特許 7686541 膜袋複合体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-23

(45)【発行日】2025-06-02

(54)【発明の名称】膜袋複合体

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20250526BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 S

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021187042

(22)【出願日】2021-11-17

(65)【公開番号】P2023074211

(43)【公開日】2023-05-29

【審査請求日】2024-08-29

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）ウェブサイトの掲載アドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｉｃｅ－ｓｉ．ｏｒｇ／ｃｏｎｆ／ｓｉ２０２０／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ 掲載日 令和２年１２月１５日 （２）ウェブサイトの掲載アドレス ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｉｃｅ－ｓｉ．ｏｒｇ／ｃｏｎｆ／ｓｉ２０２０／ｏｎｌｉｎｅ＿ｐａｓｓ／ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．ｈｔｍｌ 掲載日 令和２年１２月１５日 （３）集会名 ロボティクス・メカトロニクス 講演会 ２０２１ ｉｎ Ｏｓａｋａ 開催日 令和３年６月６日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】金田 侑

(72)【発明者】

【氏名】西谷 誠治

(72)【発明者】

【氏名】戸島 亮

(72)【発明者】

【氏名】多田隈 建二郎

(72)【発明者】

【氏名】釼持 優人

(72)【発明者】

【氏名】恩田 一生

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 将広

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼根 英里

【審査官】稲垣 浩司

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６１１３０６８（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２７９４７７４（ＣＮ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１９２１１２６９（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１４９６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－４０１３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を有する可撓性の袋体であって、流体または粉体により構成された硬化性媒体が内部に充填された前記袋体と、
前記袋体の前記開口を塞ぐように配置されたベース部材であって、前記袋体の内部と外部とを連通する連通孔を有する前記ベース部材と、
前記連通孔の中心軸方向に移動可能なように、前記連通孔に挿通された硬化部と、を有し、
前記硬化部は、前記硬化性媒体を硬化させることにより、前記袋体を任意の形状に保持する、
膜袋複合体。

【請求項2】

前記袋体は、ワークを前記袋体に押し付ける押付力によって前記ワークの形状に倣う、
請求項１に記載の膜袋複合体。

【請求項3】

前記硬化性媒体は、磁性または誘電性を有し、
前記硬化部は、磁性または誘電性を用いて、前記硬化性媒体を硬化させる、
請求項１または２に記載の膜袋複合体。

【請求項4】

前記硬化性媒体は、磁性を有し、
前記硬化部は、磁石を備える、
請求項３に記載の膜袋複合体。

【請求項5】

前記硬化性媒体は、磁性流体であり、
前記ベース部材は、前記袋体の水密性または気密性が保たれた状態で、前記硬化部が移動可能なように構成された、
請求項４に記載の膜袋複合体。

【請求項6】

前記硬化性媒体は、磁性粉体である、
請求項４に記載の膜袋複合体。

【請求項7】

前記硬化性媒体は、誘電性を有し、
前記硬化部は、電極を備える、
請求項３に記載の膜袋複合体。

【請求項8】

前記硬化性媒体は、電気粘性流体であり、
前記ベース部材は、前記袋体の水密性または気密性が保たれた状態で、前記硬化部が移動可能なように構成された、
請求項７に記載の膜袋複合体。

【請求項9】

前記硬化性媒体は、誘電性粉体である、
請求項７に記載の膜袋複合体。

【請求項10】

前記硬化性媒体は、温度の低下に伴い硬化する流体であり、
前記ベース部材は、前記袋体の水密性または気密性が保たれた状態で、前記硬化部が移動可能なように構成され、
前記硬化部は、前記硬化性媒体の温度を下げることにより、前記硬化性媒体を硬化させる、
請求項２に記載の膜袋複合体。

【請求項11】

前記硬化部は、過冷却状態の前記硬化性媒体に衝撃を加えることにより、前記硬化性媒体を硬化させる、
請求項１０に記載の膜袋複合体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、膜袋複合体に関する。

【背景技術】

【0002】

日本の工場を取り巻く環境は、人口減少による労働不足の影響で、非常に厳しい状況にある。そのため、製造工程の自動化が進められているが、近年の多品種少量生産により多様化した部品を共通のツールで組み立てることは、挑戦的な課題である。組立ツールにおいて、部品を把持または操作する装置は、例えばエンドエフェクタである。多様なワークを同一のエンドエフェクタで把持するために、剛性を変化させることができる機構を、エンドエフェクタに搭載する方法が提案されている。

【0003】

剛性可変機構の一例として、ソフトグリッパ機構の一種である袋グリッパ装置を例示することができる。袋グリッパ装置は、袋体の内部空間に、剛性の切替えが可能な内容物が封入された構成を有する。袋グリッパ装置は、袋体を柔らかい状態のままワークに押し付けることで、ワークの形状に馴染ませ、袋体の内部を硬い状態に切替えて袋体の形状を保持することにより、ワークを把持する。袋体の剛性の切替えを実現する方法として、磁気粘性流体または電気粘性流体を袋体に封入し、磁場または電場を印加して袋体内の流体の粘度を高くするものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

【0004】

特許文献１に記載された袋グリッパ装置は、磁気粘性流体を用いた袋グリッパ装置である。この袋クリッパ装置では、磁場の増減手段として永久磁石と袋体の距離を可変できる機構を用いることで、磁場の増減手段として電磁石を用いる場合よりも、小型な機構で高磁場を発生させている。

【0005】

特許文献２に記載された袋グリッパ装置は、磁気粘性流体または電気粘性流体が袋体内に封入され、電磁石または高圧電極を用いて袋体内の流体の粘度を制御できる構成を有する。この袋クリッパ装置では、袋体内に圧力センサが設けられ、流体の供給排出機構によって袋体の内圧を調整し、袋体の機械的コンプライアンスを変化させることにより、把持能力を向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第６３８５０１４号公報

【文献】特開２００４－１５４９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、磁性または誘電性を有する流体または粉体の硬化は、磁界または電界が届く範囲でしか発生しない。このため、特許文献１，２のような構成では、グリッパ（袋体）のサイズが大きくなるにつれて、グリッパ先端部での流体または粉体の硬化が不十分になる、あるいは、流体または粉体が硬化しないおそれがある。

【0008】

本開示は、多様なワークを把持することができる膜袋複合体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の膜袋複合体は、開口を有する可撓性の袋体であって、流体または粉体により構成された硬化性媒体が内部に充填された前記袋体と、前記袋体の前記開口を塞ぐように配置されたベース部材であって、前記袋体の内部と外部とを連通する連通孔を有する前記ベース部材と、前記連通孔の中心軸方向に移動可能なように、前記連通孔に挿通された硬化部と、を有し、前記硬化部は、前記硬化性媒体を硬化させることにより、前記袋体を任意の形状に保持する。

【発明の効果】

【0010】

本開示の膜袋複合体によれば、多様なワークを把持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態における袋グリッパの側面概略図

【図2】第１実施形態における袋グリッパがワークを把持した状態を示す側面概略図

【図3】第１実施形態における袋グリッパの縦断面概略図

【図4】第１実施形態における袋グリッパがワークを把持した状態を示す縦断面概略図

【図5】第１実施形態における袋グリッパの図４のＡ－Ａ線に沿う断面概略図

【図6】第１実施形態における把持システムの側面概略図

【図7】第１実施形態における把持システムの他の例における側面概略図

【図8】第１実施形態における治具システムの側面概略図

【図9】第１実施形態における脚ロボットシステムにおける側面概略図

【図10】第２実施形態における袋グリッパの縦断面概略図

【図11】第３実施形態における袋グリッパの縦断面概略図

【図12】第３実施形態における袋グリッパの図１１のＢ－Ｂ線に沿う断面概略図

【図13】第４実施形態における袋グリッパの縦断面概略図

【図14】第５実施形態における袋グリッパの縦断面概略図

【図15】第６実施形態における袋グリッパの縦断面概略図

【発明を実施するための形態】

【0012】

［実施形態］
本開示の実施形態について説明する。

【0013】

＜第１実施形態＞
以下、本開示の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。第１実施形態では、本開示における膜袋複合体の一例として、袋グリッパを例示して説明する。しかし、本開示の膜袋複合体は、袋グリッパに限られず、把持装置や治具、ロボットのアームなどに広く活用することができる。

【0014】

図１は、第１実施形態における袋グリッパ１の側面概略図である。図１に示されるように、袋グリッパ１は、袋体２と、筐体３とを備える。

【0015】

袋体２は、可撓性を有する材料、例えばシリコーンゴムにより１個の開口を有する半楕円球状に形成されている。なお、袋体２の形状は、半楕円球状に限定されず、例えば、半球状や円柱状であっても良い。袋体２は、ワークに対して柔軟に倣うことができる。袋体２の内部には、磁気粘性流体が充填されている。磁気粘性流体は、本開示の硬化性媒体の一例である。

【0016】

袋グリッパ１は、接続部材５を介して制御装置４に接続されている。接続部材５は、電線により構成されている。

【0017】

制御装置４は、袋体２がワークに押し付けられ、ワークに倣って包み込むように密着した後、接続部材５を介して、袋グリッパ１に第１電気信号を印加する。この第１電気信号の印加により、磁気粘性流体の粘度が増加し、袋体２がワークを包み込んだ状態で硬化し、その結果、袋グリッパ１はワークを把持することができる。第１実施形態において、制御装置４が袋グリッパ１の外部に設置されているが、袋グリッパ１の内部に制御装置４が設置される場合、接続部材５は設置されなくても良い。

【0018】

図２は、第１実施形態における袋グリッパ１がワークを把持した状態を示す側面概略図である。

【0019】

袋グリッパ１は、制御装置４により第１電気信号が印加されることで、ワーク６の把持を行い、第２電気信号が印加されることで、ワーク６の把持を解除する。袋グリッパ１の把持対象のワーク６の形状は、特に限定されない。また、ワーク６としては、袋体２を傷害しないものが望ましい。袋体２を傷害するワーク６とは、例えば、袋体２を溶解する薬品が塗布された物体、または、袋体２を刺突または摩耗することにより袋体２に穴を開け、袋体２の密閉性を失わせ得る物体である。

【0020】

図３は、第１実施形態における袋グリッパ１の縦断面概略図である。袋グリッパ１は、ベース部材７と、磁気粘性流体８と、筒状部材９と、シール部材１０と、磁石１１と、磁石固定部材１２と、直動アクチュエータ１３と、筒状部材側弾性要素１４と、磁石側弾性要素１５と、ガイド機構１６とをさらに備える。

【0021】

筐体３内の他端側（図３における上端側）には、１個の直動アクチュエータ１３が固定されている。直動アクチュエータ１３は、筐体３に固定された本体１３Ａと、本体１３Ａに対して移動する移動子１３Ｂとを備える。直動アクチュエータ１３は、制御装置４により第１電気信号が印加されると、移動子１３Ｂが本体１３Ａから離れる方向へ移動し、第２電気信号が印加されると、移動子１３Ｂが本体１３Ａへ近づく方向へ移動するように、構成されている。

【0022】

筐体３の一端（図３における下端）には、ベース部材７が固定されている。筐体３内におけるベース部材７より他端側には、ガイド機構１６が固定されている。

【0023】

ベース部材７には、袋体２が例えば接着剤などにより固定されている。袋体２は、水密状態となるように、ベース部材７により開口が塞がれている。袋体２の内部には、磁気粘性流体８が充填されている。ベース部材７には、筒状部材９の本数（１２本）と同じ数の連通孔が形成されている。ベース部材７の各連通孔は、袋体２の内部と外部とを連通するように形成されている。ベース部材７の各連通孔には、それぞれ筒状部材９が挿通されている。ベース部材７の連通孔と筒状部材９との間は、連通孔が水密状態になるようにシール部材１０によって密封されている。シール部材１０の弾性により、水密性を保ったまま筒状部材９の若干の傾きが許容される。このように、ベース部材７は、袋体２の水密性が保たれた状態で、筒状部材９が連通孔内を移動可能なように構成されている。

【0024】

筒状部材９は、袋体２側の端部（以下、「先端部」と言う場合がある）が閉塞した筒状構造を有する。筒状部材９は、ベース部材７の連通孔の中心軸に沿う方向に移動可能なように、ガイド機構１６によってガイドされている。筒状部材９の直動アクチュエータ１３側の端部（以下、「基端部」と言う場合がある）には、突起が形成されている。この突起によって、筒状部材９がベース部材７から袋体２側へ抜け落ちないように規制されている。筒状部材９は、筒状部材側弾性要素１４を介してガイド機構１６に固定されている。筒状部材９には、筒状部材側弾性要素１４により、袋体２側への弾性力が付与されている。ガイド機構１６は、筒状部材９が直動アクチュエータ１３側へ抜け落ちることを防ぐ機能を有する。

【0025】

第１実施形態の硬化部は、筒状部材９と磁石１１とを含む。磁石１１は、棒状に形成されている。磁石１１は、筒状部材９とともにガイド機構１６の孔およびベース部材７の連通孔を通って袋体２側へ移動することで、磁力を磁気粘性流体８に作用させて磁気粘性流体８を硬化させる。

【0026】

磁石１１における袋体２側と反対側の端は、例えば接着剤により磁石固定部材１２に固定されている。磁石固定部材１２は、磁石側弾性要素１５を介して直動アクチュエータ１３の移動子１３Ｂに固定されている。磁石１１は、ガイド機構１６の孔の中心軸に沿う方向に移動可能である。筒状部材側弾性要素１４とガイド機構１６は、磁石１１の直動のガイドとして機能する。磁石固定部材１２の材質は、例えば、硬質樹脂である。磁石１１は、その直径が筒状部材９の内径より小さくなっており、筒状部材９の内部に挿入可能に構成されている。

【0027】

筒状部材側弾性要素１４は、ばねにより構成されている。筒状部材側弾性要素１４の初期荷重およびばね定数は、袋グリッパ１が重力方向に対してどのような姿勢になっても、筒状部材９が自重で直動アクチュエータ１３側に動かないように設定されることが望ましい。

【0028】

磁石側弾性要素１５は、ばねにより構成されている。磁石側弾性要素１５のばね定数は、袋グリッパ１が重力方向に対してどのような姿勢になっても、磁石１１が自重で大きく動かないように設定されることが望ましい。磁石側弾性要素１５のばね定数が大きい方が、磁石１１の復帰速度が速くなる。しかし、磁石側弾性要素１５のばね定数が大きい場合、袋体２の変形に必要なワーク６からの反力が大きくなり、柔軟なワークや脆弱なワークの把持に不利となる。

【0029】

袋体２を先端まで硬化できるようにするため、ワークを把持しない状態で直動アクチュエータ１３を最も伸ばした際に（移動子１３Ｂを本体１３Ａから最も離した際に）、磁石１１の先端が、筒状部材９の先端部に到達することが望ましい。ワークを把持しない状態で直動アクチュエータ１３を最も縮めた際に（移動子１３Ｂを本体１３Ａに最も近づけた際に）、磁石１１の全体が筒状部材９から完全に抜けて、磁石１１の磁力が磁気粘性流体８に極力作用しないように、袋グリッパ１を設計することが望ましい。

【0030】

筒状部材９の形状は、円筒状に限定されず、例えば、六角筒状でも良い。隣り合う筒状部材９の間隔が小さい方が、磁気粘性流体８をより高粘度化することができる。筒状部材９の先端部の形状は、直胴の円筒に限られず、基端部に近づくほど内径が大きくなる筒形状にすることで、磁石１１がより進入しやすくなるが、筒状部材９に許容される傾きの大きさがより制限され得る。

【0031】

筒状部材９の材質は、低保磁力かつ高透磁率の物質が望ましい。低保磁力かつ高透磁率の物質は、例えば、軟鉄である。ただし、磁石１１の磁力が大きく、磁石１１が筒状部材９を吸着することによる摩擦力が原因で、直動アクチュエータ１３を伸ばしても磁石１１が動かなくなる場合は、筒状部材９の材質は、非磁性体が望ましい。例えば、筒状部材９は、樹脂材料で形成されていることが望ましい。この場合、磁力線が通り抜け易いようにするため、筒状部材９の厚みは薄い方が良い。

【0032】

筒状部材９の本数は、１２本に限定されず、磁力線が磁気粘性流体８を十分貫通する配置であれば、何本であっても良い。

【0033】

筒状部材９を、１本の円筒部材で構成したが、テレスコピック構造にしても良い。本開示におけるテレスコピック構造は、無負荷状態で最大長になり、かつ外力を加えて縮めると伸びる方向に弾性力が働くような弾性を有する構造である。筒状部材９をテレスコピック構造にすることで、ガイド機構１６の袋グリッパ１の軸方向（直動アクチュエータ１３が伸びる方向）の長さを短くすることができる。その結果、袋グリッパ１の軸方向の長さを短くすることができる。ただし、筒状部材９のテレスコピック構造が伸縮することで、筒状部材９におけるシール部材１０と接する部分の直径が変化する構造の場合、テレスコピック構造の伸縮によらず、シール部材１０による袋体２内部の水密性または気密性が失われないことが求められる。

【0034】

直動アクチュエータ１３は、１個に限定されず、複数個設けられても良く、例えば、磁石１１と同じ数だけ設けられ、各直動アクチュエータ１３により各磁石１１をそれぞれ独立的に移動させても良い。

【0035】

図３の例では、直動アクチュエータ１３として、電動シリンダを例示したが、空圧シリンダでも良く、空圧シリンダを用いる場合は、例えば、以下の構成を適用しても良い。すなわち、制御装置４として空圧制御機器を、接続部材５としてエアチューブをそれぞれ用いる。また、磁石固定部材１２としてピストンロッドを、ガイド機構１６としてシリンダチューブをそれぞれ用いるとともに、前記ピストンロッドに前記シリンダチューブとの間を気密するピストンパッキンを設けた空圧シリンダ構造を配置する。さらに、空圧シリンダ構造のピストンロッドを直動させる空圧直動アクチュエータを配置する。この場合、各空圧直動アクチュエータは、独立して駆動せず一斉に伸展側あるいは収縮側に空圧を加えても良く、磁石側弾性要素１５は空圧シリンダが空気ばねとして機能するため省略できる。

【0036】

図３の例では、直動アクチュエータ１３の移動子１３Ｂが磁石側弾性要素１５の一端に直接固定されているが、これに限定されず、直動アクチュエータ１３の移動子１３Ｂが、ワイヤ機構、リンク機構または流体圧チューブなどの動力伝達機構を介して、磁石側弾性要素１５の一端に接続されていても良い。例えば、直動アクチュエータ１３を筐体３の外部に配置し、前記動力伝達機構により直動アクチュエータ１３の動力を磁石側弾性要素１５へ伝達することで、袋グリッパ１の軸方向の大きさを小さくすることができる。前記動力伝達機構が弾性を有し、磁石側弾性要素１５と同等の機能を実現できるのであれば、磁石側弾性要素１５を設けずに、前記動力伝達機構の一端を直接磁石固定部材１２の一端に固定しても良い。直動アクチュエータ１３は、前記動力伝達機構を介して磁石側弾性要素１５を直動させる機構であれば、直動アクチュエータに限定されず、例えば、回転アクチュエータであっても良い。

【0037】

図４は、第１実施形態における袋グリッパ１がワーク６を把持した状態を示す縦断面概略図である。ワーク６が袋体２に押し込まれることによって、袋体２が変形し、筒状部材９が直動アクチュエータ１３側に押し上げられる。その後、制御装置４による第１電気信号の印加により直動アクチュエータ１３を伸展させ、磁石１１が筒状部材９の内部の先端部まで移動すると、磁気粘性流体８に磁力線が通る。磁気粘性流体８に磁力線が通ると、磁気粘性流体８の粘度が増加し、袋グリッパ１によりワーク６が把持される。

【0038】

磁石１１同士は、磁力線によって互いに引き合う。ベース部材７と筒状部材９の間に配置されたシール部材１０は弾性を有するため、筒状部材９には、磁石１１が互いに引き合う力によって、袋体２の中心軸に向かう方向に力が作用する。この袋体２の中心軸に向かう方向に作用する力は、袋体２の中心軸付近で把持されたワーク６の近傍の磁気粘性流体８を優先的に硬化する効果を奏するとともに、ワーク６に対する把持力としても作用する。また、ベース部材７より直動アクチュエータ１３側では、各磁石１１の間にはガイド機構１６が存在するため、磁力線によって磁石１１同士が吸着し、磁力によって発生する摩擦力が原因で直動アクチュエータ１３を伸展させても磁石１１が動かなくなることはない。

【0039】

なお、シール部材１０が弾性に富んでおり筒状部材９に対し若干の傾きを許容するが、シール部材１０が筒状部材９に傾きを許容しない構成にしても、袋グリッパ１は把持性能を有する。

【0040】

一方、制御装置４による第２電気信号の印加により直動アクチュエータ１３を縮退させると、磁石１１が筒状部材９から抜けて磁気粘性流体８に磁力線が通らなくなる。磁気粘性流体８に磁力線が通らなくなると、磁気粘性流体８の粘度が減少し、袋グリッパ１によるワーク６の把持が解除される。このワーク６の把持の解除に伴い、筒状部材９が筒状部材側弾性要素１４によって袋体２側に押し戻される。

【0041】

図５は、第１実施形態における袋グリッパ１の図４のＡ－Ａ線に沿う断面概略図である。図５において、１１ａは磁石１１のＮ極、１１ｂは磁石１１のＳ極、１７は磁力線である。磁力線１７が磁気粘性流体８を貫くことにより、磁気粘性流体８の粘度が増加する。

【0042】

図５の例の磁石１１は、中心軸方向の全領域において、中心軸を含みかつ中心軸に平行な平面に対して一方側の領域がＮ極１１ａ、他方側の領域がＳ極１１ｂになっている。このような複数の磁石１１が、袋体２の中心軸を中心にした同心円上にＮ極１１ａとＳ極１１ｂとが交互に位置するように配されている。なお、例えば中心軸方向の一端側をＮ極１１ａ、他端側をＳ極１１ｂとした複数の磁石１１を、袋体２の中心軸を中心にした同心円上に並ぶように、かつ同心円上にＮ極１１ａとＳ極１１ｂとが交互に位置するように配しても良い。

【0043】

次に、第１実施形態に係る把持システムについて説明する。図６は、把持システムの側面概略図である。把持システムにおいて、袋グリッパ１は、ロボットアーム１８の手先部１９に取り付けられている。ロボットアーム１８は、所定の可動範囲内で３次元的に動き、かつ自由な姿勢をとることができる。

【0044】

図６の例では、ロボットアーム１８は、ロボット支持台２０の上面に固定されているが、床面に直接固定されても良い。図６の例では、ロボットアーム１８は、垂直多関節ロボットであるが、これに限定されず、例えば、水平多関節ロボットまたはパラレルリンクロボットであっても良い。図６の例では、ワーク６は、床面上に直接置かれているが、これに限定されず、例えば、容器などに入っていても良い。

【0045】

袋グリッパ１は、ワーク６の向きが一定でなくても、袋体２がワーク６の形状に倣うことで安定してワーク６を把持できる。ワーク６同士が近接している場合には、把持対象のワーク６に隣り合う別のワーク６を、袋グリッパ１で同時に把持しないように、ロボットアーム１８を制御することが望ましい。

【0046】

接続部材５は、例えば、シールド付き多芯電線である。接続部材５は、ロボットアーム１８の動きを妨げない程度の可撓性があることが望ましい。

【0047】

制御装置４は、接続部材５によって袋グリッパ１と接続されており、袋グリッパ１をロボットアーム１８でワーク６に押し付けた後、袋グリッパ１に第１電気信号を印加して、袋体２内の磁気粘性流体８の粘度を増加させることによって、袋体２を硬化させる。この袋体２の硬化によって、袋グリッパ１は、ワーク６を把持する。また、制御装置４が、袋グリッパ１に第２電気信号を印加して、袋体２内の磁気粘性流体８の粘度を減少させる（元に戻す）ことによって、袋体２を軟化させる。この袋体２の軟化によって、袋グリッパ１は、ワーク６の把持を解除する。

【0048】

図６の例では、制御装置４は、床面上に設置されているが、袋グリッパ１の上記の機能を損なわなければ他の場所に設置されても良い。例えば、制御装置４は、ロボットアーム１８に固定されても良い。

【0049】

図７は、第１実施形態における把持システムの他の例における側面概略図である。本例の把持システムでは、２指グリッパ２１の爪部２２に、それぞれ前述の袋グリッパ１が配置されている。

【0050】

２指グリッパ２１は、爪部２２に各々具備された袋グリッパ１でワーク６を挟み込む。その後、制御装置４は、袋グリッパ１に第１電気信号を印加して袋体２を硬化させる。この袋体２の硬化によって、２つの袋グリッパ１がワーク６を把持する。また、制御装置４が袋グリッパ１に第２電気信号を印加して袋体２を軟化させた後、２指グリッパ２１が爪部２２を開く。この袋体２の軟化および爪部２２の開き動作によって、２つの袋グリッパ１がワーク６の把持を解除する。図７の例によれば、２指グリッパ２１の把持力と袋グリッパ１の把持力を単純に合わせるだけでなく、袋体２がワーク６の形状に倣う構成にしているため、爪部２２に袋グリッパ１が配置されておらず、爪部２２が直接、ワーク６を把持する場合と比較して、より安定したワーク６の把持が可能になる。

【0051】

図７の例では、把持を解除する際、袋体２を軟化させてから爪部２２を開くが、これに限定されず、袋グリッパ１単独の把持力でワーク６を把持できない場合には、爪部２２を先に開いてから、袋体２を軟化させても良い。図７の例では、２指グリッパ２１に袋グリッパ１を取り付けているが、これに限定されず、３指以上の多指ハンドに袋グリッパ１を取り付けても良い。また、グリッパの指先に対応する位置以外にも、例えば掌に対応する位置にも袋グリッパ１を配置することで、グリッパ全体の形状をワーク６に倣わせることができる。

【0052】

次に、第１実施形態に係る治具システムについて説明する。図８は、治具システムの側面概略図である。治具システムにおいて、袋グリッパ１は、ロボットアーム１８の上下自在かつ回転自在な手先部１９に取り付けられている。図８の例では、ワーク６は、頭部にすり割りを具備するねじ部品であり、仕掛品２３の雌ねじ穴に取り付けられている。

【0053】

制御装置４は、接続部材５によって袋グリッパ１に接続されている。ロボットアーム１８の駆動によって袋グリッパ１がワーク６に押し付けられた後、制御装置４は、袋グリッパ１に第１電気信号を印加して、袋体２内の磁気粘性流体８の粘度を増加させることによって、袋体２を硬化させる。このことで、袋グリッパ１は、ワーク６の頭部形状に倣って硬化してワーク６を把持し、マイナスドライバの役割を担う。その後、手先部１９をワーク６のねじピッチに合わせて回転上昇あるいは回転下降させることで、ワーク６を仕掛品２３から挿抜することができる。また、制御装置４は、袋グリッパ１に第２電気信号を印加して、袋体２内の磁気粘性流体８の粘度を元に戻すことによって、袋体２を軟化させる。この袋体２の軟化によって、袋グリッパ１はワーク６の把持を解除する。

【0054】

次に、第１実施形態に係る脚ロボットシステムについて説明する。図９は、脚ロボットシステムの側面概略図である。脚ロボットシステムにおいて、袋グリッパ１は、脚ロボット２４の各脚先にそれぞれ配置され、地面２５に脚力を伝達する。制御装置４は、脚ロボット２４の胴体に取り付けられ、接続部材５を介して各袋グリッパ１を制御する。脚ロボットシステムの歩行に伴い、袋グリッパ１が地面２５に押し付けられた後、制御装置４は、袋グリッパ１に第１電気信号を印加して袋体２を硬化させる。この袋体２の硬化によって、袋グリッパ１が地面２５を掴む。脚ロボットシステムの歩行に伴い、袋グリッパ１が地面２５から離れた後、制御装置４は、袋グリッパ１に第２電気信号を印加して袋体２を軟化させる。図９の例によれば、袋グリッパ１の袋体２が地面２５の形状に倣って硬化して地面２５を掴むことで、脚ロボット２４の脚先に袋グリッパ１が取り付けられておらず、脚ロボット２４が直接地面２５と接する場合と比較して、より安定した走行が可能になる。

【0055】

図９の例では、脚ロボット２４は４本脚であるが、これに限定されず、２本脚や６本脚の脚ロボットの各脚先に袋グリッパ１が取り付けられても良い。

【0056】

＜第２実施形態＞
次に、本開示の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図１０は、第２実施形態における袋グリッパ２６の縦断面概要図である。

【0057】

図１０に示されるように、第２実施形態における袋グリッパ２６は、第１実施形態と同様に、袋体２を備え、磁力によって袋体２の形状を保持する。第２実施形態における袋体２の内部の充填物は、第１実施形態と異なり、磁性粉体２７である。磁性粉体２７は、本開示の硬化性媒体の一例である。

【0058】

磁性粉体２７は、袋体２の軟化後、筒状部材９が、筒状部材側弾性要素１４の弾性力によって磁性粉体２７を押しのけて袋体２の先端側に最大限移動できる程度に、高い流動性を有することが望ましい。このような流動性を有する磁性粉体２７は、例えば、球状の粉体である。磁性粉体２７は、低保磁力かつ高透磁率の物質が望ましく、例えば、直径１ｍｍの軟鉄球であることが望ましい。

【0059】

筒状部材９の先端部の形状は、図１０の例では一定の直径になっているが、これに限らず、例えば先端に向かうにしたがって細くなるテーパ形状であっても良い。この場合、筒状部材９が磁性粉体２７を押しのけやすくなるが、筒状部材９をテーパ形状にし、かつ磁石１１をも同様のテーパ形状にする場合は、磁石１１を筒状部材９の先端部まで挿入した場合の筒状部材９の先端部における磁力が低下し、袋体２の形状を保持する力が低下する。

【0060】

袋体２に充填されている磁性粉体２７以外の充填媒体は、図１０の例では空気であるが、これに限定されず、袋体２、ベース部材７、筒状部材９、シール部材１０または磁性粉体２７を傷害しない流体であれば良く、例えば、窒素ガスやシリコーンオイルであっても良い。また、磁性粉体２７以外の充填媒体として防錆油など防錆作用のある流体を用いることで、筒状部材９または磁性粉体２７の酸化を抑制することができる。袋グリッパ２６が動作する周囲環境と同じ流体を、磁性粉体２７以外の充填媒体として用いる場合は、袋体２とベース部材７間の密封、および、ベース部材７と筒状部材９の間のシール部材１０による密封は、第１実施形態と異なり、水密性または気密性までは求められず、磁性粉体２７が漏れ出ないことが担保できれば十分である。一方で、袋グリッパ２６が動作する周囲環境と異なる流体を、磁性粉体２７以外の充填媒体として用いる場合は、袋体２とベース部材７間の密封、および、ベース部材７と筒状部材９の間のシール部材１０による密封は、気密性または水密性が求められる。

【0061】

＜第３実施形態＞
次に、本開示の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図１１は、第３実施形態における袋グリッパ２８の縦断面概要図である。

【0062】

第３実施形態における袋グリッパ２８は、第１実施形態と同様に、袋体２の内部に流体が水密性を保って封入されているが、第３実施形態における袋体２の内部の封入物は、第１実施形態と異なり、電気粘性流体２９である。電気粘性流体２９は、本開示の硬化性媒体の一例である。また、第１実施形態における筒状部材９および磁石１１に相当する構成は、第３実施形態においては１６本の高圧電極３１であり、第１実施形態における筒状部材側弾性要素１４に相当する構成は、第３実施形態においては高圧電極側弾性要素３２である。高圧電極３１は、第３実施形態の硬化部を構成する。高圧電極３１は、鉄により円柱状に構成されている。高圧電極３１の表面には、絶縁膜が形成されていない。高圧電極側弾性要素３２は、筒状部材側弾性要素１４と同様に、ばねにより構成されている。

【0063】

高圧電極３１の基端部（高圧電極側弾性要素３２に接続された側の端部）には、第１実施形態における筒状部材９と同様に突起が付いており、高圧電極３１がベース部材７から袋体２側へ抜け落ちないようになっている。高圧電極３１同士の間隔は、絶縁距離を保てる範囲内で狭い方が、低い電圧により高い電界強度が得られる点で望ましい。高圧電極３１は、第１実施形態と同様に、シール部材１０の弾性によって若干の傾きが許容されている。ベース部材７は、シール部材１０により袋体２の水密性が保たれた状態で、高圧電極３１がベース部材７の連通孔内を移動可能なように構成されている。高圧電極３１には、高圧電極３１間に発生する静電気力によって、第１実施形態と同様に、袋体２の中心軸に向かう方向に力が作用する。この袋体２の中心軸に向かう方向に作用する力は、袋体２の中心軸付近で把持されたワークの近傍の電気粘性流体２９を優先的に硬化する効果を奏するとともに、ワークに対する把持力としても作用する。しかし、第３実施形態では、高圧電極３１が最大角度まで傾いたとしても、高圧電極３１同士が絶縁距離以上の距離を保てることが求められる。

【0064】

シール部材１０が高圧電極３１に対し若干の傾きを許容するが、シール部材１０が高圧電極３１に傾きを許容しない構成にしても、袋グリッパ２８は把持性能を有する。

【0065】

筐体３、ベース部材７、シール部材１０、およびガイド機構１６には、絶縁抵抗が高く、高圧電極３１に印加される高電圧によって絶縁破壊されない絶縁耐力を有することが求められる。ベース部材７を挟んだ袋体２の反対側の領域では、ガイド機構１６が絶縁板となって隣り合う高圧電極３１の間を絶縁する。

【0066】

接続部材５は、制御装置４と高圧電極３１とを電気的に接続する。接続部材５は、第１実施形態と同様に、電線であるが、高電圧に耐えられるものが望ましい。ただし、制御装置４のうち高電圧発生回路を袋グリッパ２８内に設置する場合は、接続部材５は高電圧に耐えられるものでなくて良い。また、制御装置４が袋グリッパ２８の内部に設置される場合は、接続部材５は設置されなくても良い。

【0067】

制御装置４は、第１実施形態と同様に、袋グリッパ２８を制御する。しかし、第３実施形態における制御装置４は、第１実施形態と異なり、接続部材５を介して袋グリッパ２８の高圧電極３１に高電圧を印加して、袋体２内の電気粘性流体２９の粘度を増加させることによって袋体２を硬化させる。このことで、袋体２はワークを包み込んだ状態で硬化し、その結果、袋グリッパ２８はワークを把持することができる。また、制御装置４は、高圧電極３１への高電圧の印加を停止して、袋体２内の電気粘性流体２９の粘度を減少させることによって袋体２を軟化させる。この袋体２の軟化によって、袋グリッパ２８によるワークの把持が解除される。

【0068】

なお、高圧電極３１の本数は、１６本に限定されず、電気力線が電気粘性流体２９を十分貫通する配置であれば、何本であっても良い。高圧電極３１間に発生させる電界強度は、高いほど電気粘性流体２９の粘度を増加させることができ、例えば、２ｋＶ／ｍｍである。

【0069】

図１２は、第３実施形態における袋グリッパ２８の図１１のＢ－Ｂ線に沿う断面概略図である。図１２において、３１ａは高圧電極３１の陰極、３１ｂは高圧電極３１の陽極、３３は高圧電極３１によって発生する電気力線である。高圧電極３１に高電圧が印加され、電気力線３３が電気粘性流体２９を貫くことにより、電気粘性流体２９の粘度が増加する。

【0070】

高圧電極３１の陰極３１ａと陽極３１ｂの配置は、図１２の例に限定されず、例えば、図１２における陽極３１ａの位置と陰極３１ｂの位置を入れ替えた配置でも良い。高圧電極３１は、図１２の例では鉄の棒であるが、これに限定されず、例えば、樹脂の棒の表面に金属を蒸着させることにより通電膜を成膜したものでも良い。また、１本の高圧電極３１に複数個の前記通電膜を互いに離間させて成膜し、いくつかの通電膜を陽極とし、残りの通電膜を陰極としても良い。高圧電極３１の形状は、図１２の例では円柱であるが、これに限定されず、例えば、六角柱や十字柱でも良いが、高圧電極３１間の隙間ができるだけ小さい方が、電気粘性流体２９をより高粘度化することができる。高圧電極３１は、図１２の例では表面に被膜が無い鉄の棒であるが、これに限定されず、表面に絶縁膜を塗布しても良く、絶縁膜を形成することで高圧電極３１同士が接触してもショートすることを防ぐことができる。

【0071】

＜第４実施形態＞
次に、本開示の第４実施形態について説明する。なお、第３実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図１３は、第４実施形態における袋グリッパ３４の縦断面概要図である。

【0072】

図１３に示されるように、第４実施形態における袋グリッパ３４は、第３実施形態と同様に、袋体２を備え、静電気力によって袋体２の形状を保持する。第４実施形態における袋体２の内部の充填物は、第３実施形態と異なり、誘電性粉体３５である。誘電性粉体３５は、本開示の硬化性媒体の一例である。

【0073】

誘電性粉体３５は、袋体２の軟化後、高圧電極３１が、高圧電極側弾性要素３２の弾性力によって誘電性粉体３５を押しのけて、袋体２の先端側に最大限移動できる程度に、高い流動性を有することが望ましい。このような流動性を有する誘電性粉体３５は、例えば、球状の粉体である。誘電性粉体３５は、高誘電率の物質が望ましく、例えば、直径１ｍｍのアルミナ球であることが望ましい。

【0074】

第３実施形態の袋体２の内部は電気粘性流体２９が満たされているため、電気粘性流体２９は、袋体２の内部において高圧電極３１に対する絶縁油として機能する。しかし、第４実施形態では、第３実施形態とは異なり、袋体２に充填されている誘電性粉体３５以外の充填媒体は空気であるため、袋体２の内部において高圧電極３１に対して空気絶縁となり、第３実施形態よりも絶縁性が低下する傾向がある。そのため、高圧電極３１間に印加できる電界強度の最大許容値は、第３実施形態よりも制限される傾向がある。高圧電極３１に印加する電圧が特に高い場合は、コロナ放電の発生を防止するため、高圧電極３１の表面に突起が存在しないことが望ましい。高圧電極３１における先端部（基端部の反対側の端部）の形状は、図１３の例では一定の直径になっているが、これに限らず、例えば先端に向かうにしたがって細くなるテーパ形状であっても良い。この場合、高圧電極３１が誘電性粉体３５を押しのけやすくなるが、高圧電極３１に高電圧を印加したときの先端部における静電気力が低下し、袋体２の形状を保持する力が低下する。

【0075】

第３実施形態と同様に、ベース部材７を挟んだ袋体２の反対側の領域では、ガイド機構１６が絶縁板となって隣り合う高圧電極３１の間を絶縁する。

【0076】

袋体２に充填されている誘電性粉体３５以外の充填媒体は、図１３の例では空気であるが、これに限定されず、袋体２、ベース部材７、シール部材１０、高圧電極３１または誘電性粉体３５を傷害しない絶縁性の流体であれば良く、例えば、窒素ガスやシリコーンオイルであっても良い。袋グリッパ３４が動作する周囲環境と同じ流体を、誘電性粉体３５以外の充填媒体として用いる場合は、袋体２とベース部材７間の密封、および、ベース部材７と高圧電極３１の間のシール部材１０による密封は、第３実施形態と異なり、水密性または気密性までは求められず、誘電性粉体３５が漏れ出ないことが担保できれば十分である。ただし、埃が多い環境や湿度が高い環境、塩分や有害ガスを含んだ周囲環境中では、絶縁性が低下する恐れがあるため、十分な水密性または気密性が求められる。また、誘電性粉体３５が吸湿性の物質である場合においても、十分な水密性または気密性が必要である。一方で、袋グリッパ３４が動作する周囲環境と異なる流体を、誘電性粉体３５以外の充填媒体として用いる場合は、袋体２とベース部材７間の密封、および、ベース部材７と高圧電極３１の間のシール部材１０による密封は、気密性または水密性が求められる。誘電性粉体３５以外の充填媒体として絶縁性が高い流体を用いることで、高圧電極３１により高い電圧を印加することができる。また、誘電性粉体３５以外の充填媒体として防錆油など防錆作用のある流体を用いることで、高圧電極３１または誘電性粉体３５の酸化を抑制することができる。

【0077】

＜第５実施形態＞
次に、本開示の第５実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図１４は、第５実施形態における袋グリッパ３６の縦断面概要図である。

【0078】

図１４に示されるように、第５実施形態における袋グリッパ３６は、第１実施形態と同様に、袋体２の内部に磁気粘性流体８が密封されているが、第１実施形態と異なり、磁石１１を移動させるアクチュエータは１個の直動アクチュエータ１３ではなく、複数の回転アクチュエータ３７である。回転アクチュエータ３７は、各磁石１１に対して各々設けられ、筐体３に固定されている。

【0079】

袋グリッパ３６には、磁石固定部材１２および磁石側弾性要素１５が配置されておらず、磁石１１は、回転アクチュエータ３７のワイヤ３８に、例えば接着剤あるいは熱収縮チューブによって直接固定されている。なお、磁石固定部材１２を磁石１１とワイヤ３８の間に配置しても良いが、この場合、磁石１１が筒状部材９の先端部側に最大限移動した際に、磁石固定部材１２の長さ分だけ、磁石１１の先端が筒状部材９の先端から遠ざかり、袋体２の先端側まで磁力線を通しにくくなる傾向がある。

【0080】

ワイヤ３８は、線状に形成されている。ワイヤ３８は、回転アクチュエータ３７の駆動軸に固定された駆動プーリ３９と、筒状部材９の閉塞側先端の内側に固定された従動プーリ４０とに、ループ状に掛け回されている。筒状部材９がワークによって押し込まれることによって、駆動プーリ３９と従動プーリ４０の軸間距離が変化したとき、ワイヤ３８は弛むことで前記変化を吸収する。ワイヤ３８の長さは、磁石１１が回転アクチュエータ３７側に最大限移動したとき、筒状部材９がワークによって回転アクチュエータ３７側に最大限押し込まれても、筒状部材９に磁力を極力与えないように設計することが望ましい。図１４の例では、線状のワイヤ３８を用いたが、ワイヤ３８の代わりにベルトを用いても良い。

【0081】

駆動プーリ３９は、回転アクチュエータ３７の駆動によって回転する。従動プーリ４０は、駆動プーリ３９の回転に伴うワイヤ３８の動きによって、受動的に回転する。回転アクチュエータ３７が駆動すると、ワイヤ３８を介して磁石１１が直動する。従動プーリ４０の径が小さい方が、袋体２のより先端側まで磁石１１を直動させることができるが、従動プーリ４０の径が小さいと、ワイヤ３８が動く際の摩擦力が大きくなる傾向がある。なお、図１４の例では、空転する従動プーリ４０を用いているが、これに限定されず、従動プーリ４０の代わりに例えばフック機構を用いても良い。

【0082】

回転アクチュエータ配線４１は、接続部材５と回転アクチュエータ３７を電気的に接続する。制御装置４は、接続部材５および回転アクチュエータ配線４１を介して、各回転アクチュエータ３７を駆動する。なお、制御装置４が袋グリッパ３６の内部に設置される場合、接続部材５は設置されなくても良い。

【0083】

磁気粘性流体８を高粘度化させて袋グリッパ３６によりワークを把持するときは、制御装置４は、回転アクチュエータ３７に第１電気信号を印加して、駆動プーリ３９を第１方向に回転させることによりワイヤ３８を動かす。制御装置４は、磁石１１が筒状部材９内部の先端閉塞部に到達したら、駆動プーリ３９を停止させる。磁石１１が筒状部材９内部の先端閉塞部に到達すると、磁気粘性流体８の粘度が増加し、袋グリッパ３６によりワーク６が把持される。

【0084】

一方、磁気粘性流体８の粘度を減少させてワークを開放するときは、制御装置４は、回転アクチュエータ３７に第２電気信号を印加して、駆動プーリ３９を第１方向と反対の第２方向に回転させることによりワイヤ３８を動かす。制御装置４は、磁石１１が筒状部材９から完全に抜けたら、駆動プーリ３９を停止させる。磁石１１が筒状部材９から抜けると、磁気粘性流体８の粘度が減少し、ワーク６の把持が解除される。

【0085】

＜第６実施形態＞
次に、本開示の第６実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略または簡略にする。図１５は、第６実施形態における袋グリッパ４２の縦断面概要図である。

【0086】

第６実施形態における袋グリッパ４２は、第１実施形態と同様に、袋体２の内部に流体が水密性を保って封入されているが、第６実施形態における袋体２の内部の封入物は、第１実施形態と異なり、酢酸ナトリウム水溶液４３である。酢酸ナトリウム水溶液４３は、本開示の硬化性媒体の一例である。また、第１実施形態における筒状部材９および磁石１１に相当する構成は、第６実施形態においては１６本のヒートパイプ４４であり、第１実施形態における筒状部材側弾性要素１４に相当する構成は、第６実施形態においてはヒートパイプ側弾性要素４５である。ヒートパイプ側弾性要素４５は、筒状部材側弾性要素１４と同様にばねにより構成されており、ガイド機構１６とヒートパイプ４４とを接続する。

【0087】

ヒートパイプ４４は、鉄により円柱状に構成されている。ヒートパイプ４４は、ベース部材７の連通孔に挿通されている。ベース部材７とヒートパイプ４４との間は、連通孔が水密状態になるようにシール部材１０によって密封されている。ヒートパイプ４４の内部には、温流体４６が流れる温流体流路４８と、冷流体４７が流れる冷流体流路４９とが配置されている。温流体流路４８および冷流体流路４９は、それぞれＵ字状に形成されている。

【0088】

温流体流路４８の流入側端部には、温流体供給パイプ５０の一端が接続され、流出側端部には、温流体排出パイプ５１の一端が接続されている。冷流体流路４９の流入側端部には、冷流体供給パイプ５２の一端が接続され、流出側端部には、冷流体排出パイプ５３の一端が接続されている。温流体４６は、温流体タンク５４に蓄えられ、温流体タンク５４に取り付けられた加温器５６によって加温される。温流体４６は、酢酸ナトリウム水溶液４３の融点以上の温度、例えば９０℃に維持されている。冷流体４７は、冷流体タンク５５に蓄えられ、冷流体タンク５５に取り付けられた冷却器５７によって冷却される。冷流体４７は、酢酸ナトリウム水溶液４３の融点以下の温度、例えば２０℃に維持されている。加温器５６は、例えば、電熱線ヒータである。冷却器５７は、例えば、冷水チラーである。

【0089】

温流体供給パイプ５０の他端は、温流体弁５８と温流体ポンプ６０を介して、温流体タンク５４の下部に接続されている。冷流体供給パイプ５２の他端は、冷流体弁５９と冷流体ポンプ６１を介して、冷流体タンク５５の下部に接続されている。温流体排出パイプ５１の他端は、温流体タンク５４の上部に接続されている。冷流体排出パイプ５３の他端は、冷流体タンク５５の上部に接続されている。温流体弁５８を開く一方で冷流体弁５９を閉じ、温流体ポンプ６０を駆動すると、温流体４６が循環してヒートパイプ４４が加温される。温流体弁５８を閉じる一方で冷流体弁５９を開き、冷流体ポンプ６１を駆動すると、冷流体４７が循環してヒートパイプ４４が冷却される。

【0090】

硬化トリガ機構６５は、硬化トリガ駆動器６２と、硬化トリガ板６３とで構成される。硬化トリガ駆動器６２は、筐体３に取り付けられている。硬化トリガ駆動器６２は、例えば、ソレノイドや、電気式または空圧式の直動アクチュエータ、出力軸にカム機構を有する回転アクチュエータである。硬化トリガ板６３は、ベース部材７に取り付けられた硬化トリガ板支持部材６４によって支持されている。硬化トリガ板６３は、撓んだ状態で硬化トリガ板支持部材６４により支持された金属板である。硬化トリガ板６３は、制御装置４の制御により接続部材５を介して硬化トリガ駆動器６２が駆動すると、飛び移り座屈を起こす。

【0091】

制御装置４の制御により、接続部材５を介して温流体弁５８と温流体ポンプ６０を駆動し、温流体４６を温流体流路４８に流すことによって、酢酸ナトリウム水溶液４３は、融点以上の温度になり液体となる。その後、制御装置４の制御により、温流体弁５８と温流体ポンプ６０を停止して温流体４６の流れを止める一方で、冷流体弁５９と冷流体ポンプ６１を駆動し、冷流体４７を冷流体流路４９に流すことによって、酢酸ナトリウム水溶液４３を凝固点以下まで冷却した後、冷流体弁５９と冷流体ポンプ６１を停止して冷流体４７の流れを止める。このとき、過冷却現象により酢酸ナトリウム水溶液４３は液体のままである。この状態で袋体２をワークに押し付け、ワークが袋体２に包まれた状態にする。

【0092】

次に、制御装置４の制御により、接続部材５を介して硬化トリガ駆動器６２を駆動し、硬化トリガ板６３に飛び移り座屈を起こさせることで、酢酸ナトリウム水溶液４３に衝撃を加える。この衝撃に伴うホットアイス現象によって、酢酸ナトリウム水溶液４３を急速に硬化させ、袋体２を硬化させる。このことで、袋体２は、ワークを包み込んだ状態で硬化し、その結果、袋グリッパ４２はワークを把持することができる。つまり、ヒートパイプ４４および硬化トリガ機構６５は、第６実施形態の硬化部を構成する。なお、袋体２をワークに押し付ける際に加わる衝撃は、酢酸ナトリウム水溶液４３がホットアイス現象を起こさない程度に抑える。

【0093】

制御装置４の制御により、温流体弁５８と温流体ポンプ６０を駆動し、温流体４６を温流体流路４８に流すことによって、酢酸ナトリウム水溶液４３が融点以上の温度になり、袋体２が軟化することで、ワークを解放する。

【0094】

ここで、酢酸ナトリウム水溶液４３の調製は、例えば、質量比で酢酸ナトリウム三水和物が１０に対し純水が１の割合になるように行われる。袋体２の硬化に要する時間を短くするため、袋体２内部に封入する硬化性媒体として、過冷却現象を起こしやすい酢酸ナトリウム水溶液４３を用いている。なお、硬化性媒体として、酢酸ナトリウム三水和物に限らず、過冷却現象を起こしやすい流体を用いることができる。過冷却現象を起こしやすい流体としては、チオ硫酸ナトリウム五水和物を例示することができる。温流体４６と冷流体４７の温度は、硬化性媒体の融点と、ワークの耐熱温度に合わせて設定する。袋体２の硬化に時間を要しても問題ない用途であれば、硬化性媒体は、過冷却現象を起こしにくい流体でも良く、例えば、純水又は液体金属であっても良い。この場合、硬化トリガ機構６５は設けられなくても良い。

【0095】

常温で固体の硬化性媒体を袋体２に封入する場合、制御装置４の制御により、温流体弁５８と温流体ポンプ６０を駆動し、温流体４６を温流体流路４８に流すことによって、硬化性媒体は、融点以上の温度になり液体となる。その後、ワークを袋体２に押し付け、ワークが袋体２に包まれた状態にする。次に、制御装置４の制御により、温流体弁５８と温流体ポンプ６０を停止して温流体４６の流れを止める一方で、冷流体弁５９と冷流体ポンプ６１を駆動し、冷流体４７を冷流体流路４９に流すことによって、硬化性媒体を凝固点以下まで冷却し、袋体２が硬化したら、冷流体弁５９と冷流体ポンプ６１を停止して冷流体４７の流れを止めする。このことで、袋体２はワークを包み込んだ状態で硬化し、これによって、袋グリッパ４２はワークを把持することができる。ワークを解放するには、制御装置４の制御により、温流体弁５８と温流体ポンプ６０を駆動し、温流体４６を温流体流路４８に流すことによって、硬化性媒体は、融点以上の温度になり液体となる。これによって袋グリッパ４２はワークを解放する。

【0096】

常温で液体の硬化性媒体を袋体２に封入する場合、まずワークを袋体２に押し付け、ワークが袋体２に包まれた状態にする。その後、制御装置４の制御により、冷流体弁５９と冷流体ポンプ６１を駆動し、冷流体４７を冷流体流路４９に流すことによって、硬化性媒体を凝固点以下まで冷却し、袋体２を硬化させる。このことで、袋体２はワークを包み込んだ状態で硬化し、その結果、袋グリッパ４２はワークを把持することができる。ワークを解放するには、制御装置４の制御により、冷流体弁５９と冷流体ポンプ６１を停止して冷流体４７の流れを止める一方で、温流体弁５８と温流体ポンプ６０を駆動し、温流体４６を温流体流路４８に流すことによって、硬化性媒体は、融点以上の温度になり液体となる。これによって、袋グリッパ４２はワークを解放する。

【0097】

なお、ヒートパイプ４４内の流路は、温流体４６と冷流体４７のそれぞれに対し１本ずつ配置されているが、これに限らず、温流体４６と冷流体４７で共用される１つの流路のみを配置し、ヒートパイプ４４の上流側と下流側に設けた切替弁によって、流す流体を切り替えても良い。ヒートパイプ４４は、鉄により形成されているが、これに限らず、例えば、アルミニウム又は銅により形成されても良い。熱伝導率が高い材料の方が、より早く硬化性媒体の温度を変化させることができるため望ましい。ヒートパイプ４４は、円柱状であるが、これに限らず、例えば、六角柱状でも良い。温流体流路４８および冷流体流路４９は、それぞれＵ字状に形成されているが、これに限らず、例えば、Ｕ字状の管を螺旋状に巻いた形状に形成しても良い。温流体４６及び冷流体４７がヒートパイプ４４に接触する表面積と、ヒートパイプ４４と硬化性媒体が接触する表面積ができるだけ大きくなる方が、より早く硬化性媒体の温度を変化させることができるため望ましい。

【0098】

［実施形態の変形例］
本開示は、これまでに説明した実施形態に示されたものに限られないことはいうまでもなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。また、上記実施形態及び以下に示される変形例は、正常に機能する限り、どのように組み合わせても良い。

【0099】

例えば、第２実施形態における袋グリッパ２６、第３実施形態における袋グリッパ２８、第４実施形態における袋グリッパ３４、第５実施形態における袋グリッパ３６は、第１実施形態にて例示した把持システム、治具システム、脚ロボットシステムに適用することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0100】

本開示の膜袋複合体は、袋体の変形可能な容量を増大することで、より多種のワークを安定して把持または操作する効果を有し、多品種少量生産等のＦＡの用途の他、配達ロボットなどサービスロボットにも適用できる。また、本開示の膜袋複合体は、袋体の水密性または気密性を高めることで、水中や大気が薄い場所における探査ロボットにも適用できる。

【符号の説明】

【0101】

１，２６，２８，３４，３６，４２ 袋グリッパ
２ 袋体
３ 筐体
４ 制御装置
５ 接続部材
６ ワーク
７ ベース部材
８ 磁気粘性流体
９ 筒状部材
１０ シール部材
１１ 磁石
１１ａ Ｎ極
１１ｂ Ｓ極
１２ 磁石固定部材
１３ 直動アクチュエータ
１３Ａ 本体
１３Ｂ 移動子
１４ 筒状部材側弾性要素
１５ 磁石側弾性要素
１６ ガイド機構
１７ 磁力線
１８ ロボットアーム
１９ 手先部
２０ ロボット支持台
２１ ２指グリッパ
２２ ２指グリッパ爪部
２３ 仕掛品
２４ 脚ロボット
２５ 地面
２７ 磁性粉体
２９ 電気粘性流体
３０ 高圧電線
３１ 高圧電極
３１ａ 陰極
３１ｂ 陽極
３２ 高圧電極側弾性要素
３３ 電気力線
３５ 誘電性粉体
３７ 回転アクチュエータ
３８ ワイヤ
３９ 駆動プーリ
４０ 従動プーリ
４１ 回転アクチュエータ配線
４３ 酢酸ナトリウム水溶液
４４ ヒートパイプ
４５ ヒートパイプ側弾性要素
４６ 温流体
４７ 冷流体
４８ 温流体流路
４９ 冷流体流路
５０ 温流体供給パイプ
５１ 温流体排出パイプ
５２ 冷流体供給パイプ
５３ 冷流体排出パイプ
５４ 温流体タンク
５５ 冷流体タンク
５６ 加温器
５７ 冷却器
５８ 温流体弁
５９ 冷流体弁
６０ 温流体ポンプ
６１ 冷流体ポンプ
６２ 硬化トリガ駆動器
６３ 硬化トリガ板
６４ 硬化トリガ板支持部材
６５ 硬化トリガ機構

【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】