特開 2022-47781 液体供給装置、人工筋肉および人工筋肉の検査方法

(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】P2022047781

(43)【公開日】2022-03-25

(54)【発明の名称】液体供給装置、人工筋肉および人工筋肉の検査方法

(51)【国際特許分類】

   F15B 21/06 20060101AFI20220317BHJP

   F15B 15/10 20060101ALI20220317BHJP

   F15B 1/26 20060101ALI20220317BHJP

   B25J 19/00 20060101ALI20220317BHJP

【ＦＩ】

F15B21/06

F15B15/10 H

F15B1/26

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 2020153749

(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】市川 真也

(72)【発明者】

【氏名】岡本 朋也

(72)【発明者】

【氏名】梅林 宏江

【テーマコード（参考）】

3C707

3H081

3H082

3H086

【Ｆターム（参考）】

3C707BS10

3C707CT05

3C707HS21

3C707HS27

3H081AA18

3H081BB05

3H081CC21

3H081CC24

3H081CC29

3H081DD07

3H081HH10

3H082AA21

3H082AA30

3H082BB02

3H082CC05

3H082DA02

3H082DA16

3H082DB26

3H082DB33

3H082EE06

3H086AA26

3H086AB06

3H086AC03

3H086AE02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】液体が供給される人工筋肉のチューブの劣化や破損の予兆を事前に検出可能にする方法の提供。
【解決手段】液体供給装置は、内部に液体が供給されると共に当該内部の液圧の上昇に応じて径方向に膨張するチューブを含む人工筋肉に液体を供給する液体供給装置であって、蛍光物質ＦＡが混入された液体ＯｆをチューブＴの内部に供給するものであり、人工筋肉の検査に際しては、蛍光物質が混入されている液体をチューブの内部に供給すると共に、当該人工筋肉にブラックライトＢＬを照射する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に液体が供給されると共に前記内部の液圧の上昇に応じて径方向に膨張するチューブを含む人工筋肉に前記液体を供給する液体供給装置であって、
蛍光物質が混入された前記液体を前記チューブの前記内部に供給する液体供給装置。

【請求項2】

請求項１に記載の液体供給装置において、
前記蛍光物質が混入された前記液体を貯留するタンクと、
前記タンク内の前記液体を吸引して吐出するポンプと、
前記ポンプからの前記液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液体調整部とを含む液体供給装置。

【請求項3】

内部に液体が供給されると共に前記内部の液圧の上昇に応じて径方向に膨張するチューブを含む人工筋肉において、
前記チューブの少なくとも外表面上に形成された蛍光物質を含む発光層を備える人工筋肉。

【請求項4】

内部に液体が供給されると共に前記内部の液圧の上昇に応じて径方向に膨張するチューブを含む人工筋肉の検査方法であって、
蛍光物質が混入されている前記液体を前記チューブの前記内部に供給すると共に、前記人工筋肉にブラックライトを照射する人工筋肉の検査方法。

【請求項5】

内部に液体が供給されると共に前記内部の液圧の上昇に応じて径方向に膨張するチューブを含む人工筋肉の検査方法であって、
前記チューブの少なくとも外表面上に蛍光物質を含む発光層を形成しておき、前記人工筋肉にブラックライトを照射する人工筋肉の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内部の液圧の上昇に応じて径方向に膨張するチューブを含む人工筋肉に液体を供給する液体供給装置、人工筋肉および人工筋肉の検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、マッキベン型の人工筋肉（流体圧アクチュエータ）として、流体の圧力によって膨張および収縮する円筒状のチューブと、所定方向に配向されたコードを編み込んだ構造体であって当該チューブの外周面を覆うスリーブとを含むアクチュエータ本体部と、アクチュエータ本体部の軸方向において当該アクチュエータ本体部の端部を封止する封止機構とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる人工筋肉によれば、チューブ内に流体を供給して当該チューブを径方向に膨張させると共に軸方向に収縮させて引張力を得ることができる。

【0003】

また、従来、両端部が栓体で閉じられたゴムチューブおよび当該ゴムチューブを覆う網体を含む２つの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２参照）。この関節装置は、２つのゴム人工筋に加えて、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ゴム人工筋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つのゴム人工筋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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－３５９３０号公報

【特許文献2】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】

【0005】

上述のような人工筋肉は、容易に軽量化することができるものであり、作動流体として作動油等の液体を用いることで、モータや油圧シリンダに比べて力／自重比をより大きくすることが可能となる。ただし、人工筋肉のチューブが破損してしまうと、当該チューブから液体が流出してしまい、人工筋肉を含む装置のみならず周囲環境にも影響を与えてしまうおそれがある。従って、液体により駆動される人工筋肉の活用を促進させるためには、人工筋肉のチューブの劣化や破損の予兆を事前に検出可能にする必要がある。

【0006】

そこで、本開示は、液体が供給される人工筋肉のチューブの劣化や破損の予兆を事前に検出可能にすることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の液体供給装置は、内部に液体が供給されると共に前記内部の液圧の上昇に応じて径方向に膨張するチューブを含む人工筋肉に前記液体を供給する液体供給装置であって、蛍光物質が混入された前記液体を前記チューブの前記内部に供給するものである。

【0008】

本開示の液体供給装置は、人工筋肉のチューブを径方向に膨張させながら軸方向に収縮させるべく、蛍光物質が混入された液体を当該チューブの内部に供給するものである。これにより、人工筋肉に対して外側から比較的長い波長をもった紫外光であるブラックライトを照射すれば、劣化により薄肉化したチューブの一部や、破断に至っていない亀裂が生じているチューブの一部等の周辺の液体に含まれる蛍光物質からの光（蛍光）を外部から確認することができる。この結果、本開示の液体供給装置によれば、人工筋肉に対して外側からブラックライトを照射して蛍光物質からの光の有無を確認することで、人工筋肉のチューブの劣化や破損の予兆を事前に精度よく検出することが可能となる。

【0009】

本開示の人工筋肉は、内部に液体が供給されると共に前記内部の液圧の上昇に応じて径方向に膨張するチューブを含む人工筋肉において、前記チューブの少なくとも外表面上に形成された蛍光物質を含む発光層を含むものである。

【0010】

本開示の人工筋肉に比較的長い波長をもった紫外光であるブラックライトを照射した際には、劣化により薄肉化したチューブの一部や、チューブに生じた破断に至っていない亀裂等の周辺における発光層の発光状態が正常部分とは異なることになる。従って、本開示の人工筋肉では、当該人工筋肉に対して外側からブラックライトを照射して発光層の発光状態を確認することで、チューブの劣化や破損の予兆を事前に精度よく検出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】本開示の液体供給装置から液体が供給される人工筋肉の検査手順を説明するための模式図である。

【図6】本開示の液人工筋肉の検査手順を説明するための模式図である。

【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（一組の）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、タンク１１内に貯留される作動油Ｏｆには、比較的長い波長（例えば、３１５－４００ｎｍ）をもった紫外光であるブラックライトの照射に応じて発光する例えばナフタルイミド系添加剤といった蛍光物質（蛍光剤）ＦＡが混入されている（図３参照）。また、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（調圧装置すなわち液体調整部）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Ｏｆ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Ｏｆ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１４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Ｏｆ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Ｏｆ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Ｏｆ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Ｏｆ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Ｏｆ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Ｏｆ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、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）、制御装置１００は、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】

続いて、図５を参照しながら、ロボット装置１における各液圧アクチュエータ（人工筋肉）Ｍの検査手順について説明する。

【0038】

ロボット装置１の各液圧アクチュエータＭの検査は、ロボット装置１（ロボットアーム２）の動作停止時あるいは作動中に行われる。検査に際して、各液圧アクチュエータＭのチューブＴの内部には、上述の蛍光物質ＦＡを含む作動油Ｏｆが当該チューブＴの内周面の概ね全体に接触する程度に供給されていればよい。また、チューブＴ内の油圧は、対応するアーム３等を回動させることができる程度まで高められる必要はない。そして、図５に示すように、各液圧アクチュエータＭの全体に対してブラックライト照射装置５０から比較的長い波長をもった紫外光であるブラックライト（紫外光）ＢＬを照射する。更に、カメラ（撮像装置）５５により各液圧アクチュエータＭのブラックライトＢＬが照射された部分を順次撮像して複数の検査画像データを得る。

【0039】

このように、チューブＴの内部に蛍光物質ＦＡを含む作動油Ｏｆが供給された状態で、液圧アクチュエータＭに対して外側からブラックライトＢＬを照射すれば、劣化により薄肉化されたチューブＴの一部あるいは破断に至っていない亀裂が生じているチューブＴの一部等である劣化部Ｔｄの周辺の作動油Ｏｆに含まれる蛍光物質ＦＡからの光（蛍光）を編組スリーブＳ越しに外部から確認することができる。従って、液体供給装置１０を含むロボット装置１では、上述のカメラ（撮像装置）５５により取得された複数の検査画像データを用いて蛍光物質ＦＡからの光の有無を確認することで、各液圧アクチュエータＭのチューブＴの劣化や破損の予兆を事前に精度よく検出することが可能となる。

【0040】

また、カメラ（撮像装置）５５により取得された複数の検査画像データに画像処理を施して蛍光物質ＦＡからの光（蛍光）が確認されたか否かを判定することで、チューブＴの劣化や破損の予兆の検出精度をより向上させることができる。ただし、液圧アクチュエータＭの検査に際しては、必ずしもカメラ５５等の撮像装置により当該液圧アクチュエータＭのブラックライトＢＬが照射された部分を撮像する必要はない。すなわち、液圧アクチュエータＭのブラックライトＢＬが照射された部分を編組スリーブＳ越しに外部から作業員の目視により確認して、チューブＴの劣化や破損の予兆の有無を判別してもよい。

【0041】

図６は、上記ロボット装置１に適用され得る本開示の人工筋肉としての他の液圧アクチュエータＭｘを示す概略構成図である。同図に示す液圧アクチュエータＭｘでは、チューブＴｘの外周面（外表面）上に紫外光であるブラックライトＢＬの照射に応じて発光する蛍光物質（蛍光剤）を含む発光層ＦＬが形成されている。発光層ＦＬは、チューブＴの外周面に蛍光塗料を塗布することに形成されたものであってもよく、チューブＴｘの外周面に蛍光物質を含む樹脂等を成膜することにより形成されたものであってもよい。また、チューブＴｘの全体が蛍光物質を含む素材により形成されてもよい。そして、液圧アクチュエータＭｘには、作動流体として、蛍光物質を含まない一般的な作動油Ｏが液体供給装置１０から供給される。

【0042】

液圧アクチュエータＭｘの検査も、ロボット装置１（ロボットアーム２）の動作停止時あるいは作動中に行われる。この場合も、各液圧アクチュエータＭｘのチューブＴｘの内部には、作動油Ｏが当該チューブＴｘの内周面の概ね全体に接触する程度に供給されていればよい。また、チューブＴｘ内の油圧は、対応するアーム３等を回動させることができる程度まで高められる必要はない。そして、図６に示すように、液圧アクチュエータＭｘの全体に対してブラックライト照射装置５０からブラックライトＢＬを照射する。更に、カメラ（撮像装置）５５により各液圧アクチュエータＭｘのブラックライトＢＬが照射された部分を順次撮像して複数の検査画像データを得る。

【0043】

かかる液圧アクチュエータＭｘでは、劣化により薄肉化されたチューブＴの一部あるいは破断に至っていない亀裂が生じているチューブＴの一部等である劣化部Ｔｄの周辺で、発光層ＦＬの表面形状に変化を生じて当該発光層ＦＬの外周面における単位面積当たりの蛍光物質の量が減少（変化）する。これにより、チューブＴｘに劣化部Ｔｄが存在している場合、ブラックライトＢＬの照射に応じた劣化部Ｔｄ周辺における発光層ＦＬの発光状態が正常部分とは異なることになる。従って、液圧アクチュエータＭｘを含むロボット装置１では、カメラ（撮像装置）５５により取得された複数の検査画像データを用いて発光層ＦＬの発光状態を確認することで、液圧アクチュエータＭｘのチューブＴｘの劣化や破損の予兆を事前に精度よく検出することが可能となる。

【0044】

また、カメラ（撮像装置）５５により取得された複数の検査画像データに画像処理を施して発光層ＦＬの発光状態が変化している部分の存否を判定することで、チューブＴｘの劣化や破損の予兆の検出精度をより向上させることができる。ただし、液圧アクチュエータＭｘの検査に際しても、必ずしもカメラ５５等の撮像装置により当該液圧アクチュエータＭｘのブラックライトＢＬが照射された部分を撮像する必要はない。すなわち、液圧アクチュエータＭｘのブラックライトＢＬが照射された部分を編組スリーブＳ越しに外部から作業員の目視により確認して、チューブＴｘの劣化や破損の予兆の有無を判別してもよい。

【0045】

以上説明したように、ロボット装置１の液体供給装置１０は、液圧アクチュエータＭのチューブＴを径方向に膨張させながら軸方向に収縮させるべく、蛍光物質ＦＡが混入された作動油（液体）Ｏｆを当該チューブＴの内部に供給するものである。

【0046】

これにより、液圧アクチュエータＭに対して外側から比較的長い波長をもった紫外光であるブラックライトＢＬを照射すれば、劣化により薄肉化したチューブＴの一部あるいは破断に至っていない亀裂が生じているチューブＴの一部等である劣化部Ｔｄの周辺の作動油Ｏｆに含まれる蛍光物質ＦＡからの光（蛍光）を編組スリーブＳ越しに外部から確認することができる。この結果、本開示の液体供給装置１０によれば、液圧アクチュエータＭに対して外側からブラックライトＢＬを照射して蛍光物質ＦＡからの光の有無を確認することで、当該液圧アクチュエータＭのチューブＴの劣化や破損の予兆を事前に精度よく検出することが可能となる。

【0047】

更に、液体供給装置１０は、蛍光物質ＦＡが混入された作動油Ｏｆを貯留するタンク１１と、当該タンク１１内の作動油Ｏｆを吸引して吐出するポンプ１３と、当該ポンプ１３からの作動油Ｏｆを調圧して各液圧アクチュエータＭに供給する第１および第２リニアソレノイドバルブ（液体調整部）１５１，５１２とを含む。これにより、人工筋肉としての液圧アクチュエータＭに供給される蛍光物質ＦＡを含む作動油Ｏｆを実圧が目標圧力Ｐｔａｇ１（ｉ），Ｐｔａｇ２（ｉ）になるように精度よく調圧することが可能となる。

【0048】

ただし、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Ｏｆ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。

【0049】

また、本開示の人工筋肉としての液圧アクチュエータＭｘは、内部に蛍光物質を含まない作動油Ｏが供給されると共に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Ｔｘを含み、チューブＴｘの少なくとも外表面上に蛍光物質を含む発光層ＦＬが形成されたものである。

【0050】

かかる液圧アクチュエータＭｘに比較的長い波長をもった紫外光であるブラックライトＢＬを照射した際には、劣化により薄肉化したチューブＴｘの一部あるいは破断に至っていない亀裂が生じているチューブＴｘの一部等である劣化部Ｔｄの周辺における発光層ＦＬの発光状態が正常部分とは異なることになる。従って、液圧アクチュエータＭｘに対して外側からブラックライトＢＬを照射して発光層ＦＬの発光状態を確認することで、チューブＴｘの劣化や破損の予兆を事前に精度よく検出することが可能となる。

【0051】

なお、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，Ｍｘ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，Ｔｘと、当該チューブＴ，Ｔｘ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，Ｍｘ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。

【0052】

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。更に、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。また、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。

【0053】

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】

【0054】

本開示の発明は、人工筋肉や当該人工筋肉に液体を供給する液体供給装置の製造産業等において利用可能である。

【符号の説明】

【0055】

１０ 液体供給装置、１１ タンク、１３ ポンプ、１５１ 第１リニアソレノイドバルブ（液体調整部）、１５２ 第２リニアソレノイドバルブ（液体調整部）、５０ ブラックライト照射装置、５５ カメラ、ＡＭ１ 第１の人工筋肉、ＡＭ２ 第２の人工筋肉、ＢＬ ブラックライト、ＦＡ 蛍光物質、ＦＬ 発光層、Ｍ，Ｍｘ 液圧アクチュエータ（人工筋肉）、Ｓ 編組スリーブ、Ｔ，Ｔｘ チューブ、Ｔｄ 劣化部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】