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従来までの「遮断部スライド駆動」の課題
スライド式柔軟流体アクチュエータと
その応用
ピンチローラー
(Linear: S.Hirose, etc. 1996)
(Motor: H.Tsukagoshi, etc. 2004)
東京工業大学
大学院理工学研究科
准教授 塚越 秀行
発表内容
柔軟ロッドレスシリンダ
(T.Akagi, etc. 2001)
目標：チューブを押し付けずに流路を遮断することにより、
課題:
動作の安定化と摩耗の軽減を望める
内部漏れ防止のためにチューブを強く押し付けると、
アクチュエータの開発
粘性抵抗や摩耗が生じる。
屈服座屈による流路の遮断に着目
1. Λ-drive (ラムダ‐ドライブ)の
円筒状チューブ
偏平チューブ
基本動作原理
2． 流体ロープウェイ への応用
3． 足関節動作支援への応用
4． 配管内移動ロボットへの応用
座屈点は移動しない
座屈点のスライドを利用した流体アクチュエータ
－ Λ-drive (ラムダドライブ)の構造 －
試作機による直線状動作と電気モータとの比較
最適設計されたスライダ
無加圧状態
座屈点は移動する
スライダの動作
Slider
48mm
19g
電気モータ (maxon RE25)
加圧状態
空気圧：0.4MPa
Weight: 130g
Speed：7400rmp
Force: 0.026Nm
Power: 20W
Power/weight: 0.15W/g
Tube size： Φ6.8mm, Φ8mm
Pneumatic pressure： 0.4MPa
Speed：2.0m/s
Force: 10.8N
Power: 21W
Power/weight: 1.1W/g
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多様な動作の生成
螺旋状の動作
Slider
Tube
1995年 阪神淡路大震災
屈曲動作
Flat tube
Slider
Curved surface
｢流体ロープウェイ｣の概念図
凹凸地形に沿ったスライダの移動
ゴンドラ探査機
揺動ローラー
120g
無加圧状態
リンク
Real Time
Camera×2
Camera
Gear
支持ローラー
受動回転
155
加圧状態
Non-pressurized
消防ホースを用いたハイパワー・スライダー
Pressurized
がれきの散乱した港湾施設内の情報収集
Gondola for ocean investigation
Driven by water hydraulics
in a fire hose
Float for buoyancy
Camera
東日本大震災直後の石巻港
Weight:2.7kg
Fire hose
Slider
Length
Height
Width
920mm
282mm
250mm
Weight
21kg
Pressure
0.4MPa
Driving force：40kgf (0.4MPa, Water)
Speed：300mm/s, 180W
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血栓予防が求められる背景
臥床状態が長引くと…
血行障害による
予防策の現状
背屈
予防策の効果の比較
予防策
偏平チューブ
静脈血流量
血栓・むくみ
肺梗塞
血栓予防を視野に入れたモーション・ソックス
の増加
下肢挙上
△
深呼吸
×
弾性ストッキング
△
間歇的空気圧圧迫法
△
足関節自動運動
○
スライダ
底屈
間歇的空気圧 →積極的に足首を動かす
治療・予防が効果的
圧迫法
配管探査の現状と課題
原子力発電所・
石油化学プラントの配管
口径１５０ｍｍ以上
自走式（車輪駆動）
チューブ型移動装置の基本構成
Λ-drive の基本原理
空気圧0.4MPa
電気モータの1/4サイズで実現
JFEエンジニアリング（株）
家庭に供給されるガス管
亀裂・腐食の
検査が必要
口径１５０ｍｍ未満
押し込み式
曲がりの多い
配管に対応し
づらい
カンツール（株）
受動蛇行による管内の推進原理
４曲がり配管内の前進・後退動作
試作したTwin-snake-I
受動蛇行
口径50mm 配管内の移動
受動車輪
カメラ
LED
↑ モニタ内にカメラで
捉えた映像
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様々な配管経路内での動作実験
Real time
鋭角屈曲を含む
平均曲率半径50mmの配管
高さ８ｍの鉛直管の上り動作
Real time
分岐点における
推進方向の選択
配管口径５０mm
長さ１７ｍの曲がり管内の移動探査
結論と今後の課題
1. 柔軟偏平チューブの座屈点で流路を遮断しながら
駆動するアクチュエータを紹介した。
２． 固定箇所を変えることにより、3種類の異なる運動
を取り出せることを示し、その応用例を示した。
３． 今後は、スライダで収集した情報をチューブ内で伝
送する手法を構築する予定である。
配管口径５０mm
本技術に関する知的財産権
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発明の名称
出願番号
出願人
発明者
：リニアアクチュエータ
：特願2008-145508
：東京工業大学
：塚越秀行、森庸太朗、平井雅大
発明の名称
出願番号
出願人
発明者
：移動体およびそれを用いた探査装置
：特願2014-244611
：東京工業大学
：塚越秀行、穂坂 憲一
お問い合わせ先
東京工業大学
産学連携コーディネーター
尾上二郎
ＴＥＬ ０３－５７３４－７６３４
ＦＡＸ ０３－５７３４－７６３４
e-mail [email protected]
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