ホーム > 特許ランキング > 国立大学法人東京工業大学
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2023029240
(43)【公開日】2023-03-03
(54)【発明の名称】形状適応機構及び形状適応装置
(51)【国際特許分類】
G09F 9/00 20060101AFI20230224BHJP
B25J 9/22 20060101ALI20230224BHJP
B25J 17/00 20060101ALI20230224BHJP
H04N 5/70 20060101ALI20230224BHJP
【ＦＩ】
G09F9/00 351
B25J9/22 Z
B25J17/00 L
H04N5/70 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022116483
(22)【出願日】2022-07-21
(31)【優先権主張番号】P 2021135072
(32)【優先日】2021-08-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(72)【発明者】
【氏名】武田 行生
(72)【発明者】
【氏名】安東 零司
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 滋規
(72)【発明者】
【氏名】菅原 雄介
(72)【発明者】
【氏名】田岡 祐樹
(72)【発明者】
【氏名】干場 功太郎
【テーマコード（参考）】
3C707
5C058
5G435
【Ｆターム（参考）】
3C707AS01
3C707BS18
3C707DS02
3C707FS10
3C707HT11
3C707MT08
3C707NS10
3C707NS12
3C707NS17
5C058AA12
5C058AB06
5C058BA35
5G435EE13
5G435EE14
(57)【要約】
【課題】曲面形状だけでなく平面形状も出力可能な形状適応機構、及び該機構を備えた形状適応装置の提供。
【解決手段】形状適応機構は、互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数のシザー機構（１２、１２ｃ）を含み、シザー機構の各々は、互いに鏡面対称である第１リンク（１８、１８ｃ）及び第２リンク（２０、２０ｃ）を有し、第１リンク及び第２リンクの各々は所定の角度で屈曲する屈曲点（Ａ、Ｄ）を有し、該屈曲点において互いに回転可能に連結され、各リンクにおいて屈曲点から該リンクの両端までの長さ（ａ、ｂ）は互いに異なる。
【選択図】図３
【解決手段】形状適応機構は、互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数のシザー機構（１２、１２ｃ）を含み、シザー機構の各々は、互いに鏡面対称である第１リンク（１８、１８ｃ）及び第２リンク（２０、２０ｃ）を有し、第１リンク及び第２リンクの各々は所定の角度で屈曲する屈曲点（Ａ、Ｄ）を有し、該屈曲点において互いに回転可能に連結され、各リンクにおいて屈曲点から該リンクの両端までの長さ（ａ、ｂ）は互いに異なる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転対偶によって連結された複数のリンクを有し、曲面及び平面の双方を出力可能な形状適応機構。
【請求項2】
互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数のシザー機構を含み、
前記複数のシザー機構の各々は、互いに鏡面対称である第１リンク及び第２リンクを有し、
前記第１リンク及び前記第２リンクの各々は所定の角度で屈曲する屈曲点を有し、該屈曲点において互いに回転可能に連結され、
各リンクにおいて前記屈曲点から該リンクの両端までの長さは互いに異なる、請求項１に記載の形状適応機構。
前記複数のシザー機構の各々は、互いに鏡面対称である第１リンク及び第２リンクを有し、
前記第１リンク及び前記第２リンクの各々は所定の角度で屈曲する屈曲点を有し、該屈曲点において互いに回転可能に連結され、
各リンクにおいて前記屈曲点から該リンクの両端までの長さは互いに異なる、請求項１に記載の形状適応機構。
【請求項3】
隣接するシザー機構の間に配置されたＴ字リンク機構を有し、該Ｔ字リンク機構は、
隣接するシザー機構の一方の第１リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第２リンクの端部との間に連結される第１板状リンクと、
隣接するシザー機構の一方の第２リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第１リンクの端部との間に連結される第２板状リンクと、
前記第２板状リンクに接続されるとともに、前記第１板状リンクに対して一方向に変位可能な棒状リンクと、を有する、請求項２に記載の形状適応機構。
隣接するシザー機構の一方の第１リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第２リンクの端部との間に連結される第１板状リンクと、
隣接するシザー機構の一方の第２リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第１リンクの端部との間に連結される第２板状リンクと、
前記第２板状リンクに接続されるとともに、前記第１板状リンクに対して一方向に変位可能な棒状リンクと、を有する、請求項２に記載の形状適応機構。
【請求項4】
前記棒状リンクは、
前記第２板状リンクから、隣接するシザー機構の一方の第１リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第２リンクの端部とを結ぶ直線に垂直な方向に延び、隣接するシザー機構の一方の第２リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第１リンクの端部とを結ぶ直線に垂直な方向について、前記第１板状リンクに対して相対移動可能に構成される、請求項３に記載の形状適応機構。
前記第２板状リンクから、隣接するシザー機構の一方の第１リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第２リンクの端部とを結ぶ直線に垂直な方向に延び、隣接するシザー機構の一方の第２リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第１リンクの端部とを結ぶ直線に垂直な方向について、前記第１板状リンクに対して相対移動可能に構成される、請求項３に記載の形状適応機構。
【請求項5】
隣接するシザー機構の一方の第２リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第１リンクの端部との間に連結され、前記２つの端部間の距離を弾性的に変更可能な弾性並進要素をさらに有する、請求項２に記載の形状適応機構。
【請求項6】
前記弾性並進要素は、
隣接するシザー機構の一方の第２リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第１リンクの端部との間に連結され、一方向に変位可能な直動機構と、
前記直動機構に接続され、外力に応じて弾性変形可能な弾性部材と、を有する、請求項５に記載の形状適応機構。
隣接するシザー機構の一方の第２リンクの端部と、隣接するシザー機構の他方の第１リンクの端部との間に連結され、一方向に変位可能な直動機構と、
前記直動機構に接続され、外力に応じて弾性変形可能な弾性部材と、を有する、請求項５に記載の形状適応機構。
【請求項7】
第１のリンクと、
第１の回転対偶によって前記第１のリンクの一端に回転可能に連結された第２のリンクと、
第２の回転対偶によって前記第１のリンクの他端に回転可能に連結された第３のリンクと、
第３の回転対偶によって前記第２のリンクに対して回転可能に連結された第４のリンクと、
第４の回転対偶によって前記第３のリンクに対して回転可能に連結された第５のリンクと、
前記第１のリンクの中央に対して前記第１のリンクの長手方向に垂直に延びるように固定された第６のリンクと、
前記第６のリンクに対してその長手方向に変位可能に連結された直進対偶と、前記直進対偶が連結され、かつ前記第４のリンクが第５の回転対偶によって回転可能に連結され、かつ前記第５のリンクが第６の回転対偶によって回転可能に連結された連結部材と、を含む基本機構を有する、請求項１に記載の形状適応機構。
第１の回転対偶によって前記第１のリンクの一端に回転可能に連結された第２のリンクと、
第２の回転対偶によって前記第１のリンクの他端に回転可能に連結された第３のリンクと、
第３の回転対偶によって前記第２のリンクに対して回転可能に連結された第４のリンクと、
第４の回転対偶によって前記第３のリンクに対して回転可能に連結された第５のリンクと、
前記第１のリンクの中央に対して前記第１のリンクの長手方向に垂直に延びるように固定された第６のリンクと、
前記第６のリンクに対してその長手方向に変位可能に連結された直進対偶と、前記直進対偶が連結され、かつ前記第４のリンクが第５の回転対偶によって回転可能に連結され、かつ前記第５のリンクが第６の回転対偶によって回転可能に連結された連結部材と、を含む基本機構を有する、請求項１に記載の形状適応機構。
【請求項8】
前記基本機構を複数備え、第１の基本機構の前記第１のリンクの中央に設けられた回転対偶に、第２の基本機構の前記第４のリンクが回転可能に連結される、請求項７に記載の形状適応機構。
【請求項9】
互いに離隔配置された第１のリンク及び第２のリンクと、
第１の回転対偶によって前記第１のリンクの一端に回転可能に一端が連結された第３のリンクと、
第２の回転対偶によって前記第２のリンクの一端に回転可能に一端が連結されるとともに、第３回転対偶によって前記第３のリンクの中央に対して回転可能に中央が連結された第４のリンクと、
第４の回転対偶によって前記第３のリンクの他端に連結され、かつ第５の回転対偶によって前記第２のリンクの一端から垂直に延びる第５の直線状リンクに回転可能に連結された第６の直線状リンクと、
第６の回転対偶によって前記第４のリンクの他端に連結され、かつ第７の回転対偶によって前記第１のリンクの一端から垂直に延びる第７のリンクに回転可能に連結された第８の直線状リンク３３２と、を含む基本機構を有する、請求項１に記載の形状適応機構。
第１の回転対偶によって前記第１のリンクの一端に回転可能に一端が連結された第３のリンクと、
第２の回転対偶によって前記第２のリンクの一端に回転可能に一端が連結されるとともに、第３回転対偶によって前記第３のリンクの中央に対して回転可能に中央が連結された第４のリンクと、
第４の回転対偶によって前記第３のリンクの他端に連結され、かつ第５の回転対偶によって前記第２のリンクの一端から垂直に延びる第５の直線状リンクに回転可能に連結された第６の直線状リンクと、
第６の回転対偶によって前記第４のリンクの他端に連結され、かつ第７の回転対偶によって前記第１のリンクの一端から垂直に延びる第７のリンクに回転可能に連結された第８の直線状リンク３３２と、を含む基本機構を有する、請求項１に記載の形状適応機構。
【請求項10】
前記基本機構を複数備え、第１の基本機構の前記第４の回転対偶に回転可能に連結された第９のリンクと、
第２の基本機構の前記第６の回転対偶に回転可能に連結された、前記第９のリンクと同じ長さの第１０のリンクと、
前記第２のリンクの中央に対して前記第２のリンクの長手方向に垂直に延びるように固定された第１１のリンクと、
前記第１１のリンクに対してその長手方向に変位可能に連結された直進対偶と、
前記直進対偶が固定され、かつ、前記第９のリンク及び前記第１０のリンクがそれぞれ第８の回転対偶及び第９の回転対偶によって回転可能に連結された連結部材と、を有する、請求項９に記載の形状適応機構
第２の基本機構の前記第６の回転対偶に回転可能に連結された、前記第９のリンクと同じ長さの第１０のリンクと、
前記第２のリンクの中央に対して前記第２のリンクの長手方向に垂直に延びるように固定された第１１のリンクと、
前記第１１のリンクに対してその長手方向に変位可能に連結された直進対偶と、
前記直進対偶が固定され、かつ、前記第９のリンク及び前記第１０のリンクがそれぞれ第８の回転対偶及び第９の回転対偶によって回転可能に連結された連結部材と、を有する、請求項９に記載の形状適応機構
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか１項に記載の形状適応機構と、
前記形状適応機構の両端をそれぞれ把持する複数の把持部と、
前記複数の把持部間の距離を変更可能な可動部と、を有する形状適応装置。
前記形状適応機構の両端をそれぞれ把持する複数の把持部と、
前記複数の把持部間の距離を変更可能な可動部と、を有する形状適応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、広くは形状適応機構に関し、特には、柔軟性ディスプレイを平面及び曲面の双方に取付ける用途等に適用可能な形状適応装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、表示装置の大型化や多様化に伴い、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ等の、大面積で柔軟性を有する薄膜状電子デバイスを、円柱等の曲面に固定して使用する技術が知られている。これに関連する従来技術として、円筒の表面に複数の可撓性表示パネルを固定して、環状の表示領域を形成する技術が開示されている（例えば特許文献１を参照）。
【0003】
また可撓性のディスプレイを、しわや断裂を生じさせずに曲面に対して固定する技術も提唱されている。例えば特許文献２には、可撓性を有する基板と、基板上に配置された複数の発光素子とを備え、発光素子の下方に位置する基板の第１領域の剛性を、該基板の第１領域以外の第２領域の剛性より大きくして、３次元曲面形状に形成可能な有機ＥＬ表示パネルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－０７３５０４号公報
【特許文献2】特開２０１７－１９１１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
有機ＥＬディスプレイ等の大面積で柔軟性を有する薄膜状電子デバイスを、曲率が比較的大きい曲面（対象物）に均一に取り付ける技術が求められている。これを実現するために、対象物の曲率に応じて変形可能な形状適応機構と、該形状適応機構に設けた静電吸着モジュール等のディスプレイ把持手段とを組み合わせた装置が研究・開発されている。
【0006】
このような装置では、該装置が出力する形状（すなわちディスプレイの形状）と、対象物の形状とのずれが所定の許容誤差以内であることが求められる。ここで上記把持手段自体に誤差吸収機能を持たせることも可能ではあるが、一定量を超える誤差については把持手段だけでは吸収できず、ディスプレイの好適な取付けが困難となる。
【0007】
また形状適応機構については、より広範な用途に適用できるようにすべく、曲面形状だけでなく、完全な平面形状も出力できることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一態様は、互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数のシザー機構を含む形状適応機構であって、前記複数のシザー機構の各々は、互いに鏡面対称である第１リンク及び第２リンクを有し、前記第１リンク及び前記第２リンクの各々は所定の角度で屈曲する屈曲点を有し、該屈曲点において互いに回転可能に連結され、各リンクにおいて前記屈曲点から該リンクの両端までの長さは互いに異なる、形状適応機構である。
【0009】
本開示の他の態様は、上記一態様に係る形状適応機構と、前記形状適応機構の両端をそれぞれ把持する複数の把持部と、前記複数の把持部間の距離を変更可能な可動部と、を有する形状適応装置である。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、一対のリンクからなるシザー機構を複数連結した構造において、一対のリンクが互いに鏡面対称でかつ、各リンクにおいて屈曲点から両端までの距離が異なるようにしたことにより、曲面だけでなく完全な直線形状も出力可能な形状適応機構、及び該形状適応機構を備えた形状適応装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１実施例に係る形状適応装置の概略斜視図である。
【図3】第１実施例に係るシザー機構の模式図である。
【図4】下に凸のシザー機構の模式図である。
【図5】上に凸のシザー機構の模式図である。
【図9】下に凸でかつ下向きに屈曲するシザー機構によって出力される曲線の例を示す図である。
【図10】下に凸でかつ上向きに屈曲するシザー機構によって出力される曲線の例を示す図である。
【図11】上に凸でかつ下向きに屈曲するシザー機構によって出力される曲線の例を示す図である。
【図12】上に凸でかつ上向きに屈曲するシザー機構によって出力される曲線の例を示す図である。
【図13】比較例に係る形状適応装置の模式図である。
【図17】シザー機構におけるリンク間の干渉を説明する図である。
【図18】第２実施例に係る形状適応装置の概略斜視図である。
【図19】第２実施例に係る形状適応装置を構成するシザー機構の斜視図である。
【図22】第２実施例に係る形状適応装置において、出力半径が２００ｍｍである例を示す図である。
【図23】第２実施例に係る形状適応装置において、出力半径が最小である例を示す図である。
【図24】第３実施例に係る形状適応装置を示す模式図である。
【図25】第３実施例に係る形状適応機構の両端の間の距離を求める処理の一例を示すフローチャートである。
【図26】第３実施例に係る形状適応装置の出力形状の一例を示す図である。
【図27】第３実施例に係る形状適応装置の出力形状の他の例を示す図である。
【図28】形状適応装置に吸着デバイスを付与した例を示す概略図である。
【図29】第４実施例に係る形状適応装置を示す概略図である。
【図31】第４実施例に係る基本機構の模式図である。
【図33】第５実施例に係る基本機構の模式図である。
【図35】第５実施例に係る基本機構の基本的概念を示す模式図である。
【図36】第５実施例に係る基本機構の基本的概念を示す模式図である。
【図37】第５実施例に係る基本機構の模式図である。
【図39】第１実施例において装置の両端距離と内側曲率半径との関係を示すグラフである。
【図40】第４実施例において装置の両端距離と内側曲率半径との関係を示すグラフである。
【図41】第５実施例において装置の両端距離と内側曲率半径との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
（第１実施例）
図１は、第１実施例に係る形状適応装置１０の概略構成を示す。形状適応装置１０は、互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数のシザー機構１２を含む形状適応機構と、複数のシザー機構１２のうち、両端のシザー機構１２ａ、１２ｂをそれぞれ把持する複数（ここでは２つ）の把持部（ロボットハンド等）１４ａ、１４ｂと、把持部間の距離（把持部１４ａに対する把持部１６ｂの相対位置）を変更可能な可動部（ロボットアーム等）１６ａ、１６ｂとを有する。つまりロボットアーム１６ａ、１６ｂは、シザー機構１２ａ、１２ｂ間の距離を可変とする能動対偶（後述する図２４の参照符号１９に相当）として作用する。
図１は、第１実施例に係る形状適応装置１０の概略構成を示す。形状適応装置１０は、互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数のシザー機構１２を含む形状適応機構と、複数のシザー機構１２のうち、両端のシザー機構１２ａ、１２ｂをそれぞれ把持する複数（ここでは２つ）の把持部（ロボットハンド等）１４ａ、１４ｂと、把持部間の距離（把持部１４ａに対する把持部１６ｂの相対位置）を変更可能な可動部（ロボットアーム等）１６ａ、１６ｂとを有する。つまりロボットアーム１６ａ、１６ｂは、シザー機構１２ａ、１２ｂ間の距離を可変とする能動対偶（後述する図２４の参照符号１９に相当）として作用する。
【0013】
可動部１６ａ、１６ｂは１台のロボットが有するものでもよいし、２台のロボットにそれぞれ設けられてもよい。また可動部１６ａ、１６ｂを有するロボット（図示せず）は、プロセッサ等を備えたロボット制御装置（図示せず）によって制御される。
【0014】
図２は、図１のシザー機構１２の各々の構造例を示し、図３は隣接する２つのシザー機構１２、１２ｃを模式的に示す。シザー機構１２は、一対のリンク１８、２０（以降、第１リンク１８、第２リンク２０とも称する）を有し、各リンクは所定の角度（図示例では鈍角）で屈曲する屈曲点を有し、屈曲点から両端までの長さａ及びｂは互いに異なる（ここではａ＜ｂ）。第１リンク１８及び第２リンク２０は、それらの屈曲点において、回転対偶（ジョイント）Ａによって互いに回転可能に連結される。また第１リンク１８の端部は、シザー機構１２ｃを構成する一対のリンク１８ｃ、２０ｃ（以降、第１リンク１８ｃ、第２リンク２０ｃとも称する）の一方（ここではリンク２０ｃ）の端部に、回転対偶Ｂによって互いに回転可能に接続され、同様にリンク２０の端部は、リンク１８ｃの端部に、回転対偶Ｃによって互いに回転可能に接続される。なおリンク１８ｃ、２０ｃは、それらの屈曲点において、回転対偶Ｄによって互いに回転可能に連結される。
【0015】
第１リンク１８と第２リンク２０とは鏡面対称（勝手違い）の関係にあり、具体的には以下の式（１）を満たす。但し、上述のようにａ＜ｂであり、かつ|α|＜βである。
【0016】
【数1】
【0017】
図４は、式（１）を満たすリンク１８、２０の一例を示す図であり、αが正（α＞０）である場合を示す。また上述のように、リンク１８はリンク２０と対称である。このように互いに対称でかつα＞０であるシザー１２を、ここでは便宜上、「下に凸のシザー」と称する。
【0018】
図５－６は、図４の変形例を示し、具体的には式（１）を満たすリンク１８′、２０′からなるシザー機構１２′を示す。シザー機構１２′は、リンク１８′、２０′が鋭角に屈曲している点、換言すればαが負（α＜０）である点でシザー機構１２と異なり、他は同様でよい。このように互いに対称でかつα＜０であるシザー１２′を便宜上、「上に凸のシザー」と称する。
【0019】
ここでは、下に凸のシザー機構１２について、剛体の回転・並進運動を６次元ベクトルで表すスクリュー理論を用いた運動解析を行う。先ず、図７に示すように、４本のリンク１８、２０、１８ｃ、２０ｃと、４つの回転対偶Ａ－Ｄとで形成されるループ、具体的には時計回りのループ１と反時計回りのループ２を考える。
【0020】
ここでは図７に示すように対偶Ｄ（Pe）を出力節の参照点とし、その出力節速度をＶPe（＝（ωx ωy ωz ｖx ｖy ｖz）T）で表すとする。また各回転対偶（joint screw）の速度成分＄i,jは、以下の式（２）で表される。
【0021】
【数2】
【0022】
次にループｉにおいて、各対偶の速度成分＄i,jとの相反積（reciprocal product）が０となるreciprocal screw ＄R,i,jを、次式（３）を用いて導出する。但し、reciprocal screw ＄R,i,jの数は、joint screw ＄i,jの数を６から減じた数である。
【0023】
【数3】
【0024】
２つのループから求まる＄R,i,jは運動の拘束を表し、具体的には次式（４）のようになる。
【0025】
【数4】
【0026】
式（２）－（４）から、ループ１及び２についての運動解析の結果は、それぞれ以下の式（５）及び（６）のようになる。なお式（５）のｍは、＄R,1,4のノルムを１にするための係数であり、同様に式（６）のｎは、＄R,2,4のノルムを１にするための係数である。
【0027】
【数5】
【0028】
【数6】
【0029】
シザー機構の自由度は、独立な＄R,i,jの数を６から減じた数である。式（５）、（６）は、独立な＄R,i,jの数は５つであることを示すので、シザー機構の自由度は１となる。すなわち、式（５）及び（６）における＄R,1,1（＝＄R,2,1）、＄R,1,2（＝＄R,2,2）及び＄R,1,3（＝＄R,2,3）の値から、出力節速度ＶPe（＝（ωx ωy ωz ｖx ｖy ｖz）T）におけるωx，ωy，ｖzはいずれもゼロである条件が得られ、このことは、機構の運動はｘｙ平面内であることを示す。また＄R,1,4及び＄R,2,4は、ｘｙ平面内における運動の様子を表す。
【0030】
次にシザー機構のｘｙ平面内での運動について検討する。対偶Ｄ（Pe）の出力節速度ＶPe（＝（ωx ωy ωz ｖx ｖy ｖz）T）について、以下の式（７）が成り立つ。
【0031】
【数7】
【0032】
図８は、式（７）に基づく各出力節の速度を表す。式（７）及び図８から、出力速度は、リンク間の相対姿勢を変えながら各シザーで異なる点に向かう直線方向となり、機構全体の運動としては、円弧形状が出力可能な１自由度の運動となる。すなわち、図１に示した機構において、両端のシザー１２ａと１２ｂとの距離（ハンド１４ａと１４ｂとの距離）を決定すれば、一義的に定まった曲率の円弧形状が出力される。但し第１実施例では、ａ＞ｂでかつ鏡面対称のリンクからなるシザーを使用することで、曲率が無限大の曲線、すなわち図１に示すような直線形状も出力することができる。
【0033】
なお上記解析は下に凸のシザーについて行ったが、上に凸のシザーについても同様の解析により、円弧及び直線が出力可能であることがわかる。
【0034】
図９－１２は、シザー機構からなる形状適応機構のバリエーションを説明する。先ず図９に示す機構では、上述の下に凸のシザー１２を下向きに屈曲させており、それぞれのシザーの対偶Ｃに相当する複数の位置が、出力形状としての円弧２２を表す。同様に、図１０に示す機構では、下に凸のシザー１２を上向きに屈曲させており、それぞれのシザーの対偶Ａ、Ｄに相当する複数の位置が、出力形状としての円弧２４を表す。
【0035】
図１１に示す機構では、上述の上に凸のシザー１２′を下向きに屈曲させており、それぞれのシザーの対偶Ｃに相当する複数の位置が、出力形状としての円弧２２′を表す。同様に、図１２に示す機構では、上述の上に凸のシザー１２′を上向きに屈曲させており、それぞれのシザーの対偶Ａ、Ｄに相当する複数の位置が、出力形状としての円弧２４′を表す。
【0036】
図９－１２のいずれの機構も、凸の方向や屈曲方向に依らず、直線形状と曲線（円弧）形状の双方を出力することができる。またいずれの機構も、図１におけるシザー１２ａと１２ｂとの間の距離（ロボットハンド１４ａと１４ｂとの間の距離）を変更することで、中心点、半径及び中心角が可変の円弧を出力することができる。
【0037】
図１３は、比較例として、曲線形状を出力可能な形状適応装置１００を示す。形状適応装置１００は、互いに同一構造を有しかつ直列的に配置・連結された複数のシザー機構１０２と、複数のシザー機構１０２のうち、両端のシザー機構１０２ａ、１０２ｂをそれぞれ把持するロボットハンド１０４ａ、１０４ｂを備えたロボットアーム１０６ａ、１０６ｂとを有する。ここではロボットアーム１０６ａ、１０６ｂは、シザー機構１０２ａ、１０２ｂ間の距離Ｌinを可変とする能動対偶１０９として作用する。
【0038】
図１４は、隣接する２つのシザー機構１０２、１０２ｃを模式的に示す。シザー機構１０２は、一対のリンク１０８、１１０を有し、各リンクはその中央にて所定の角度（図示例では鈍角）で屈曲しており、該中央から両端までの長さａ及びｂは互いに等しい。またリンク１０８とリンク１１０の形状・寸法は互いに同一であり、それらの中央（屈曲点）において、回転対偶（ジョイント）Ａによって互いに回転可能に連結される。またリンク１０８の端部は、シザー機構１０２ｃを構成する一対のリンク１０８ｃ、１１０ｃの一方（ここではリンク１１０ｃ）の端部に、回転対偶Ｂによって互いに回転可能に接続され、同様にリンク１１０の端部は、リンク１０８ｃの端部に、回転対偶Ｃによって互いに回転可能に接続される。なおリンク１０８ｃ、１１０ｃは、それらの中央（屈曲点）において、回転対偶Ｄによって互いに回転可能に連結される。
【0039】
図１５－１６は、シザー機構１０２における運動解析を示す。ここでは対偶Ｄ（Pe）を出力節の参照点とし、その出力節速度ＶPe（＝（ωx ωy ωz ｖx ｖy ｖz）T）について、以下の式（８）が成り立つ。
【0040】
【数8】
【0041】
式（８）は、シザー機構１０２の対偶Ｄの出力速度の方向は、シザー機構１０２の姿勢によらず、同一の点Ｏを通過する直線Ｌで表されることを示す。つまりシザー機構１０２では、ωｚがゼロであることからもわかるように、出力節Ｄの出力速度は機構の姿勢によらず同一点を通過する直線方向となるので、出力節の出力形状は１自由度、より具体的にはｘｙ平面内の円弧となり、完全な直線形状は実現できない。よって例えば、シザー機構の対偶Ｃの位置に吸着ハンド等の把持手段を設け、該把持手段によって柔軟性ディスプレイを把持した場合、柔軟性ディスプレイを曲面状に変形させることはできても、完全な平面にすることはできない。
【0042】
これに対し、第１実施例に係る形状適応装置は、式（７）に示すようにωｚ（各リンク間の相対角速度）がゼロでない（∵ａ＜ｂ）ことと、鏡面対称となる構造を含むこととからもわかるように、ある曲線形状に加え、完全な直線形状も出力することができる。よって、例えば図９のシザー機構１２の対偶Ｃの位置に吸着ハンド等の把持手段を設け、該把持手段によって柔軟性ディスプレイを把持した場合、柔軟性ディスプレイを曲面状に変形させることもできるし、完全な平面にすることもできる。従って第１実施例によれば、平面状に載置されたディスプレイの両端を２つのロボットハンドで把持して、ロボットハンド間の距離を変更してディスプレイを曲面状に変形させた後に円柱等に取り付ける等、より広範な用途の装置を提供することができる。
【0043】
（第２実施例）
図１７は、シザー機構におけるリンク間の干渉の例を説明する。シザー１２、１２ｃを含む機構が、それぞれのリンク１８、２０が重なり合うように変形した場合、各リンクは現実には図２に示したように厚さ・幅を有するので、部位２６においてリンク同士が干渉し、所望の出力形状が得られない場合がある。
図１７は、シザー機構におけるリンク間の干渉の例を説明する。シザー１２、１２ｃを含む機構が、それぞれのリンク１８、２０が重なり合うように変形した場合、各リンクは現実には図２に示したように厚さ・幅を有するので、部位２６においてリンク同士が干渉し、所望の出力形状が得られない場合がある。
【0044】
そこで第２実施例では、図１に示した第１実施例のようにシザー１２と１２ｃを直接連結するのではなく、図１８に示す形状適応装置１０′のように、隣接するシザーの間にＴ字リンク機構２８を配置する。形状適応装置１０′の他の構成要素は図１の形状適応装置１０と同様でよいので、同様の構成要素には同じ参照符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【0045】
図１８－１９は、Ｔ字リンク機構２８の具体的構造例を示す。Ｔ字リンク機構２８は、シザー１２の第１リンク１８の端部（対偶Ｂ）とシザー１２ｃの第２リンク２０ｃの端部（対偶Ｂ′）とに回転可能に連結された第１板状リンク３０と、シザー１２の第２リンク２０の端部（対偶Ｃ）とシザー１２ｃの第１リンク１８ｃの端部（対偶Ｃ′）とに回転可能に連結された第２板状リンク３２と、第２板状リンク３２に接続されてＴ字リンクを構成するとともに、第１板状リンク３０に対して一方向（図２０では上下方向）に変位可能な棒状リンク３４とを有する。
【0046】
棒状リンク３４は、好ましくは第２板状リンク３２の中央に接続され、第１板状リンク３０に向けて直線Ｃ－Ｃ′に対して垂直方向に延びる。また棒状リンク３４は、第１板状リンク３０（好ましくは第１板状リンク３０の中央）に設けられた穴に挿入されて該穴内を摺動可能に構成される。なお穴の代わりに溝等を使用してもよいが、直動リンク３４は第１板状リンク３０に対して、直線Ｂ－Ｂ′に垂直な方向にのみ移動可能に構成される。
【0047】
第２実施例では、板状リンク３０、３２をシザー１２、１２ｃの対偶間に介在させることにより、対偶ＢとＢ′が互いに離隔配置され、さらに対偶ＣとＣ′が互いに離隔配置されるので、図１７を用いて説明したようなリンク間の干渉を防止することができる。一方、Ｔ字リンクの移動方向は一方向に規定されるので、形状適応機構全体としては、第１実施例と同様、円弧と直線の双方を出力することができる。なお直動リンク３４の長さｌh（図２０参照）には特段の制約はないが、板状リンク３０と３２との距離が最大となっても棒状リンク３４が板状リンク３０の穴から抜けないように、ｌh＞（ａ＋ｂ）であることが好ましい。
【0048】
図２１は、板状リンク３２の長さｌp（対偶Ｃ、Ｃ′間の距離）と、形状適応装置１０′が出力する出力形状としての円弧の最小曲率半径との関係を求めた計算結果を示すグラフである。なお計算の条件として、ここではａ、ｂ、θ、及びシザーの個数を、それぞれ３０ｍｍ、４０ｍｍ、（π／４）、及び１６とした。
【0049】
図２１から、板状リンク３２の長さｌpが大きいほど、最小曲率半径も大きくなることが判る。なおｌpには特段の制約はなく、形状適応装置としての用途や加工精度を考慮して適宜決定される。
【0050】
図２２は、図２１の計算に使用した条件の形状適応装置においてｌpを２０ｍｍとした場合の、内側曲率半径ｒinが２００ｍｍの円弧を出力しているときの状態を示し、図２３は、同じ形状適応装置が、内側曲率半径ｒinが最小（＝５２．９ｍｍ）である円弧を出力しているときの状態を示す。このように第２実施例に係る形状適応装置は、第１実施例と同様に曲率が可変の円弧形状及び直線形状を出力でき、かつシザー機構が変形したときのリンク間の干渉も防止することができる。
【0051】
なお図示例では、隣接するシザー間の全てにＴ字リンク機構２８を設けているが、本実施例はこれに限られない。このようなＴ字リンク機構は少なくとも１つあれば一定の効果があり、例えば、両端のシザー間の距離の変更（形状適応機構の変形）によって干渉が発生しやすいリンク間にのみＴ字リンク機構を設けてもよい。
【0052】
また形状適応装置１０′を柔軟性ディスプレイの取付装置として使用する場合、ディスプレイを保持するチャックモジュール等の吸着手段はシザー機構の任意の位置に取り付け可能である。但し加工のし易さ等の観点からは、例えば第２板状リンク３２の下面（棒状リンク３４が取り付けられている側の反対側）に設けられることが好ましい。
【0053】
（第３実施例）
上述の第１実施例及び第２実施例はいずれも、曲線形状及び直線形状の双方を出力可能であるが、曲線形状は基本的に円弧となる。そこで以下では、単純な円弧ではない複雑な曲線形状を出力できる第３実施例について説明する。
上述の第１実施例及び第２実施例はいずれも、曲線形状及び直線形状の双方を出力可能であるが、曲線形状は基本的に円弧となる。そこで以下では、単純な円弧ではない複雑な曲線形状を出力できる第３実施例について説明する。
【0054】
図２４は、第３実施例に係る形状適応装置１０″を示す模式図である。第３実施例は、図１に示した第１実施例において、少なくとも１つの弾性並進要素４０を有する。形状適応装置１０″の他の構成要素は図１の形状適応装置１０と同様でよいので、同様の構成要素には同じ参照符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【0055】
弾性並進要素４０は、シザー１２の対偶Ｂと、シザー１２に隣接するシザー１２ｃの対偶Ｂ′との間に配置され、直線Ｂ－Ｂ′の方向にのみ変位可能なシリンダ等の直動機構４２と、直動機構４２に接続されるとともに、把持部１４ａ、１４ｂ等によってシザー機構に作用する外力に応じて弾性変形可能な弾性部材（例えばバネ）４４とを有する。よって対偶ＢとＢ′との間の距離は可変であり、その距離は、形状適応装置１０″に作用する外力等に応じて一義的に定まる。
【0056】
形状適応装置１０″の自由度Ｆは、次式（９）から求めることができる。なお同式において、Ｎはリンクの個数、Ｊは対偶の個数、ｆiは各リンクの自由度を表す。
【0057】
【数9】
【0058】
例えば図２４のように、リンク数Ｎ、対偶数Ｊがそれぞれ３６、５１であり、かつ弾性並進要素４０を１つ有する機構では、自由度Ｆは３となる。このことは、両端のシザー間の距離Ｌinとその方向（アーム１６ａに対するアーム１６ｂの位置）の自由度が２であり、一方向に変位する弾性並進要素４０の自由度が１であることを意味する。よって弾性並進要素４０の個数に応じて自由度Ｆは変化する。
【0059】
図２５は、両端のシザー間に加えられるロボットアームの力ｆｅｘに対する距離Ｌinを求めるための処理の一例を示すフローチャートである。先ずステップＳ１において、出力すべき形状（曲率）に基づいて、シザー１２の２つのリンクが形成する角度θ１（図２４を参照）を設定する。
【0060】
次にステップＳ２において、直動機構４２の直動方向と対偶Ｂを含むリンクとがなす角度θ２と、弾性並進要素４０の長さｌとで表されるベクトルγ（＝（θ２，ｌ））の初期値γ0（＝（θ2,0，ｌ0））を与える。
【0061】
ステップＳ３－Ｓ６では、機構の入力を連続的に変化させ、仮想トルクＦｖ（＝（ｆｖ，τｖ））を含む静力学解析を行い、Ｆｖ(γ)＝０となる力学的釣り合い形状を求める。まず、ステップＳ３において変位解析を行い、角度θ１，γ０を入力としたときの機構の出力形状を導出する。次のステップＳ４では、その形状における静力学解析を行い、各対偶の対偶作用力及び仮想トルクＦｖを導出する。次にステップＳ５において、導出された仮想トルクＦｖが、十分に小さい閾値δＦｖ未満であるか否かを判定する。ここでＦｖが閾値δＦｖ以上である場合は、ステップＳ６における演算処理によってγを変化させて、ＦｖがδＦｖ未満となるまでステップＳ３以降を繰り返す。このようにして、機構の力学的な釣り合い形状を求めることができる。
【0062】
最後にステップＳ７において、釣り合い形状における各パラメータの値から、両端のシザー（両アーム）間の距離Ｌinが導出される。
【0063】
図２４の例では、形状適応装置１０″は、曲率が異なる２つの円弧が対偶Ｃで連結されてなる出力形状４６を出力する。よって第３実施例によれば、適当な個数の弾性並進要素４０を適当な位置に配置することで、より複雑な曲線形状を出力することができる。
【0064】
図２６－２７は、機構に対してロボットアームから与えられる力ｆｅｘが５Ｎであるという条件下で、図２５の演算処理によって得られる形状適応装置１０″の出力形状の例を示す。ここではａ、ｂ、形状適応機構が直線形状を出力しているときのβ（図４等を参照）、ｎ（シザーの個数）をそれぞれ３０ｍｍ、４０ｍｍ、（π／４）、１６とし、設計変数としてｌn（バネ４４の自然長）、ｋ（バネ定数）、ｎ1（弾性並進要素４０が、一端のシザー１２ａから数えて何番目のシザーに設けられているかを示す数）を用いた。
【0065】
図２６では、θ1、ｌn、ｋ、ｎ1がそれぞれ０．５ｄｅｇ、３０ｍｍ、６Ｎ／ｍｍ、８であるときにθ2、ｌ、Ｌinはそれぞれ１．４ｄｅｇ、２９．９ｍｍ、１４１ｍｍとなり、機構の出力形状と、そのときの入力長さとが導出される。また図２７では、θ1、ｌn、ｋ、ｎ1がそれぞれ０．７ｄｅｇ、２０ｍｍ、４Ｎ／ｍｍ、４であるときにθ2、ｌ、Ｌinはそれぞれ１．４２ｄｅｇ、２０．０ｍｍ、４５８ｍｍとなる。このように、弾性並進要素４０の位置及びバネ特性によって出力形状を大きく変えることができる。
【0066】
なお上述の第１－第３実施例の特徴は、適宜組み合わせてもよい。例えば、第２実施例の直動機構と第３実施例の弾性並進要素の双方を含む形状適応装置も実施可能であるし、直動機構や弾性並進要素の個数に特段の制限もない。さらに、直動機構と弾性並進要素は同じシザー機構に設けることもできる。
【0067】
図２８は、本開示に係る形状適応装置１０を簡略的に示す図であり、形状適応装置１０に静電吸着デバイス等の作業用付加デバイス５０を取付けた状態を示す。上述の第１－第３実施例では、形状適応装置１０と付加デバイス５０との接合部ｄ１の内のり寸法が、形状適応装置１０の変形に応じて変化し得る。また接合部ｄ１から所定距離オフセットした部分ｄ２（ここでは付加デバイス５０の先端）の内のり寸法も、形状適応装置１０の変形に応じて変化し得る。このような場合、付加デバイス５０の先端で可撓性のフィルム等の被保持部材５２を保持して所定部位５４に貼付する用途では、形状適応装置１０の変形に応じてフィルム５２に接線方向の力が作用し、フィルム５２が伸張又は圧縮する等の好ましくない変形が生じ得る。
【0068】
そこで後述する実施例では、形状適応装置が変形しても、該装置に保持されるフィルム等の物品には接線方向の力が実質的に作用しない機構を説明する。
【0069】
（第４実施例）
図２９は、第４実施例に係る形状適応装置２００の概略構成を示す。形状適応装置２００は、互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数の基本機構２０２を含む形状適応機構を有する。なお第４実施例でも第１実施例と同様に、複数の基本機構２０２のうちの両端の機構をそれぞれ把持する複数（ここでは２つ）の把持部（ロボットハンド等）と、把持部間の距離を変更可能な可動部（ロボットアーム等）とを有する。これにより形状適応装置２００は、図２９に示すような直線形状２１８と、図３０に示すような曲線形状２２０とを出力することができる。
図２９は、第４実施例に係る形状適応装置２００の概略構成を示す。形状適応装置２００は、互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数の基本機構２０２を含む形状適応機構を有する。なお第４実施例でも第１実施例と同様に、複数の基本機構２０２のうちの両端の機構をそれぞれ把持する複数（ここでは２つ）の把持部（ロボットハンド等）と、把持部間の距離を変更可能な可動部（ロボットアーム等）とを有する。これにより形状適応装置２００は、図２９に示すような直線形状２１８と、図３０に示すような曲線形状２２０とを出力することができる。
【0070】
図３１は、図２９の基本機構２０２の各々の構造例を示す。基本機構２０２は、６つのリンク及び７つの対偶からなる２つの閉回路を有する６節機構であり、１自由度の機構である。具体的には、基本機構２０２は、第１の直線状リンク２０４と、第１の回転対偶Ｂ１によって第１のリンク２０４の一端に回転可能に連結された第２の直線状リンク２０６と、第２の回転対偶Ｂ２によって第１のリンク２０４の他端に回転可能に連結された第３の直線状リンク２０８と、第３の回転対偶Ａ１によって第２のリンク２０６に対して回転可能に連結された第４の直線状リンク２１０と、第４の回転対偶Ａ３によって第３のリンク２０８に対して回転可能に連結された第５の直線状リンク２１２と、第１のリンク２０４の中央に対して第１のリンク２０４の長手方向に垂直に延びるように固定された第６の直線状リンク２１４と、第６のリンク２１４に対してその長手方向に変位可能に連結された直進対偶Ｄ１と、直進対偶Ｄ１が連結され、かつ第４のリンク２１０が第５の回転対偶Ｃ１によって回転可能に連結され、かつ第５のリンク２１２が第６の回転対偶Ｅ１によって回転可能に連結された連結部材２１６とを有する。
【0071】
図３１の基本機構２０２によれば、第１のリンク２０４に対する第２のリンク２０６の回転角度と、第１のリンク２０４に対する第３のリンク２０８の回転角度とは、常に同じ角度（図示例ではθ）になる。よって基本機構２０２を使用すれば、出力形状が直線又は円弧となりかつその寸法（長さ）が一定の形状適応装置を実現することができる。
【0072】
図３２は、第４実施例の応用例を示す。ここでは、基本機構２０２と同一構造の基本機構２０２ａがさらに設けられ、具体的には、第１のリンク２０４の中央に設けられた回転対偶Ａ２に、機構２０２ａの第４の直線状リンク２１０ａが回転可能に連結される。これに関連し、機構２０２は、リンク２１０の中央に干渉しない形状（図示例では二股形状）の第６のリンク２１４´を有する。なお機構２０２の対偶Ａ１、Ａ３、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ１及びＥ１はそれぞれ、機構２０２ａの対偶Ａ２、Ａ４、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ２、Ｄ２及びＥ３に対応する。
【0073】
次に図３２の構成の出力形状について説明する。ここでの機構定数はリンク長ａ、ｂ及びｃであり、機構の状態を表す状態変数をθとする。上述のように、この機構ではリンク２０６、２０４及び２０８等が相対回転角の等しい回転対偶で連結されているので、Ｂ０Ｂ１、Ｂ１Ｂ２、Ｂ２Ｂ３、Ｂ３Ｂ４に対応する面の内のり寸法は一定である。さらに以下の式（１０）を満たすときは、機構はＢ０Ｂ１、Ｂ１Ｂ２、Ｂ２Ｂ３、Ｂ３Ｂ４のそれぞれの中点Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４を通る円弧２２０を形成する。
【0074】
【数10】
【0075】
よって第４実施例では、Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４を通る円弧２２０を出力曲線として規定することができ、その半径ｒinは次式（１１）で表される。
【0076】
【数11】
【0077】
また直進対偶Ｄ１のストローク長ｈは、状態変数θを用いて次式（１２）で表すことができる。
【0078】
【数12】
【0079】
また本実施例では、図３２に示す機構の両端をロボットアーム等で把持して操作することで入力変位を与えることができる。ここで基本機構２０２等の個数をｎとすると、ｎ個の基本機構からなる構成の両端の距離Ｌinと状態変数θとの関係は次式（１３）及び（１４）で表すことができる。
【0080】
【数13】
【0081】
【数14】
【0082】
図３２の構成によれば、内のり寸法が一定でありかつ、各リンク間の相対回転角度が等しい直線形状又は円弧形状を出力することができる。また基本機構の個数を適宜選択することで、所望の長さの出力形状を得ることができる。
【0083】
第４実施例では、形状適応装置の内のり寸法が一定でかつ直線形状及び円弧の双方を出力できるが、図２８に示したように形状適応装置に静電吸着デバイス等の付加デバイスが追加され、かつその寸法が無視できない場合は、形状適応装置ではなく付加デバイスの出力形状の寸法が一定であることが望ましい。そこで後述する第５実施例では、形状適応装置が変形しても、該装置の付加デバイスに保持されるフィルム等の物品には接線方向の力が実質的に作用しない機構を説明する。
【0084】
（第５実施例）
図３３は、第５実施例に係る形状適応装置３００の概略構成を示す。形状適応装置３００は、互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数の基本機構３０２を含む形状適応機構を有し、基本機構３０２のリンク３０４の下面側には、静電吸着デバイス等の付加デバイス３０８が設けられる。なお第５実施例でも第１実施例と同様に、複数の基本機構３０２のうちの両端の機構をそれぞれ把持する複数（ここでは２つ）の把持部（ロボットハンド等）と、把持部間の距離を変更可能な可動部（ロボットアーム等）とを有する。これにより形状適応装置３００は、図３３に示すような直線形状３４２と、図３４に示すような曲線形状３４４とを出力することができる。
図３３は、第５実施例に係る形状適応装置３００の概略構成を示す。形状適応装置３００は、互いに同一構造を有しかつ直列的に連結された複数の基本機構３０２を含む形状適応機構を有し、基本機構３０２のリンク３０４の下面側には、静電吸着デバイス等の付加デバイス３０８が設けられる。なお第５実施例でも第１実施例と同様に、複数の基本機構３０２のうちの両端の機構をそれぞれ把持する複数（ここでは２つ）の把持部（ロボットハンド等）と、把持部間の距離を変更可能な可動部（ロボットアーム等）とを有する。これにより形状適応装置３００は、図３３に示すような直線形状３４２と、図３４に示すような曲線形状３４４とを出力することができる。
【0085】
【0086】
ここでデバイス３０８及び３１０の出力形状の寸法が一定であることは、各デバイスの先端３１２及び３１４（で形成される面）が回転対偶Ｑ１で連結されることと同義であり、これを実現するためには、Δｌの拡大運動と角度φの回転運動を同時に行い、かつ次式（１５）を満たす必要がある。
【0087】
【数15】
【0088】
式（１５）を満たす具体的手段としては、図３６に示すように、リンク３０４及び３０６の一端と、回転対偶Ｑ１とを連結する平行リンク３１６が考えられる。しかしリンク３０４及び３０６の下方にはデバイス３０８及び３１０が取付けられるので、実際に平行リンク３１６を使用すると、平行リンク３１６のうち、回転対偶Ｑ１に連結されるリンク３１８はデバイス３０８又は３１０に干渉する場合がある。
【0089】
そこで第５実施例では、リンク３０４、３０６よりも付加デバイス３０８、３１０側にリンクや対偶を有さない基本機構を使用する。
【0090】
図３７に示すように、基本機構３０２は、６つのリンク及び７つの対偶からなる４節平行リンク機構及び６節機構から構成される。具体的には、基本機構３０２は、互いに離隔配置された第１の直線状リンク３０４及び第２の直線状リンク３０６と、第１の回転対偶Ｂ１によって第１のリンク３０４の一端に回転可能に一端が連結された第３の直線状リンク３２２と、第２の回転対偶A１によって第２のリンク３０６の一端に回転可能に一端が連結されるとともに、第３回転対偶Ｅ１によって第３のリンク３２２の中央に対して回転可能に中央が連結された第４の直線状リンク３２４と、第４の回転対偶F１によって第３のリンク３２２の他端に連結され、かつ第５の回転対偶Ｊ１によって第２のリンク３０６の一端から垂直に延びる第５の直線状リンク３２６に回転可能に連結された第６の直線状リンク３２８と、第６の回転対偶Ｄ１によって第４のリンク３２４の他端に連結され、かつ第７の回転対偶Ｃ１によって第１のリンク３０４の一端から垂直に延びる第７の直線状リンク３３０に回転可能に連結された第８の直線状リンク３３２と、を有する。
【0091】
図３７の基本機構３０２によれば、２つのリンク３０４及び３０６を、仮想的に設定した点Ｑ１回りに互いに回転させることができる。以下、この基本機構を直列結合された３つ以上のリンクに適用可能な応用例を図３８に示す。ここでは、基本機構３０２と同一構造の基本機構２０２ａがさらに設けられ、基本機構３０２と３０２ａとの間には直進対偶が設けられる。具体的には、基本機構３０２の第４の回転対偶F１に回転可能に連結された第９の直線状リンク３３４と、基本機構３０２ａの第６の回転対偶Ｄ２に回転可能に連結された、第９のリンク３３４と同じ長さの第１０の直線状リンク３３６と、第２のリンク３０６の中央に対して第２のリンク３０６の長手方向に垂直に延びるように固定された第１１の直線状リンク３３８と、第１１のリンク３３８に対してその長手方向に変位可能に連結された直進対偶Ｌ１と、直進対偶Ｌ１が固定され、かつ、第９のリンク３３４及び第１０のリンク３３６がそれぞれ第８の回転対偶Ｋ１及び第９の回転対偶Ｎ１によって回転可能に連結された連結部材３４０とを有する。なお機構３０２の対偶Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１及びＪ１はそれぞれ、機構３０２ａの対偶Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ２、Ｆ２及びＪ２に対応する。
【0092】
次に第５実施例の出力形状について説明する。ここでは基本機構の個数はｎであり、機構定数はリンク長ａ、ｂ、ｃ及びｄであり、機構の状態を表す状態変数をθとすると、各点の相対位置関係は次式（１６）－（１８）で表される。
【0093】
【数16】
【0094】
【数17】
【0095】
【数18】
【0096】
よって直線ＣｎＢｎと直線ＪｎＡｎとの交点Ｑｎは、次式（１９）、（２０）から求められる。
【0097】
【数19】
【0098】
【数20】
【0099】
よって｜Ｑｎ－Ａｎ｜＝｜Ｑｎ－Ｂｎ｜＝ｂとなるため、Ｑｎはθに依らず、Ａｎ、Ｂｎから距離ｂの位置に存在することがわかる。また幾何学的関係から、次式（２１）－（２３）が成り立つ。
【0100】
【数21】
【0101】
【数22】
【0102】
【数23】
【0103】
以上から、｜Ｑｎ＋１－Ｑｎ｜は、θに依らず常に一定となり、図３７に示すように、あたかも回転対偶Ｑ１が存在するかのような機構が実現できる。よって形状適応機構に静電吸着デバイス等の付加デバイスを取付けたときは、付加デバイスの先端３１２、３１４の内のり寸法を常に一定に維持することができる。なお次式（２４）を満たすときは、機構は内のり寸法が一定となる面の中点を通る円弧を形成可能であり、これは基本機構の個数に依存しない。
【0104】
【数24】
【0105】
【0106】
【数25】
【0107】
また直進対偶Ｌ１のストローク長ｈは、状態変数θを用いて次式（２６）で表すことができる。
【0108】
【数26】
【0109】
本実施例では、図３８に示す機構の両端をロボットアーム等で把持して操作することで入力変位を与えることができる。ここで基本機構３０２等の個数をｎとすると、ｎ個の基本機構からなる構成の両端の距離Ｌinと状態変数θとの関係は、上述の式（１７）及び（２１）を用いて次式（２７）及び（２８）のように表される。
【0110】
【数27】
【0111】
【数28】
【0112】
機構の両端の距離入力変位として既知とした場合、式（２８）を使用すれば、対応する機構内の角度パラメータ（θ）が求まるので、そのときの出力形状も求めることができる。
【0113】
なおＬinにより出力曲線を操作する場合、Ｌinによる機構の形状は一意に定まることが好ましい。式（２５）からわかるように、出力半径ｒｉｎはθに対して一意に定まるため、前述の条件はθに対してＬinが一意に定まることと同義である。
【0114】
上述の実施例はいずれも、回転対偶によって連結された複数のリンクを有する機構を備え、曲線（曲面）だけでなく完全な直線（平面）も出力できる形状適応機構及び形状適応装置を提供する。但し第１－第３実施例では、機構の変形によって機構自体の出力部の内のり寸法（図２８のｄ１）が変化し得るのに対し、第４実施例ではｄ１は変化しない。一方、第５実施例は、ｄ１は変化し得るが、機構に取り付けられた静電吸着デバイス等の付加デバイスの出力部（先端）の内のり寸法（図２８のｄ２）は変化しない。このように各実施例は、形状適応装置の用途に応じて適宜選択・使用可能である。
【0115】
図３９は、第１実施例において、形状適応機構の両端（ロボットアーム等で把持される部位）の距離Ｌｉｎと出力半径ｒｉｎとの関係を運動学解析から求めた結果（理論値）を示すグラフである。なおパラメータａ，ｂ，ｌｐ，φは、それぞれ３０ｍｍ，４０ｍｍ，２０ｍｍ，７π／９とし、シザー機構の個数は５とした。
【0116】
同様に、図４０及び４１はそれぞれ、第４及び第５実施例において、Ｌｉｎとｒｉｎとの関係を運動学解析から求めた結果（理論値）を示すグラフである。なお第４実施例でのパラメータａ，ｂ，ｃは、それぞれ１７ｍｍ，４７ｍｍ，０ｍｍとし、基本機構の個数は３とした。また第５実施例でのパラメータａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ１４．１ｍｍ，３７．７ｍｍ，４２ｍｍ，７．５ｍｍとし、基本機構の個数は３とした。
【0117】
これらのグラフに示すように、各実施例ではＬｉｎを規定すればｒｉｎは一意的に定まり、また各実施例間でグラフの勾配や形状はかなり異なる。よって形状適応装置の用途に応じて、好適な実施例やパラメータを適宜選択することができる。
【0118】
本開示に係る形状適応機構及び形状適応装置の適用例は、上述したディスプレイ取付装置に限られない。例えば、上述の吸着チャックモジュールをブラシやワイパー等に置換すれば、曲面形状の窓やガラスを清掃する清掃装置として使用可能である。或いは、上述の吸着チャックモジュールを各種のセンサに置換すれば、曲面形状のトンネルの内表面の状態を検査する検査装置としても使用可能である。
【0119】
また吸着手段は、複数のシザー機構の全てに設けられることが好ましいが、複数のシザー機構のうちの少なくとも２つに設けられていれば、ディスプレイを対象物の表面形状に適応させる（倣わせる）ことについて一定の効果は得られる。
【符号の説明】
【0120】
１０、１０′、１０″、２００、３００ 形状適応装置
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ シザー機構
１４ａ、１４ｂ 把持部
１６ａ、１６ｂ 可動部
１８、１８ｃ、２０、２０ｃ リンク
２２、２２′、２４、２４′、３６、３８、４６ 出力線
２８ Ｔ字リンク機構
３０、３２ 板状リンク
３４ 棒状リンク
４０ 弾性並進要素
４２ 直動機構
４４ 弾性部材
５０ 付加デバイス
２０２、３０２ 基本機構
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ シザー機構
１４ａ、１４ｂ 把持部
１６ａ、１６ｂ 可動部
１８、１８ｃ、２０、２０ｃ リンク
２２、２２′、２４、２４′、３６、３８、４６ 出力線
２８ Ｔ字リンク機構
３０、３２ 板状リンク
３４ 棒状リンク
４０ 弾性並進要素
４２ 直動機構
４４ 弾性部材
５０ 付加デバイス
２０２、３０２ 基本機構
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】