ユニットを作動させることで、ロボットアーム２およびタンク１１を当該回動軸の周りに一体に回動させることが可能となる。回動ユニットは、液体供給装置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ってもよく、電動モータ等を含むものであってもよい。
【0021】
更に、液体供給装置１０は、図３に示すように、タンク１１およびベース部１２に加えて、液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、元圧生成バルブ１４と、それぞれ複数の調圧弁（調圧装置）としての第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２と、それぞれ複数の供給遮断部としての第１および第２供給遮断弁１６１，１６２とを含む。ポンプ１３、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２並びに第１および第２供給遮断弁１６１，１６２は、何れも制御装置１００により制御される。第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２と、第１および第２供給遮断弁１６１，１６２とは、関節Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３ごとにそれぞれ１つずつ設けられる。
【0022】
ポンプ１３は、例えば電動ポンプであり、タンク１１内に貯留された作動油を吸引して吐出口から吐出する。ポンプ１３は、タンク１１内に配置されるポンプ部と、電動モータおよび減速ギヤ機構と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部とを含む。元圧生成バルブ１４は、図示しない信号圧生成バルブからの信号圧に応じてポンプ１３から吐出される作動油の一部をドレン（調圧）して元圧を生成し、元圧をバルブボディに形成された油路（液体通路）Ｌ０に供給する。元圧生成バルブＲＶの信号圧生成バルブとしては、例えば、制御装置１００による通電制御されるリニアソレノイドバルブが用いられる。
【0023】
第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２は、制御装置１００により通電制御される電磁部１５ｅやスプール１５ｓ、スプール１５ｓを電磁部１５ｅ側（図３中上側）に付勢するスプリングＳＰ等を含み、バルブボディ内に配置される。また、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２は、バルブボディの油路Ｌ０に連通する入力ポート１５ｉと、入力ポート１５ｉと連通可能な出力ポート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、出力ポート１５ｏと連通可能なドレンポート１５ｄとを含む。
【0024】
本実施形態において、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２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）への給電により当該電磁部１５ｅからスプール１５ｓに付与される推力と、スプリングＳＰの付勢力と、出力ポート５ｏからフィードバックポート５ｆに供給された油圧によりスプール５ｓに作用する電磁部５ｅ側への推力とをバランスさせることで、元圧生成バルブ１４（ポンプ１３）側から入力ポート１５ｉに供給されて出力ポート１５ｏから流出する作動油を所望の圧力に調圧することができる。また、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２のドレンポート１５ｄは、図３に示すように、それぞれ油路Ｌ３を介してタンク１１内の作動油貯留部に連通する。
【0025】
第１および第２供給遮断弁１６１，１６２は、互いに同一の構造を有する電磁式スプール弁（電磁弁）であり、図３に示すように、入力ポート１６ｉ、第１および第２出力ポート１６ｏａ，１６ｏｂを有するスリーブと、当該スリーブの内部に軸方向に摺動自在（移動自在）に配置される図示しないスプールと、制御装置１００により通電制御されてスプールを移動させる電磁部１６ｅと、スプールを電磁部１６ｅ側に付勢する図示しないスプリングとをそれぞれ含む。第１供給遮断弁１６１の入力ポート１６ｉは、バルブボディに形成された油路を介して第１リニアソレノイドバルブ１５１の出力ポート１５ｏに接続され、第２供給遮断弁１６２の入力ポート１６ｉは、バルブボディに形成された油路を介して第２リニアソレノイドバルブ１５２の出力ポート１５ｏに接続される。
【0026】
また、第１供給遮断弁１６１の第１出力ポート１６ｏａは、油路Ｌ１１を介して対応する上記第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する一方の液圧アクチュエータＭ（チューブＴ）の作動油の出入口ＩＯに接続される。更に、第１供給遮断弁１６１の第２出力ポート１６ｏｂは、油路Ｌ１２を介して当該第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する他方の液圧アクチュエータＭ（チューブＴ）の作動油の出入口ＩＯに接続される。また、第２供給遮断弁１６２の第１出力ポート１６ｏａは、油路Ｌ２１を介して対応する上記第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する一方の液圧アクチュエータＭ（チューブＴ）の作動油の出入口ＩＯに接続される。更に、第２供給遮断弁１６２の第２出力ポート１６ｏｂは、油路Ｌ２２を介して当該第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する他方の液圧アクチュエータＭ（チューブＴ）の作動油の出入口ＩＯに接続される。
【0027】
本実施形態において、第１および第２供給遮断弁１６１，１６２は、電磁部１６ｅに供給される電流に応じて、完全連通状態、第１部分連通状態、第２部分連通状態および完全遮断状態を選択的に形成する。第１および第２供給遮断弁１６１，１６２が完全連通状態を形成した際には、入力ポート１６ｉと第１および第２出力ポート１６ｏａ，１６ｏｂの双方とが連通する。第１および第２供給遮断弁１６１，１６２が第１部分連通状態を形成した際には、入力ポート１６ｉと第２出力ポート１６ｏｂとが連通すると共に入力ポート１６ｉと第１出力ポート１６ｏａとの連通が遮断される。第１および第２供給遮断弁１６１，１６２が第２部分連通状態を形成した際には、入力ポート１６ｉと第１出力ポート１６ｏａとが連通すると共に入力ポート１６ｉと第２出力ポート１６ｏｂとの連通が遮断される。第１および第２供給遮断弁１６１，１６２が完全遮断状態を形成した際には、入力ポート１６ｉと第１および第２出力ポート１６ｏａ，１６ｏｂとの連通が遮断される。
【0028】
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、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２の下流側で油路Ｌ０における作動油の圧力を検出する図示しない元圧センサ、第１、第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２並びに第１、第２供給遮断弁１６１，１６２の電源の電圧を検出する図示しない電圧センサの検出値等を入力する。制御装置１００は、元圧センサにより検出される油路Ｌ０における油圧が目標値になるように、ポンプ１３をデューティ制御すると共に、元圧生成バルブ１４の信号圧生成バルブの電磁部に供給される電流を制御する。
【0029】
また、制御装置１００は、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２から各液圧アクチュエータＭに要求に応じた油圧が供給されるように第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２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。更に、制御装置１００は、ロボット装置１を作動させる間、基本的に、第１および第２供給遮断弁１６１，１６２が上述の完全連通状態を形成するように各電磁部１６ｅに供給される電流を制御する。また、制御装置１００は、第１リニアソレノイドバルブ１５１の電磁部１５ｅを流れる電流を検出する電流検出部と、第２リニアソレノイドバルブ１５２の電磁部１５ｅを流れる電流を検出する電流検出部とを含み（何れも図示省略）、各電流検出部により検出される電流を監視する。
【0030】
更に、制御装置１００は、各液圧アクチュエータＭにおける油圧を検出する図示しない圧力センサからの検出値に応じて、第１部分連通状態または第２部分連通状態を形成するように第１および第２供給遮断弁１６１，１６２の該当するものを制御する。これにより、破損等により第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２の何れかに対応した２つの液圧アクチュエータＭの一方から作動油が流出した場合に、当該２つの液圧アクチュエータＭの他方に継続して作動油を供給してロボットアーム２の挙動の乱れを抑えつつ、破損した液圧アクチュエータＭからの作動油の更なる流出を良好に抑制することが可能となる。また、制御装置１００により完全遮断状態を形成するように第１および第２供給遮断弁１６１，１６２の該当するものを制御することで、第１または第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２からそれに対応した２つの液圧アクチュエータＭへの作動油の供給を遮断したり、当該２つの液圧アクチュエータＭからの作動油の流出を規制してロボットアーム２の意図しない動作の発生を抑制したりすることができる。
【0031】
ロボット装置１のハンド部４を把持対象まで移動させ、ハンド部４に把持対象を把持させて移送させる際、制御装置１００は、ロボットアーム２の作動開始に先立って（ハンド部４の移動開始前に）、ハンド部４の把持対象の位置や、ユーザにより与えられるハンド部４の移動中の目標速度および目標加速度に基づいて、当該ハンド部４の最終的な目標位置である目標到達位置（３次元座標）と、ハンド部４の初期位置から目標到達位置までの軌道であって複数の目標位置すなわち経由位置（３次元座標）を含む目標軌道とを設定する。また、制御装置１００は、ロボットアーム２に設けられた複数の関節角度センサ７（図１参照）の対応する何れかにより検出される関節Ｊ１－Ｊ３の関節角度θ１，θ２，θ３とロボットアーム２（ロボット装置１）の諸元（アーム３の寸法等）とに基づいて、ハンド部４（予め定められた基準点）の現在位置（３次元座標）を導出する。以下、“ｉ”を関節の番号として（ただし、本実施形態において、ｉ＝１，２，３である。）、ｉ番目の関節を“関節Ｊｉ”といい、関節Ｊｉの関節角度を“θｉ”という。
【0032】
更に、制御装置１００は、関節Ｊ１－Ｊ３ごとに、関節Ｊｉを介して連結される２つのアーム３（アーム３および支持部材５）を相対的に回動させるための関節トルクの目標値（目標駆動力）である目標トルクＴｔａｇ（ｉ）を設定する。目標トルクＴｔａｇ（ｉ）は、ハンド部４が現在位置から目標位置まで移動するように関節Ｊｉ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関節トルクＴｊ（ｉ）と、ロボットアーム２の姿勢を維持するのに必要な重力補償トルクＴｃ（ｉ）との和として導出される。また、制御装置１００は、少なくともロボット装置１すなわちハンド部４の目標位置に基づいて、関節Ｊ１－Ｊ３ごとに、関節Ｊｉがもつべき剛性、すなわち関節Ｊｉを介して連結される２つのアーム３等（リンク）を単位角度だけ相対的に回動させるのに必要な力（トルク）であって、当該２つのアーム３等を相対的に回動させようとする外力に対する関節Ｊｉの動きにくさを示す目標剛性Ｒ（ｉ）を設定する。
【0033】
次いで、制御装置１００は、関節Ｊ１－Ｊ３ごとに、ハンド部４の現在位置に応じた関節Ｊｉの関節角度θｉに基づいて、当該関節Ｊｉに対応した上記第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する２つの液圧アクチュエータＭの収縮率Ｃｒ１（ｉ）と、関節Ｊｉに対応した上記第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する２つの液圧アクチュエータＭの収縮率Ｃｒ２（ｉ）とを設定する。収縮率Ｃｒ１（ｉ），Ｃｒ２（ｉ）は、それぞれ該当する液圧アクチュエータＭのチューブＴの軸方向における自然長に対する収縮したチューブＴの軸長の割合を示す。加えて、制御装置１００は、関節Ｊ１－Ｊ３ごとに、目標トルクＴｔａｇ（ｉ）と目標剛性Ｒ（ｉ）とに基づいて、関節Ｊｉを介して連結された２つのアーム３等を目標トルクＴｔａｇ（ｉ）で相対的に回動させる際に当該関節Ｊｉに対応した複数（一対）の液圧アクチュエータＭに要求される収縮力Ｆｃ１（ｉ），Ｆｃ２（ｉ）を算出する。収縮力Ｆｃ１（ｉ）は、各関節Ｊｉに対応した第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する２つの液圧アクチュエータＭのチューブＴの収縮により発生させるべき力であり、収縮力Ｆｃ２（ｉ）は、各関節Ｊｉに対応した第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する２つの液圧アクチュエータＭのチューブＴの収縮により発生させるべき力である。
【0034】
収縮率Ｃｒ１（ｉ），Ｃｒ２（ｉ）および収縮力Ｆｃ１（ｉ），Ｆｃ２（ｉ）を算出した後、制御装置１００は、図４に例示する目標圧力設定マップから収縮率Ｃｒ１（ｉ）と収縮力Ｆｃ１（ｉ）とに対応した圧力を適宜線形補間を行いながら導出して上記第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する２つの液圧アクチュエータＭの目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）に設定する。更に、制御装置１００は、当該目標圧力設定マップから収縮率Ｃｒ２（ｉ）と収縮力Ｆｃ２（ｉ）とに対応した圧力を導出して上記第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する２つの液圧アクチュエータＭの目標圧力Ｐｔａｇ２（ｉ）に設定する。図４の目標圧力設定マップは、人工筋肉としての液圧アクチュエータＭの静特性を示すものであり、液圧アクチュエータＭに供給される油圧ごとに、チューブＴの収縮率と当該チューブＴが発生する収縮力との関係を規定するように予め実験・解析を経て作成されたものである。このように、チューブＴの収縮率Ｃｒ１（ｉ），Ｃｒ２（ｉ）および収縮力Ｆｃ１（ｉ），Ｆｃ２（ｉ）に対応した圧力を目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ），Ｐｔａｇ２（ｉ）に設定することで、ロボットアーム２への要求に応じて目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ），Ｐｔａｇ２（ｉ）を精度よく設定することが可能となる。
【0035】
そして、制御装置１００は、設定した目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）およびＰｔａｇ２（ｉ）を第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２の電磁部１５ｅへの電流指令値（目標電流）に直接変換し、当該電流指令値に基づいて第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２を制御（ＰＷＭ制御）する。これにより、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２から目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ）またはＰｔａｇ２（ｉ）に応じた油圧が各液圧アクチュエータＭのチューブＴに供給され、人工筋肉としての各液圧アクチュエータＭに供給される油圧を検出するセンサを用いることなく、各液圧アクチュエータＭを要求に対して応答性よく高精度に作動させることが可能となる。この結果、複数の液圧アクチュエータＭ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。
【0036】
なお、各関節Ｊｉの目標剛性Ｒ（ｉ）は、少なくともロボット装置１すなわちハンド部４の現在位置に基づいて設定されてもよく、収縮率Ｃｒ１（ｉ），Ｃｒ２（ｉ）は、ロボット装置１のハンド部４の目標位置に応じた各関節Ｊｉの目標角度に基づいて設定されてもよい。また、少なくともロボット装置１のハンド部４の目標位置または現在位置に基づいて関節Ｊｉに対応した上記第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２の一方を構成する２つの液圧アクチュエータＭに発生させる第１収縮力が設定されてもよく、目標トルクＴｔａｇ（ｉ）と当該第１収縮力とに基づいて当該第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２の他方を構成する２つの液圧アクチュエータＭに発生させる第２収縮力が設定されてもよい。更に、ロボット装置１において、目標トルクＴｔａｇ（ｉ）等に応じて、予め定められた一定の圧力が関節Ｊｉに対応した第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２の一方を構成する２つの液圧アクチュエータＭの目標圧力である第１目標圧力に設定されてもよく、目標トルクＴｔａｇ（ｉ）と第１目標圧力とに基づいて当該第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２の他方を構成する２つの液圧アクチュエータＭの目標圧力である第２目標圧力が設定されてもよい。
【0037】
ロボット装置１による把持対象の移送が終了すると、制御装置１００は、図５に示す支持台Ｂ上にハンド部４を載せるように各液圧アクチュエータＭすなわち液体供給装置１０を制御する。更に、制御装置４は、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２の各々に対する給電を停止させる。これにより、ロボット装置１の停止時（動作停止時）に、ロボットアーム２は、各アーム３等の自重等による力が釣り合う姿勢に維持され、各液圧アクチュエータＭは、図５に示すように、チューブＴ（およびスリーブＳ）が弛んだ状態に維持される。なお、ロボット装置１の構造によっては、支持台Ｂを省略して、ロボットアーム２の動作停止時にハンド部４をロボット装置１の設置面等に接触させてもよい。
【0038】
【0039】
図６は、動作を停止しているロボットアーム２の始動要求がなされたのに応じて、当該ロボットアーム２によりハンド部４を移動させる前に、制御装置１００により実行される始動制御ルーチンを例示するフローチャートである。図６のルーチンの開始に際して、制御装置１００は、まず、複数の関節角度センサ７により検出された関節Ｊ１－Ｊ３の関節角度θ１－θ３（θｉ）を取得する（ステップＳ１００）。次いで、制御装置１００は、関節Ｊ１－Ｊ３ごとに、対をなす第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２のうちの一方であって、他方よりも大きな収縮力を発生したときに当該第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２が発生する収縮力Ｆｃ１（ｉ）およびＦｃ２（ｉ）の差に応じた関節Ｊｉの可動範囲をより小さくする一方を特定する（ステップＳ１１０）。
【0040】
ステップＳ１１０において、制御装置１００は、関節Ｊ１－Ｊ３ごとに、ステップＳ１００にて取得した関節角度θｉと、予め判明している関節Ｊｉの中立位置および関節角度θｉの最大値とから、第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２のうちの上記可動範囲をより小さくする一方を特定する。例えば、本実施形態において、関節Ｊ１を介して連結された支持部材５およびアーム３が図７において実線で示す状態で静止している場合、第１の人工筋肉ＡＭ１の収縮力Ｆｃ１（１）を第２の人工筋肉ＡＭ２の収縮力Ｆｃ２（１）よりも大きくしたときの関節Ｊ１の可動範囲（可動角度）は範囲φ１となる。これに対して、第２の人工筋肉ＡＭ２の収縮力Ｆｃ２（１）を第１の人工筋肉ＡＭ１の収縮力Ｆｃ１（１）よりも大きくしたときの関節Ｊ１の可動範囲（可動角度）は範囲φ２（＞φ１）となる。従って、図７に例示するような場合、制御装置１００は、関節Ｊ１について、上記可動範囲を小さくする一方の人工筋肉として第１の人工筋肉ＡＭ１を選択する。
【0041】
ステップＳ１１０の処理の後、制御装置１００は、ロボット装置１の複数の液圧アクチュエータＭへの油圧（作動油）の供給順序を決定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０において、制御装置１００は、基本的に、ロボットアーム２の最もハンド部４（手先）側の関節Ｊ３に対応した液圧アクチュエータＭ、中間の関節Ｊ２に対応した液圧アクチュエータＭ、基端側の関節Ｊ１に対応した液圧アクチュエータＭという順番で各液圧アクチュエータＭに油圧が供給されるように油圧の供給順序を決定する。また、ステップＳ１２０において、制御装置１００は、関節Ｊｉに対応した第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２について、ステップＳ１１０にて特定した第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２の上記一方に先に油圧が供給され、当該第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２の一方に油圧が供給され始めた後に他方に油圧が供給されるように油圧の供給順序を決定する。
【0042】
例えば、関節Ｊ１－Ｊ３の上記可動範囲をより小さくする人工筋肉が何れも第１の人工筋肉ＡＭ１である場合、制御装置１００は、複数の液圧アクチュエータＭに対する油圧の供給順序を、関節Ｊ３に対応した第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する２つの液圧アクチュエータＭ→関節Ｊ３に対応した第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する２つの液圧アクチュエータＭ→関節Ｊ２に対応した第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する２つの液圧アクチュエータＭ→関節Ｊ２に対応した第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する２つの液圧アクチュエータＭ→関節Ｊ１に対応した第１の人工筋肉ＡＭ１を構成する２つの液圧アクチュエータＭ→関節Ｊ１に対応した第２の人工筋肉ＡＭ２を構成する２つの液圧アクチュエータＭといった順序に決定する。
【0043】
油圧の供給順序を決定すると、制御装置１００は、変数ｊを値１に設定する（ステップＳ１３０）。変数ｊは、値１から関節Ｊｉの数の２倍の値である値Ｎ（本実施形態では、Ｎ＝６）までの整数である。続いて、制御装置１００は、ｊ番目の人工筋肉（第１または第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２）を構成する２つの液圧アクチュエータＭに対応した第１または第２供給遮断弁１６１，１６２が上記完全連通状態を形成するように当該第１または第２供給遮断弁１６１，１６２の電磁部１６ｅに供給される電流を制御する（ステップＳ１４０）。そして、制御装置１００は、ｊ番目の人工筋肉（第１または第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２）を構成する２つの液圧アクチュエータＭへの油圧を調圧するように、当該ｊ番目の人工筋肉に対応した第１または第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２を制御する（ステップＳ１５０）。
【0044】
ステップＳ１５０において、制御装置１００は、ｊ番目の人工筋肉（第１または第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２）を構成する２つの液圧アクチュエータＭに供給される油圧を予め定められた勾配で当該ｊ番目の人工筋肉について予め定められた保持圧Ｐｈjまで増加させるように該当する第１または第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２を制御する（図８参照）。更に、ステップＳ１５０において、制御装置１００は、該当する第１または第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２への油圧指令値が当該保持圧Ｐｈjに一致すると、当該油圧指令値を保持圧Ｐｈjに固定する。
【0045】
また、保持圧Ｐｈjは、関節Ｊｉ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ことなくロボットアーム２の姿勢を上述の動作停止時の姿勢（図５参照）に保持するための油圧として複数の液圧アクチュエータＭごとに（関節Ｊ１－Ｊ３ごとに）実験・解析を経て予め定められる。本実施形態において、保持圧Ｐｈjは、図８に示すように、ロボットアーム２の最もハンド部４（手先）側の関節Ｊ３から基端側の関節Ｊ１に向かうにつれて大きくなり、かつ１つの関節Ｊｉに対応した第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２間で同一となるように定められている。すなわち、本実施形態において、保持圧Ｐｈjは、Ｐ1＝Ｐ2＜Ｐ3＝Ｐ4＜Ｐ5＝Ｐ6という関係を満たす。
【0046】
更に、制御装置１００は、ｊ番目の人工筋肉についてステップＳ１５０の処理を開始してから当該ｊ番目の人工筋肉について予め定められた待機時間δjが経過したか否かを判定する（ステップＳ１６０）。待機時間δjは、例えばｊ番目の人工筋肉を構成する２つの液圧アクチュエータＭへの油圧の供給開始から供給油圧が上記保持圧Ｐｈjに達するまでの時間あるいはそれよりも若干長い時間として関節Ｊ１－Ｊ３ごとに実験・解析を経て予め定められる。本実施形態において、待機時間δjは、ロボットアーム２の最もハンド部４（手先）側の関節Ｊ３から基端側の関節Ｊ１に向かうにつれて長くなり、かつ１つの関節Ｊｉに対応した第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２間で同一となるように定められている。すなわち、本実施形態において、待機時間δjは、δ1＝δ2＜δ3＝δ4＜δ5＝δ6という関係を満たす。
【0047】
制御装置１００は、ステップＳ１６０にてｊ番目の人工筋肉についてステップＳ１５０の処理を開始してから待機時間δjが経過していないと判定した場合（ステップＳ１６０：ＮＯ）、既に油圧を供給している第１、第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２を制御する（ステップＳ１５０）。また、制御装置１００は、ステップＳ１６０にてｊ番目の人工筋肉についてステップＳ１５０の処理を開始してから待機時間δjが経過したと判定した場合（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、変数ｊをインクリメントした上で（ステップＳ１７０）、変数ｊが値Ｎ＋１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１８０）。変数ｊが値Ｎ＋１未満であると判定した場合（ステップＳ１８０：ＮＯ）、制御装置１００は、上記ステップＳ１００－Ｓ１８０の処理を再度実行し、変数ｊが値Ｎ＋１以上であると判定すると（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、図６のルーチンを終了させる。
【0048】
以上説明したように、本開示のロボット装置１は、複数の関節Ｊ１－Ｊ３と、複数のアーム３および支持部材５（リンク）と、それぞれの作動油（液体）の供給を受けて作動すると共に、関節Ｊｉを介して連結された対応する２つのアーム３等を相対的に回動させる複数の液圧アクチュエータ（人工筋肉）Ｍとを含むロボットアーム２と、複数の液圧アクチュエータＭに作動油を供給する液体供給装置１０と、当該液体供給装置１０を制御する制御装置１００とを含む。そして、制御装置１００は、ロボットアーム２の始動要求に応じて液体供給装置１０から複数の液圧アクチュエータＭに作動油を供給する際に、作動油をロボットアーム２のハンド部４（手先）側の液圧アクチュエータＭから基端側の液圧アクチュエータＭへと順番に供給するように液体供給装置１０を制御する（ステップＳ１００－Ｓ１８０）。
【0049】
すなわち、ロボット装置１では、動作を停止しているロボットアーム２の始動要求がなされると、モーメントが相対的に小さくなるハンド部４側の関節Ｊ３に対応した液圧アクチュエータＭから、モーメントが相対的に大きくなる基端側の関節Ｊ１に対応した液圧アクチュエータＭへと順番に液体が供給されていく。これにより、ロボットアーム２の始動に際して、応答遅れ等により基端側の関節Ｊ１に対応した液圧アクチュエータＭに供給される油圧（あるいは作動油の流量）の本来要求されるものに対する過不足が生じたとしても、液圧アクチュエータＭに供給される油圧の過不足に起因してロボットアーム２全体のが動いてしまう範囲をより小さくすることができる。この結果、それぞれの作動油の供給を受けて作動する複数の液圧アクチュエータＭを含むロボットアーム２の始動時における挙動の乱れを良好に抑制することが可能となる。
【0050】
また、制御装置１００は、ロボットアーム２の始動要求に応じて液体供給装置１０から複数の液圧アクチュエータＭに作動油を供給する際に、複数の液圧アクチュエータＭの各々に供給される油圧が、ロボットアーム２の姿勢を動作停止時の姿勢に保持するように当該複数の液圧アクチュエータＭごとに定められた保持圧Ｐｈjになるように液体供給装置１０を制御する（ステップＳ１４０－Ｓ１８０）。これにより、ロボットアーム２の始動時における挙動の乱れを抑制しつつ、ロボットアーム２の動き出しをよりスムースにすることが可能となる。
【0051】
更に、制御装置１００は、ロボットアーム２を始動させる際、複数の液圧アクチュエータＭの各々に供給される油圧を予め定められた勾配で保持圧Ｐｈjまで増加させるように液体供給装置１０を制御する。これにより、ロボットアーム２の始動に際して、液圧アクチュエータＭに過剰な油圧が供給されることに起因したロボットアーム２の挙動の乱れを抑制することが可能となる。加えて、上記実施形態では、複数の液圧アクチュエータＭへの保持圧Ｐｈｊがロボットアーム２のハンド部４（手先）側から基端側に向かうにつれて大きくなるように定められる。これにより、ロボットアーム２の始動に際して、各液圧アクチュエータＭへの油圧の過不足によりロボットアーム２が動いてしまう範囲をより狭めることができる。
【0052】
また、制御装置１００は、ｊ番目の第１または第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２を構成する液圧アクチュエータＭに供給される油圧が保持圧Ｐｈjに達してから予め定められた時間δjをおいてｊ＋１番目の第１または第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２を構成する液圧アクチュエータＭへの油圧の供給を開始させるように液体供給装置１０を制御する（ステップＳ１４０－Ｓ１８０）。これにより、各液圧アクチュエータＭに油圧（作動油）を安定に供給することが可能となる。ただし、１つの関節Ｊｉに対応した第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２には、同時に油圧が供給され始めてもよい。
【0053】
更に、ロボットアーム２では、関節Ｊ１－Ｊ３ごとに、対をなす第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２が互いに拮抗するように設けられる。また、制御装置１００は、関節Ｊ１－Ｊ３ごとに、対をなす第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２のうちの一方であって、他方よりも大きな収縮力を発生したときに当該第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２が発生する収縮力Ｆｃ１（ｉ）およびＦｃ２（ｉ）の差に応じた関節Ｊｉの可動範囲をより小さくする一方に先に作動油を供給するように液体供給装置１０を制御する。更に、制御装置１００は、当該第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２の一方に作動油が供給され始めた後に他方に作動油を供給するように液体供給装置１０を制御する（ステップＳ１１０－Ｓ１８０）。
【0054】
これにより、ロボットアーム２の始動に際して、各関節Ｊｉに対応した第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２に供給される油圧（あるいは作動油の流量）の本来要求されるものに対する過不足が生じたとしても、対をなす当該第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２からの収縮力に応じて定まる関節角度θｉの変動を小さくすることができる。この結果、ロボットアームの始動時における挙動の乱れを極めて良好に抑制することが可能となる。なお、上記ステップＳ１１０では、関節角度センサ７により検出された関節Ｊｉの関節角度θｉに基づいて第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２のうちの上記可動範囲をより小さくする一方が特定されるが、これに限られるものではない。すなわち、ステップＳ１１０では、ロボットアーム２の動作停止時に関節角度センサ７により検出されて所定の記憶領域に格納された関節Ｊｉの関節角度θｉに基づいて第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２のうちの上記可動範囲をより小さくする一方が特定されてもよい。更に、ロボットアーム２の動作停止時における姿勢が常に一定になる場合には、各関節Ｊｉに対応した第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２のうちの上記可動範囲をより小さくする一方が変わらないことから、ステップＳ１１０にて取得される油圧の供給順序をロボットアーム２の動作停止時における姿勢から予め定めておくことができる。
【0055】
また、液体供給装置１０において、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２が、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（あるいはオンオフソレノイドバルブ）と、当該信号圧に応じて作動油を調圧するコントロールバルブとで置き換えられてもよい。また、第１および第２リニアソレノイドバルブ１５１，１５２は、対応する液圧アクチュエータＭに供給される液圧（油圧）が目標圧力になるように制御される流量制御弁で置き換えられてもよい。更に、液体供給装置１０から元圧生成バルブ１４が省略されてもよく、ポンプ１３により発生させられた油圧を蓄えるアキュムレータ（蓄圧器）が液体供給装置１０に設けられてもよい。また、液体供給装置１０は、水等の作動油以外の液体を液圧アクチュエータＭに供給するように構成されてもよい。
【0056】
更に、上記実施形態において、人工筋肉としての液圧アクチュエータＭ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における液圧アクチュエータＭの構成は、これに限られるものではない。すなわち、液圧アクチュエータＭは、液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液圧アクチュエータ（例えば、特開２０１１－１３７５１６号参照）であってもよい。更に、液圧アクチュエータＭは、シリンダおよびピストンを含む液体シリンダであってもよい。
【0057】
そして、ロボット装置１は、少なくとも１つの液圧アクチュエータＭ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つの液圧アクチュエータＭ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。また、ロボットアーム２は、１つの関節と、当該関節に対応した第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２とを含むものであってもよい。この場合も、ロボットアーム２の始動要求に応じて、上記可動範囲をより小さくする第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２の一方に先に作動油を供給し、当該第１および第２の人工筋肉ＡＭ１，ＡＭ２の一方に作動油が供給され始めた後に他方に作動油を供給すればよい。更に、関節Ｊｉ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液圧アクチュエータ（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つまたは複数の液圧アクチュエータＭと、当該液圧アクチュエータＭ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。
【0058】
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】
【0059】
本開示の発明は、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】
【0060】
１ ロボット装置、２ ロボットアーム（ロボット本体）、３ アーム（リンク）、４ ハンド部、５ 支持部材（リンク）、６ 連結部材、７ 関節角度センサ、１０ 液体供給装置、１５１ 第１リニアソレノイドバルブ（調圧装置）、１５２ 第２リニアソレノイドバルブ（調圧装置）、１５ｄ ドレンポート、１５ｅ 電磁部、１５ｆ フィードバックポート、１５ｉ 入力ポート、１５ｏ 出力ポート、１５ｓ スプール、ＳＰ スプリング、１００ 制御装置、ＡＭ１ 第１の人工筋肉、ＡＭ２ 第２の人工筋肉、Ｃｒ１（ｉ），Ｃｒ２（ｉ） 収縮率、Ｆｃ１（ｉ），Ｆｃ２（ｉ） 収縮力、Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊｉ 関節、Ｍ 液圧アクチュエータ（人工筋肉）、Ｐｔａｇ１（ｉ），Ｐｔａｇ２（ｉ） 目標圧力、Ｓ 編組スリーブ、Ｔ チューブ、Ｔｔａｇ（ｉ） 目標トルク、θｉ 関節角度。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
