以下、本発明に係る可動式テンセグリテ� ��構造体の実施の形態について、図面を参照� ��て説明する。

 なお、本発明では、テンセグリティ構造体� ��構成する圧縮力に耐える剛体等を剛体部材� ��いい、異なる剛体部材同士の端点間を引き� ��す力に対抗する力を付与する部材をテンシ� ��ン材というが、テンション材としてゴムや� ��ネ等の弾性体を用いる場合を排除するもの� ��はない。
[1.第1の実施の形態]
[1-1.可動式テンセグリティ構造体の構成]
 本発明の第1の実施形態に係る可動式テンセ グリティ構造体1の最も単純な構成を図1に示� ��。図1に示すように、可動式テンセグリティ 構造体1は、複数の剛体部材2と、剛体部材2同 士の端点E間を結ぶ複数のテンション材3とが� ��み合わされて構成されている。
[1-1-1.剛体部材]
 まず、剛体部材2の配置について説明する。 各剛体部材2同士はテンション材3を介して接� ��されるようになっており、各剛体部材2同士 が直接には接続されないようになっている。 また、図1や、図1における剛体部材2のみを示 した図2に示すように、本実施形態では、各� �体部材2は、長さや径が等しい棒状の部材で� ��成されている。

 また、本実施形態では、3本の剛体部材2� �1つの組として1つの層Lが形成されており、� �層Lが、1本の軸Cに沿う方向に積み重ねられ� �ようにして可動式テンセグリティ構造体1が� ��成されている。各剛体部材2は、それぞれい ずれか1つの層Lに属するようになっており、� ��らが属する層Lを越えて他の層Lに属するこ� �がないようになっている。すなわち、1つの� ��Lを形成する剛体部材2が他の層Lを形成する� ��体部材2となることはない。

 なお、本実施形態および下記の実施形態� ��おいては、部材の配置等について簡潔に記� ��するため、可動式テンセグリティ構造体の� ��部材等についての上下関係や水平方向の位� ��関係を言う場合、図1や後述する図12、図13� �における上下関係や水平方向の位置関係を� �すこととする。そのため、本明細書におい� �例えばある部材が他の部材の上方に存在す� �旨が記載されていても、それは、軸Cが水平� ��向に延在するように可動式テンセグリティ� ��造体1が配置されている状態では当該部材は 当該他の部材に対して横方向に存在すること を意味している。

 互いに隣接する2層を層La、Lbとし、層La、 Lbに属する剛体部材2をそれぞれ剛体部材2a、2 bと表した場合の層La、Lbにおける各剛体部材2 a、2bをそれぞれ図3(A)、(B)の平面図に示す。� �3(A)、(B)に示すように、各層Lに属する3本の� �体部材2は、各剛体部材2がそれぞれ、他の2� �の剛体部材2のうち、1本の剛体部材2に対し� �はその上方を、残りの1本の剛体部材2に対し てはその下方を通過するように、いわばねじ れた状態で組み合わされて配置されている。

 また、本実施形態では、層Laに属する3本� ��剛体部材2aの配置と、層Lbに属する3本の剛� �部材2bの配置とは、互いに鏡像の関係とされ ている。

 すなわち、図3(A)に示す層Laでは、仮に各� ��体部材2aの下側の端点E2aの位置を固定した� �で考えると、上側の端点E2aを図中矢印で示� �回転方向に動かした場合には各剛体部材2aは その回転方向に自由に移動するが、図中の矢 印方向とは反対の回転方向に動かそうとして も、各剛体部材2aは互いにぶつかりあって移� ��させることができなくなる。

 それに対して、図3(B)に示す層Lbでは、同� ��に、仮に各剛体部材2bの下側の端点E2bを固� �した系で考えると、上側の端点E2bを図中矢� �で示す回転方向に動かした場合には各剛体� �材2bはその回転方向に自由に移動するが、図 中の矢印方向とは反対の回転方向に動かそう としても、各剛体部材2bは互いにぶつかりあ� ��て移動させることができなくなる。

 このように、本実施形態では、層Laに属� �る3本の剛体部材2aの配置と、層Lbに属する3� �の剛体部材2bの配置とが互いに鏡像の関係と されているため、各剛体部材2a、2bが束縛さ� �ずに回転し得る方向が、層Laと層Lbとでは相� ��的に逆向きになっている。

 これを、図1に示した可動式テンセグリテ ィ構造体1について示すと、図4に示すように� ��層Laでは、各剛体部材2aの上側の端点E2a側は 図中の手前の位置で軸C周りに右向きに回転� �き、下側の端点E2a側は図中の手前の位置で� �C周りに左向きに回転することができる。ま� ��、層Lbでは、逆に、各剛体部材2bの上側の端 点E2b側は図中の手前の位置で軸C周りに左向� �に回転でき、下側の端点E2b側は図中の手前� �位置で軸C周りに右向きに回転することがで� ��る。

 このように、層Laと層Lbとでは、各剛体部材 2a、2bの組み合わされ方によって各剛体部材2a 、2bが回転し得る方向が異なるため、層Laが� �じれる方向と層Lbがねじれる方向が相対的に 逆向きになっている。
[1-1-2.テンション材および収縮制御可能な部� �]
 次に、テンション材3の配置について説明す る。本実施形態では、テンション材3は、上� �のように配置された各剛体部材2に対して、� ��下の3通りの手法でそれらの端点Eを結ぶよ� �になっている。

 第一に、同一の層Lに属する3本の剛体部� �2のうち、任意の2本の剛体部材2について、1� ��の剛体部材2の上側の端点Eと、その剛体部� �2の下方を通過するもう1本の剛体部材2の下� �の端点Eとを結ぶテンション材3が存在する。 このように、同一の層Laに属する2本の剛体部 材2a同士の端点E2a間を結ぶテンション材3を、 以下、テンション材3aといい、同一の層Lbに� �する2本の剛体部材2b同士の端点E2b間を結ぶ� �ンション材3をテンション材3bという。

 第二に、1つの層Lに属する剛体部材2の端� ��Eと、当該層Lに隣接する層Lにさらに隣接す� ��層Lに属する剛体部材2の端点Eとの間を結ぶ� ��ンション材3が存在する。すなわち、例えば 、1つの層Laに属する剛体部材2aの上側の端点E 2aと、当該層Laに上方に隣接する層Lbのさらに 上方に隣接する層Laに属する剛体部材2aの下� �の端点E2aとの間がテンション材3で結ばれて� ��る。また、1つの層Laに属する剛体部材2aの� �側の端点E2aと、当該層Laに下方に隣接する層 Lbのさらに下方に隣接する層Laに属する剛体� �材2aの上側の端点E2aとの間がテンション材3� �結ばれている。このようなテンション材3を� ��以下、テンション材3cという。

 また、層Lbに属する剛体部材2bについても 、その端点E2bと、その層Lbの上方または下方� ��隣接する層Laのさらに上方または下方に隣� �する層Lbに属する剛体部材2bの端点E2bとの間� ��テンション材3で結ばれている。このような テンション材3を、以下、テンション材3dとい う。

 第三に、隣接する2つの層La、Lbの境界部� �に存し、これらの2つの層La、Lbにそれぞれ属 する剛体部材2a、2b同士の端点E2a、E2b間を結� �テンション材3が存在する。このようなテン� ��ョン材3を、以下、テンション材3eという。

 本実施形態では、上記の3種類のテンショ ン材3(テンション材3a、3b、テンション材3c、3 d、テンション材3e)のうち、いわば上下の剛� �部材2の端点E間を結ぶテンション材3a、3bお� �びテンション材3c、3dの2種類のテンション材 3が収縮制御可能な部材で構成されている。� �発明では、このようにして、テンション材3� ��全部または一部を収縮制御可能な部材で構� ��することにより、テンセグリティ構造体が� ��動式とされている。

 収縮制御可能な部材としては、本実施形� ��では、通電により容易に収縮を制御するこ� ��が可能で、迅速に収縮する導電性プラスチ� ��クを用いた高分子型の人工筋肉が用いられ� ��いる。この他にも、収縮制御可能な部材と� ��て、例えば、空気圧型やMcKibben型等の空気� �人工筋肉や、バイオメタル等を用いたメタ� �式人工筋肉、形状記憶合金等を用いた人工� �肉、等を用いることも可能である。

 なお、以下、収縮制御可能な部材を人工� ��肉と略称し、上記のように収縮制御可能な� ��材で構成されるテンション材3a、3bやテンシ ョン材3c、3dを人工筋肉3a、3bや人工筋肉3c、3d という場合がある。

 また、例えばテンション材3a、3bの組のみ 、またはテンション材3c、3dの組のみを人工� �肉で構成することも可能であるが、上記の2� ��のうち少なくとも1組は人工筋肉で構成され る。また、テンション材3eを人工筋肉で構成� ��てもよい。さらに、人工筋肉を用いないテ� ��ション材3は、例えばワイヤを用いて構成す ることが可能であり、また、前述した従来技 術で述べたようにゴムやバネ等の弾性体とし てもよい。

 なお、例えば同一の層Laに属する2本の剛� ��部材2aの端点E2a間を結ぶ人工筋肉3aを収縮さ せた場合には、当該層Laの人工筋肉3a部分が� �わば潰れるように収縮する。しかし、例え� �1つの層Laに属する剛体部材2aの端点E2aと、当 該層Laに隣接する層Lbにさらに隣接する層Laに 属する剛体部材2aの端点E2aとの間を結ぶ人工� ��肉3cを収縮させた場合には、2つの層La、Laに 挟まれた層Lbの人工筋肉3c部分が潰れるよう� �収縮する。

 このように、人工筋肉3aと人工筋肉3cは、 ともに剛体部材2aの端点E2a間を結ぶものであ� ��が、人工筋肉3aの収縮力は層Laに作用するの に対して、人工筋肉3cの収縮力は層Lbに作用� �る点で、両者の作用する層が異なっている� �従って、本実施形態では、層Laに収縮力を及 ぼす場合には人工筋肉3a、3dを作用させ、層Lb に収縮力を及ぼす場合には人工筋肉3b、3cを� �用させるようになっている。

 ところで、前述したように、本実施形態� ��は、層Laに属する3本の剛体部材2aの配置と� �Lbに属する3本の剛体部材2bの配置とが互いに 鏡像とされているため、各層Lに属する3本の� ��体部材2の組み合わせ方によって、図4に示� �たように各層Lで各剛体部材2の上側の端点E� �と下側の端点E側の軸C周りに回転し得る方向 が決まる。そして、層Laと層Lbとではねじれ� �方向が相対的に逆向きになっている。

 そのため、上記の人工筋肉3a、3dや人工筋肉 3b、3cが各層Lに収縮力を及ぼす際に、各層Lの 各剛体部材2の上側の端点E側と下側の端点E側 の軸C周りに回転し得る方向に収縮力が及ぶ� �うに、すなわち層Lがねじれ得る方向に収縮� ��が及ぶように、人工筋肉3a、3dや人工筋肉3b� ��3cは、可動式テンセグリティ構造体1の軸Cに 対してそれぞれ傾斜して設けられている。ま た、前述したように、層Laと層Lbとではねじ� �る方向が相対的に逆向きになっているため� �層Laを収縮させる人工筋肉3a、3dと、層Lbを収 縮させる人工筋肉3b、3cとでは、軸Cに対する� ��斜の向きが逆になるように構成されている� ��
[1-1-3.剛体部材と人工筋肉との関係]
 次に、剛体部材2と人工筋肉(テンション材)3 との関係について説明する。本願発明者らは 研究の結果、以下の知見を得た。なお、下記 の図5(A)、(B)は図1における層La内の3本の剛体� ��材2aと人工筋肉3aとを示す正面図であり、図 6(A)、(B)は図5(A)、(B)の変形例を示す正面図で� ��る。

 各層Lを形成する3本の剛体部材2を図2や図3(A )、(B)に示したように組み合わせた際に、例� �ば層Laを形成する剛体部材2aにおいて、図6(A) に示すように、2本の剛体部材2aと、それらの 端点E2aを結ぶ人工筋肉3fの計3本の部材で形成 される三角形の内部を、もう1本の別の剛体� �材2a ^* が通過するように構成したとする。より正確 に言えば、層Laを形成する3本の剛体部材2aの� ��ち、1本の剛体部材2a ^* が、他の2本の剛体部材2aとそれらの端点E2a間 を結ぶ人工筋肉3fの計3本の部材でその周囲を 少なくとも1周取り巻かれる構成であるとす� �。

 この場合、人工筋肉3fを収縮させると、他� �2本の剛体部材2aの端点E2a間の間隔が狭まり� �剛体部材2a ^* を他の2本の剛体部材2aが挟みつける形になる 。すると、剛体部材2a ^* が他の2本の剛体部材2aの動きに対して、いわ ばてこの支点のように作用するため、図6(B)� �示すように、2本の剛体部材2aの人工筋肉3fで 結ばれた側の端点E2a間だけでなく、その反対 側の端点E2a間の間隔も収縮する。すなわち、 図6(A)のような構成の場合、人工筋肉3fの収縮 に連動して2本の剛体部材2aの両側の端点E2a間 の間隔が収縮するようになる。

 一方、図5(A)に示す本実施形態のように、例 えば層Laを形成する剛体部材2aにおいて、2本� ��剛体部材2aと、それらの端点E2aを結ぶ人工� �肉3fの計3本の部材で形成される三角形の外� �を、もう1本の別の剛体部材2a ^* が通過するような構成であるとする。より正 確に言えば、層Laを形成する3本の剛体部材2a� ��うち、1本の剛体部材2a ^* が、他の2本の剛体部材2aとそれらの端点E2a間 を結ぶ人工筋肉3fの計3本の部材によりその周 囲を取り巻かれない構成であるとする。

 この場合、人工筋肉3aを収縮させると、他� �2本の剛体部材2aの端点E2a間の間隔が狭まっ� �も、剛体部材2a ^* を他の2本の剛体部材2aが挟みつけることはな く、寧ろ他の2本の剛体部材2aは剛体部材2a ^* から遠ざかり、図5(B)に示すように、2本の剛� ��部材2aの人工筋肉3aで結ばれた側の端点E2a間 の間隔だけが収縮する。すなわち、本実施形 態のような構成の場合、人工筋肉3aの収縮に� ��り、2本の剛体部材2aの一方側の端点E2a間の� ��隔だけが収縮し、反対側の端点E2a間の間隔� ��維持されることが分かった。

 本実施形態では、このように、剛体部材2 の人工筋肉3で結ばれていない端点E間の間隔� ��人工筋肉3の収縮に連動して収縮しないよう に、図5(A)の構成が採用されている。

 なお、図1に示すように、層Laにおいて、1本 の剛体部材2a ^* が、2本の剛体部材2aと2本のテンション材3eと 1本の人工筋肉3cの計5本の部材でその周囲を� �り巻かれている。この場合、人工筋肉3cが収 縮すると、2本の剛体部材2aは、各テンション 材3eが人工筋肉3cの収縮に引き摺られること� �剛体部材2a ^* を挟みつける方向に多少動くが、剛体部材2a ^* がこれら2本の剛体部材2aの動きに対して、て この支点のように作用するまでには至らず、 反対側の人工筋肉3a側は事実上収縮しない。

 このように、図6(A)に示したように1本の剛� �部材2を他の2本の剛体部材2とそれらの端点E� ��を結ぶ人工筋肉3の計3本の部材でその周囲� �取り巻く構成としない限り、人工筋肉3の収� ��に連動して2本の剛体部材2の両側の端点E間� ��間隔が収縮することはない。
[1-1-4.その他の構成]
 なお、人工筋肉3を収縮させるための通電を 行う電源装置や配線、制御装置等については 、図1~図5では図示を省略したが、電源装置に ついては人工筋肉3を作動させるために適し� �電力を供給できるものであれば、公知の電� �装置を用いることが可能である。また、制� �装置は、例えばコンピュータに対するプロ� �ラミングによって制御を行うことが可能で� �り、その他、直接手動ですなわちスイッチ� �オン、オフ等によって人工筋肉に電力を入� �するように構成することも可能である。

 また、配線については、後述する可動式テ� ��セグリティ構造体1の屈曲等の動作の妨げに ならないように、例えば棒状の剛体部材2の� �部に配線を通して、剛体部材2の端点Eで人工 筋肉3と接続するように構成することが可能� �ある。また、図3(A)、(B)に示したように、各� ��Lに属する3本の剛体部材2によって可動式テ� ��セグリティ構造体1の軸Cの周囲に三角形の� �部空間Sが形成されるが、その軸C周囲の内部 空間S内で各人工筋肉3と接続される配線を束� ��て内部空間S内を通して外部の電源装置や制 御装置とつなぐように構成することも可能で ある。
[1-2.可動式テンセグリティ構造体の作用]
 次に、本実施形態に係る可動式テンセグリ� ��ィ構造体1の作用について説明する。
[1-2-1.可動式テンセグリティ構造体の屈曲動� �]
 本実施形態では、前述した図5(A)に示したよ うに、可動式テンセグリティ構造体1の各層L� ��は、層Lを形成する3本の剛体部材2のうち、1 本の剛体部材2(2a ^* )が他の2本の剛体部材2とそれらの端点E間を� �ぶ人工筋肉3の計3本の部材によりその周囲を 取り巻かれないように構成されている。

 そのため、図1に示した可動式テンセグリ ティ構造体1において、上記のように構成さ� �た層Laの例えば図中最左端側に示された人工 筋肉3aを収縮させても、前述したように当該� ��Laの図中右側の部分がそれに連動して収縮� �ることはない。そして、人工筋肉3aの収縮に より、層Laの一部、すなわちこの場合は層La� �図中左側の部分が軸C方向に収縮し、可動式� ��ンセグリティ構造体1の軸Cを屈曲させるこ� �ができる。

 例えば、図1における当該層Laより下側の� ��分を動かないように固定すれば、可動式テ� ��セグリティ構造体1の軸Cは、当該層Laより下 側の部分に対して当該層Laから上の部分が左� ��に屈曲し、可動式テンセグリティ構造体1が 当該層Laの部分で屈曲する。このようにして� ��例えば人工筋肉3を収縮させて1つの層Lの一� ��を軸C方向に収縮させることで、可動式テン セグリティ構造体1の軸Cを屈曲させることが� ��能となる。

 上記の場合、層Laの人工筋肉3aのみを収縮 させてもよいが、人工筋肉3aだけでなく、当� ��人工筋肉3aの近傍にある当該層La中の人工筋 肉3d等も適度に収縮させれば、図7に示すよう に、可動式テンセグリティ構造体1の軸Cをよ� ��安定して屈曲させることができる。また、� ��該層Laの当該人工筋肉3a等をさらに収縮させ たり、当該層Laの上方または下方の単数また� ��複数の層La、Lbの同一箇所、すなわち図7の� �では層Lの図中最左端側の人工筋肉3等を屈曲 させることで、可動式テンセグリティ構造体 1の軸Cを同一方向にさらに大きく屈曲させる� ��とができる。

 前述したように、人工筋肉3は、各層Lの� �剛体部材2の上側の端点E側と下側の端点E側� �軸C周りに回転し得る方向に収縮力が及ぶよ� ��に可動式テンセグリティ構造体1の軸Cに対� �てそれぞれ傾斜して設けられている。その� �め、上記のように人工筋肉3aを収縮させると 、当該層Laの人工筋肉3aの部分、すなわち図7� ��例では当該層Laの図中最左端側の部分で、� �工筋肉3aが結び付けられた上側の端点E2aや下 側の端点E2aが図4に示した方向に若干ねじれ� �生じる。

 そのため、可動式テンセグリティ構造体1 が当該層Laの部分で軸C周りに僅かにねじれを 生じる場合があり、可動式テンセグリティ構 造体1の屈曲動作を、複数の層Lの人工筋肉3を 収縮させて生じさせた場合、屈曲と同時に軸 C周りにねじれを生じる場合がある。

 このようなねじれは、例えば屈曲を生じさ� ��る層Lの数を層Laと層Lbとで同数になるよう� �選択する等して、層La、Lbで逆方向に生じる� ��じれを相殺することで、解消することがで� ��る。そして、このようにすれば、可動式テ� ��セグリティ構造体1に屈曲のみを生じさせる ことが可能となる。
[1-2-2.可動式テンセグリティ構造体の収縮動� �]
 また、層Laでは人工筋肉3a、3dを全部または� ��部を適宜収縮させると、図8に示すように、 人工筋肉3a、3dの収縮により層Laの上側と下側 との間隔を狭めるように収縮力が働く。この ように、層Laでは人工筋肉3a、3dを、層Lbでは� ��工筋肉3b、3cをそれぞれ全部または一部を適 宜収縮させることで、可動式テンセグリティ 構造体1の軸Cを屈曲させることなく各層Lを軸 C方向に収縮させることができる。

 そして、例えば、図8において、収縮させ る層Laより下側の部分を動かないように固定� ��れば、可動式テンセグリティ構造体1は、当 該層Laより上側の部分全体が軸C方向に下がる 。そのため、可動式テンセグリティ構造体1� �一部または全部を軸C方向に収縮させること� ��可能となる。

 その際、上記のように、人工筋肉3が可動 式テンセグリティ構造体1の軸Cに対してそれ� ��れ傾斜して設けられているため、各層Lごと に特有のねじれ方向にねじれが生じる。しか し、例えば収縮を生じさせる層Lの数を層Laと 層Lbとで同数になるように選択する等して層L a、Lbで逆方向に生じるねじれを相殺すること でねじれを解消することができ、軸C方向の� �縮動作のみを生じさせることが可能となる� �

 また、上記のようにして一旦収縮させた可� ��式テンセグリティ構造体1を、各層Lの人工� �肉3の収縮を解除しまたは緩めて各層Lを軸C� �向に伸長させることで、軸C方向に伸長させ� ��ことも可能となる。
[1-2-3.可動式テンセグリティ構造体のねじれ� �作]
 また、上記のように、層Laでは人工筋肉3a、 3dをすべて収縮させると、図8に示したように 、人工筋肉3は可動式テンセグリティ構造体1� ��軸Cに対してそれぞれ傾斜して設けられてい るため、人工筋肉3a、3dの収縮力により、可� �式テンセグリティ構造体1の軸Cを屈曲させる ことなく、図4に示したねじれ方向に層Laをね じれさせることができる。

 例えば、図8において、収縮させる層Laよ� ��下側の部分を動かないように固定すれば、� ��動式テンセグリティ構造体1は、当該層Laよ� ��上側の部分全体が軸C周りにねじれる。その ため、可動式テンセグリティ構造体1の一部� �たは全部を軸C方向に収縮させることが可能� ��なる。これは、層Lbについても同様である� �、人工筋肉3b、3cの傾斜の向きが層Laの場合� �逆であるため、層Laとは逆方向のねじれを生 じる。

 そして、層Laのみを複数選択し、或いは� �Lbのみを複数選択して、各層Lの人工筋肉3を� ��縮させて各層Lごとにねじれを生じさせるこ とで、可動式テンセグリティ構造体1を、そ� �軸C周りに、各層Lに特有のねじれ方向に大き くねじれさせることが可能となる。

 なお、このねじれ動作においては、層Laの� �工筋肉3a、3dや、層Lbの人工筋肉3b、3cをそれ� ��れすべて収縮させるため、前述したように� ��必然的に収縮動作を伴う。しかし、例えば� ��予め各層Lの人工筋肉3をある程度収縮させ� �おき、ねじれ動作を生じさせる層Lの収縮の� ��合に応じて、ねじれ動作を生じさせる層L以 外の層Lを同時に伸長させることで、可動式� �ンセグリティ構造体1を、必要な箇所でねじ� ��動作を生じさせつつ、全体的には収縮しな� ��ようにすることが可能となる。
[1-2-4.可動式テンセグリティ構造体の他の動� �]
 詳しい説明を省略するが、上記の屈曲動作� ��ねじれ動作、収縮・伸長動作を組み合わせ� ��ば、可動式テンセグリティ構造体1により複 雑な動作をさせることが可能となる。

 例えば、上記の屈曲動作や収縮(伸長)動作� �は、例えば屈曲や収縮(伸長)を生じさせる層 Lの数を層Laと層Lbとで同数になるように選択� ��る等して、同時にねじれ動作が生じないよ� ��にする場合を示したが、屈曲や収縮(伸長)� �際に、各層Lごとのねじれを相殺させないよ� ��に層La、Lbの数や場所を選択して、屈曲動作 や収縮(伸長)動作とねじれ動作とを同時に生� ��させることも可能である。また、可動式テ� ��セグリティ構造体1を、屈曲させつつ収縮(� �長)させるようにその動作を制御することも� ��能である。
[1-3.可動式テンセグリティ構造体の効果]
 以上のように、本実施形態に係る可動式テ� ��セグリティ構造体1によれば、テンセグリテ ィ構造体を構成する剛体部材2同士の端点E間� ��結ぶ複数のテンション材3の全部または一部 を収縮制御可能な部材(人工筋肉)で構成した� ��とにより、テンセグリティ構造体を可動式� ��することができる。また、収縮制御可能な� ��材とされたテンション材3を収縮させること で、可動式テンセグリティ構造体1に、屈曲� �作やねじれ動作、収縮動作等を行わせるこ� �が可能となる。

 また、剛体部材2が、他の2本の剛体部材2� ��よび当該他の2本の剛体部材2の端点E間を結� ��テンション材3の計3本の部材でその周囲を� �り巻かれないように構成し、そのテンショ� �材3を収縮制御可能な部材(人工筋肉)で構成� �ることで、この剛体部材2が他の2本の剛体部 材2の動きに対していわばてこの支点のよう� �作用して、収縮制御可能な部材とされたテ� �ション材3を収縮させる際に可動式テンセグ� ��ティ構造体1の他の部分も収縮してしまうこ とを回避することが可能となる。

 そのため、上記のように、収縮制御可能� ��部材とされた1本のテンション材3の収縮に� �り複数の部分が収縮する場合には、可動式� �ンセグリティ構造体1の動作の制御構成が複� ��になってしまうが、本実施形態のように、� ��縮制御可能な部材とされた1本のテンション 材3を収縮させた場合にそのテンション材3の� ��分のみが収縮するように構成すれば、可動� ��テンセグリティ構造体1の動作を容易に制御 することが可能となり、制御構成をより単純 なものとすることが可能となる。

 さらに、可動式テンセグリティ構造体1を、 一定数(本実施形態では3本)の剛体部材2を組� �合わせて形成した層Lを1本の軸C方向に積み� �ねて構成した場合、収縮制御可能な部材と� �れたテンション材3の収縮により当該テンシ� ��ン材3の部分のみを収縮させることで、屈曲 動作を実現することが可能となる。また、こ のような可動式テンセグリティ構造体1では� �テンション材3の全部または一部を収縮制御� ��能な部材とすることで、容易かつ的確に屈� ��動作やねじれ動作、収縮動作等を行わせる� ��とが可能となる。
[2.第2の実施の形態]
 上記の第1の実施形態に係る可動式テンセグ リティ構造体1では、3本の剛体部材2を1つの� �として1つの層Lが形成される場合について説 明した。本実施形態では、層Lに属する剛体� �材2の本数をさらに増加させた場合の可動式� ��ンセグリティ構造体1 ^* について説明する。

 なお、本実施形態に係る可動式テンセグリ� ��ィ構造体1 ^* の基本的な構成は、上記の第1実施形態に係� �可動式テンセグリティ構造体1と同様であり� ��可動式テンセグリティ構造体1の部材と同様 の機能を奏する部材については、第1の実施� �態と同じ符号を付して説明する。

 前記図3(A)、すなわち、層Laに属する3本の剛 体部材2aを上方から見た図に人工筋肉3aをあ� �せて記載すると、図9に示す平面図のように� ��される。これは、前述した第1の実施形態に おける可動式テンセグリティ構造体1の構成� �ある。この基本的な構成を維持したまま、� �Laに属する剛体部材2aの本数を4本、6本と増� �し、人工筋肉3aをあわせて記載すると、可動 式テンセグリティ構造体1 ^* は、図10および図11のように表すことができ� �。

 その際、層Laにおいては、層Laに属する剛 体部材2aの組み合わせ方により、そのねじれ� ��向が第1の実施形態の図4に示したように決� �っている。そのため、図9に示した剛体部材2 aが3本の場合と同様に、図10、図11に示した剛 体部材2aが4本、6本の場合においても、剛体� �材2aの上側の端点E2a(図中手前側の端点)と他� ��剛体部材2aの下側の端点E2aとを結ぶ人工筋� �3aの方向性が一定となるように、剛体部材2a� ��端点E2aとが結ばれる。

 図9~図11に示したように、層Lに属する剛体� �材2の本数を増加させていくと、各層Lに属す る一定数の剛体部材2によって可動式テンセ� �リティ構造体1 ^* の軸Cの周囲に形成される内部空間Sが拡大し� ��いくことが分かる。そして、このような層L が軸Cに沿う方向に積み重ねられるようにし� �形成される可動式テンセグリティ構造体1 ^* は、層Lの内部空間Sが拡大していくと筒状に� ��っていくことが理解される。

 層Lを形成する剛体部材2等をより細小に構� �してその数をさらに増加させ、層Lの軸C方向 の厚さを短縮していくと、可動式テンセグリ ティ構造体1 ^* は、図12(A)の正面図に示すように、肉薄の円� ��形状になる。

 しかし、その際も、図12(A)に円Aで示す部分� ��拡大図である図12(B)に示されるように、可� �式テンセグリティ構造体1 ^* は、上記の第1の実施形態に示した可動式テ� �セグリティ構造体1の基本的な構成に従って� ��層La、Lbが交互に積み重ねられ、剛体部材2a� ��2b、人工筋肉3a、3b、3c、3d、およびテンショ ン材3eが組み合わされて構成される。テンシ� ��ン材3eを人工筋肉で構成してもよいこと等� �第1の実施形態と同様である。

 なお、図9~図11では可動式テンセグリティ構 造体1 ^* の軸C周囲の内部空間Sが正多角形状に形成さ� ��る場合を示し、図12(A)、(B)では可動式テン� �グリティ構造体1 ^* が円筒形状に形成される場合を示したが、必 ずしもこのように形成される必要はない。例 えば図12(A)の可動式テンセグリティ構造体1 ^* を、断面が楕円形状やその他の形状の筒状に 形成することも可能である。

 以上のように、本実施形態に係る可動式テ� ��セグリティ構造体1 ^* によれば、上記の第1の実施形態に示した基� �的な構成に従って構成されているため、第1� ��実施形態の可動式テンセグリティ構造体1と 同様の効果を奏することが可能となる。

 また、本実施形態に係る可動式テンセグリ� ��ィ構造体1 ^* は、図12(A)、(B)に示したように、層Lを形成す る剛体部材2等をより細小に構成してその数� �増加させ、層Lの軸C方向の厚さを短縮するこ とで、肉薄の筒状に形成することが可能とな る。このように可動式テンセグリティ構造体 1 ^* を構成する部材を細小化することで、可動式 テンセグリティ構造体1 ^* に、より滑らかでしなやかに屈曲やねじれ、 収縮等の動作を行わせることが可能となる。

 さらに、可動式テンセグリティ構造体1 ^* の内部空間Sに人体等を挿入して、人間等が� �動式テンセグリティ構造体1 ^* を着用する形とすることで、可動式テンセグ リティ構造体1 ^* を、人間の筋力を増強するために着用する動 作補助装置(強化服、パワーアシスト装置等)� ��して用いることが可能となる。

 なお、本実施形態に係る可動式テンセグリ� ��ィ構造体1 ^* を動作補助装置として用いる際、図12(A)、(B)� ��示した層Lを形成する剛体部材2等を極細小� �構成して、可動式テンセグリティ構造体1 ^* をサポータ状或いはストッキング状に形成す れば、剛体部材2等が例えば人体に刺さる等� �て人体を刺激することもなく、サポータや� �トッキングを着用する時のように滑らかな� �触で可動式テンセグリティ構造体1 ^* (動作補助装置)を着用することが可能となる� ��また、このようにサポータ等のように着用� ��た状態で可動式テンセグリティ構造体1 ^* を作動させることで、上記の効果が実現され て、着用者の身体に屈曲等の動作を生じさせ たり、着用者の動作を補助、補強することが 可能となる。
[3.第3の実施の形態]
[3-1.可動式テンセグリティ構造体の構成]
 本発明の第3の実施形態に係る可動式テンセ グリティ構造体10の最も単純な構成を図13に� �す。図13に示すように、本実施形態に係る可 動式テンセグリティ構造体10も、複数の剛体� ��材11と、剛体部材11同士の端点F間を結ぶ複� �のテンション材12とが組み合わされて構成さ れている。

 なお、図13では、可動式テンセグリティ構� �体10を真正面から見るとテンション材12eが重 なりあって見づらくなるため、テンション材 12eが重なりあわないようにやや上方から見た 正面図が記載されている。また、図14に、図1 3における剛体部材11のみを示した図を示す。
[3-1-1.剛体部材]
 本実施形態において、剛体部材11自体の構� �および各剛体部材11同士の組み合わせ方等は 、第1の実施形態の剛体部材2の場合と同様で� ��り、また、3本の剛体部材11を1つの組として 形成された各層Mが、1本の軸Dに沿う方向に積 み重ねられるようにして可動式テンセグリテ ィ構造体10が構成されている点においても同� ��である。

 また、互いに隣接する2層を層Ma、Mbとし� �層Ma、Mbに属する剛体部材11をそれぞれ剛体� �材11a、11bと表した場合、層Ma、Mbにおける各� ��体部材11a、11bを上方から見ると、第1の実施 形態における図3(A)、(B)に示したものと同様� �状態となる。なお、図3(A)、(B)における層L、 La、Lb、剛体部材2、2a、2b、端点E、E2a、E2bが� �本実施形態の層M、Ma、Mb、剛体部材11、11a、1 1b、端点F、F11a、F11bにそれぞれ対応する。

 このように、本実施形態においても、層M aに属する3本の剛体部材11aの配置と、層Mbに� �する3本の剛体部材11bの配置とが互いに鏡像� ��関係とされており、各剛体部材11a、11bが束� ��されずに回転し得る方向が、層Maと層Mbとで は相対的に逆向きになっている。

 そのため、図15に示すように、層Maでは、 各剛体部材11aの上側の端点F11a側は図中の手� �の位置で軸D周りに右向きに回転でき、下側� ��端点F11a側は図中の手前の位置で軸D周りに� �向きに回転することができる。また、層Mbで は、逆に、各剛体部材11bの上側の端点F11b側� �図中の手前の位置で軸D周りに左向きに回転� ��き、下側の端点F11b側は図中の手前の位置で 軸D周りに右向きに回転することができる。

 このように、層Maと層Mbとでは、各剛体部材 11a、11bの組み合わされ方によって各剛体部材 11a、11bが回転し得る方向が異なるため、層Ma� ��ねじれる方向と層Mbがねじれる方向が相対� �に逆向きになっている。
[3-1-2.テンション材および収縮制御可能な部� �]
 本実施形態では、テンション材12の配置が� �1の実施形態の場合と異なっている。

 本実施形態では、テンション材12は、隣� �する2つの層Ma、Mbの境界部分に存し、これら の2つの層Ma、Mbにそれぞれ属する剛体部材11a� ��11b同士の端点F11a、F11b間を結ぶテンション� �11eが存在する。これは第1の実施形態におけ� ��テンション材3eと同様であり、本実施形態� �おいても、テンション材11eは、例えば、ワ� �ヤや、ゴムやバネ等の弾性体を用いて構成� �ることが可能であり、人工筋肉(収縮制御可� ��な部材)で構成することも可能である。

 しかし、本実施形態では、第1の実施形態 におけるテンション3c、3dのように、層Mに属� ��る剛体部材11の端点Fと、当該層Mの上方また は下方に隣接する層Mのさらに上方または下� �に隣接する層Mに属する剛体部材11の端点Fと� ��間を結ぶテンション材は存在しない。

 また、同一の層Mに属する3本の剛体部材11に ついては、各剛体部材11の上側の端点Fと他の 2本の剛体部材11の下側の端点Fとの間が計6本� ��テンション材12で結ばれるようになってい� �。本実施形態では、これらの同一の層Mに属� ��る3本の剛体部材11の上側および下側の端点F 間を結ぶテンション材12が収縮制御可能な部� ��(人工筋肉)で構成されている。収縮制御可� �な部材としては、第1の実施形態と同様のも� ��を用いることができる。
[3-1-3.剛体部材と人工筋肉との関係]
 本実施形態では、同一の層Mに属する3本の� �体部材11の端点Fが上記のようにして収縮制� �可能な部材である計6本のテンション材12す� �わち人工筋肉12で結ばれている。

 そのため、第1の実施形態の図5(A)に示し� �関係と同様に、層Mを形成する3本の剛体部材 11のうち、1本の剛体部材11が、他の2本の剛体 部材11とそれらの端点F間を結ぶ人工筋肉12の� ��3本の部材により取り巻かれない構成となっ ている人工筋肉12が、各層Mごとに3本存在す� �。このような人工筋肉12を、以下、人工筋肉 12aまたは人工筋肉12bという。

 しかし、それと同時に、第1の実施形態の 図6(A)に示した関係と同様に、層Mを形成する3 本の剛体部材11のうち、1本の剛体部材11が、� ��の2本の剛体部材11とそれらの端点F間を結ぶ 人工筋肉12の計3本の部材で取り巻かれる構成 となっている人工筋肉12も、各層Mごとに3本� �在する。このような人工筋肉12を、以下、人 工筋肉12fという。

 そして、図13に示すように、同一の層M内� ��は、隣接する3本の人工筋肉が人工筋肉12aま たは人工筋肉12bとなり、残りの隣接する3本� �人工筋肉が人工筋肉12fとなっている。また� �層Maでは図中左側の隣接する3本の人工筋肉� �人工筋肉12a、図中右側の隣接する3本の人工� ��肉が人工筋肉12fであるのに対し、層Mbでは� �中右側の隣接する3本の人工筋肉が人工筋肉1 2b、図中左側の隣接する3本の人工筋肉が人工 筋肉12fである。このように、層Ma内で人工筋� ��12aが偏在する位置と、層Mb内で人工筋肉12b� �偏在する位置が、逆の位置関係になってい� �。人工筋肉12fが偏在する位置関係について� �同様である。

 人工筋肉12a、12bは、第1実施形態の図5(A)� �(B)に示した場合と同様に、人工筋肉12a、12b� �端点Fに結び付けられていない剛体部材11は� �の2本の剛体部材11に対して、てこの支点の� �うには作用しないから、人工筋肉12a、12bを� �縮させても、他の2本の剛体部材11の反対側� �端点Fの間隔は収縮しない。

 また、人工筋肉12fは、第1実施形態の図6(A)� �(B)に示した場合と同様に、人工筋肉12fが端� �Fに結び付けられていない剛体部材11が他の2� ��の剛体部材11に対して、てこの支点のよう� �作用するから、人工筋肉12fを収縮させると� �他の2本の剛体部材11の反対側の端点Fの間隔� ��人工筋肉12fの収縮に連動して収縮する。
[3-1-4.その他の構成]
 その他の電源装置や配線、制御装置等につ� ��ては、第1の実施形態の場合と同様であり、 説明を省略する。
[3-2.可動式テンセグリティ構造体の作用]
 次に、本実施形態に係る可動式テンセグリ� ��ィ構造体10の作用について説明する。
[3-2-1.可動式テンセグリティ構造体の屈曲動� �]
 本実施形態では、前述したように、層Ma内� �人工筋肉12aおよび層Mb内の人工筋肉12bは、そ れぞれ収縮させても2本の剛体部材11の反対側 の端点Fの間隔を収縮させることがない。ま� �、人工筋肉12aの層Ma内での偏在位置と人工筋 肉12bの層Mb内での偏在位置とが逆になってい� ��。そのため、人工筋肉12aを収縮させると、� ��13に示した層Maの図中左側の部分が軸D方向� �収縮し、人工筋肉12bを収縮させると、層Maの 図中右側の部分が軸D方向に収縮する。

 従って、これを利用して、単数または複� ��の層Maにおいて1~3本の人工筋肉12aを収縮さ� �ることで、図示を省略するが第1の実施形態� ��図7に示した場合と同様に、可動式テンセグ リティ構造体10の軸Dを左側に屈曲させること ができる。なお、この場合、図13に示した層M a内の図中最左端側の人工筋肉12aや図中奥側� �人工筋肉12aのみを収縮させると、剛体部材11 a同士がぶつかりあう場合があるため、図中� �前側の人工筋肉12aも同時に収縮させて剛体� �材11a同士がぶつかりあうことを回避させる� �とが好ましい。

 また、同様に、単数または複数の層Mbにお� �て1~3本の人工筋肉12bを収縮させれば、可動� �テンセグリティ構造体10の軸Dを右側に屈曲� �せることができる。なお、この場合も、図13 に示した層Mb内の図中最右端側の人工筋肉12b� ��図中奥側の人工筋肉12bのみを収縮させると� ��剛体部材11b同士がぶつかり合う場合がある� ��め、図中手前側の人工筋肉12bも同時に収縮� ��せて剛体部材11b同士がぶつかり合うことを� ��避させることが好ましい。
[3-2-2.可動式テンセグリティ構造体の収縮動� �]
 可動式テンセグリティ構造体10の収縮動作� �おいては、各層Ma、Mbの人工筋肉12a、12b、12f� ��全部または一部を適宜収縮させることで、� ��動式テンセグリティ構造体10の軸Dを屈曲さ� ��ることなく、各層Mを軸D方向に収縮させる� �とができる。そのため、可動式テンセグリ� �ィ構造体10の一部または全部を軸D方向に収� �させることが可能となる。

 また、上記のようにして一旦収縮させた� ��動式テンセグリティ構造体10を、各層Mの人� ��筋肉3の収縮を解除しまたは緩めて各層Mを� �D方向に伸長させることで、軸D方向に伸長さ せることも可能となる。

 なお、その際、各層Mの人工筋肉12はそれぞ� ��軸Dに対して特定の方向に傾斜して設けられ ているため、可動式テンセグリティ構造体10� ��収縮(伸長)動作のみを行わせる場合には、� �層Mにねじれが生じないように、人工筋肉12a� ��12b、12fを均等に収縮(伸長)させることが好� �しい。人工筋肉12fのみを収縮(伸長)させるよ うにしても、各層Mにねじれを生じさせずに� �層Mを収縮(伸長)させることができ、可動式� �ンセグリティ構造体10を、ねじれを生じさせ ずに収縮(伸長)させることができる。
[3-2-3.可動式テンセグリティ構造体のねじれ� �作]
 図15に示したように、本実施形態の可動式� �ンセグリティ構造体10においても、層Maと層M bは、各剛体部材11a、11bの組み合わされ方に� �って層Maと層Mbとでそれぞれねじれ得る方向� ��決まってくる。そして、層Maと層Mbとでは、 ねじれる方向が相対的に逆向きになっている 。

 この層Mごとのねじれを実現するために、 図15に示すように、層Maでは、層Maをそのねじ れ方向にねじれさせることができる人工筋肉 12α、12β、12γを、また、層Mbでは、層Mbをそ� �ねじれ方向にねじれさせることができる人� �筋肉12δ、12ε、12ζを収縮させることで、各� �Mで、そのねじれ方向のねじれが実現される� ��これを複数の層Maまたは複数の層Mbで行うこ とで、可動式テンセグリティ構造体10に軸D周 りの所定のねじれ動作を行わせることが可能 となる。

 なお、層Maや層Mbで、人工筋肉12α、12β、1 2γ、12δ、12ε、12ζ以外の人工筋肉を収縮させ ると、剛体部材11a同士または剛体部材11b同士 が互いにぶつかり合うため、各層Mにねじれ� �生じさせることができず、可動式テンセグ� �ティ構造体10に軸D周りのねじれ動作を行わ� �ることができない。

 また、このねじれ動作においては、層Maや� �Mbの軸D方向の収縮動作を必然的に伴うが、� �えば、予め各層Mの人工筋肉12をある程度収� �させておき、ねじれ動作を生じさせる層Mの� ��縮の度合に応じて、ねじれ動作を生じさせ� ��層M以外の層Mを伸長させることで、可動式� �ンセグリティ構造体10を、必要な箇所でねじ れ動作を生じさせつつ、全体的には収縮しな いようにすることが可能となる。
[3-2-4.可動式テンセグリティ構造体の他の動� �]
 詳しい説明を省略するが、上記の屈曲動作� ��ねじれ動作、収縮・伸長動作を組み合わせ� ��ば、可動式テンセグリティ構造体1により複 雑な動作をさせることが可能となることは第 1の実施形態と同様である。
[3-3.可動式テンセグリティ構造体の効果]
 以上のように、本実施形態に係る可動式テ� ��セグリティ構造体10においても、第1の実施� ��態と同様に、テンセグリティ構造体を構成� ��る剛体部材11同士の端点F間を結ぶ複数のテ� ��ション材12の全部または一部を収縮制御可� �な部材(人工筋肉)で構成したことにより、テ ンセグリティ構造体を可動式とすることがで きる。また、収縮制御可能な部材とされたテ ンション材12を収縮させることで、可動式テ� ��セグリティ構造体10に、屈曲動作やねじれ� �作、収縮動作等を行わせることが可能とな� �。

 また、少なくとも2本の剛体部材11および� ��該2本の剛体部材11の端点F間を結ぶテンショ ン材12の計3本の部材で他の剛体部材11を取り� ��いていない場合に、その部分のテンション� ��12を収縮制御可能な部材(人工筋肉)で構成す ることで、収縮制御可能な部材で構成したテ ンション材12を収縮させても、2本の剛体部材 11の反対側の端点F間の間隔が収縮されてしま うことを回避することが可能となる。そのた め、第1の実施形態と同様の効果を得ること� �可能となる。

 なお、本実施形態においても、第2の実施形 態と同様に、層Mに属する剛体部材11の本数を 増加させて組み合わせて、可動式テンセグリ ティ構造体10の軸Dの周囲に内部空間を形成す ることが可能である。そして、図12に示した� ��動式テンセグリティ構造体1 ^* と同様に、可動式テンセグリティ構造体10を� ��薄の筒状に形成すれば、可動式テンセグリ� ��ィ構造体10に、より滑らかでしなやかに屈� �やねじれ、収縮等の動作を行わせることが� �能となる。

 また、上記の第1~第3の実施形態では、剛� ��部材2や剛体部材11が長さや径が等しい棒状� ��部材で構成されている場合を示したが、本� ��明の効果を奏し得るものであれば、剛体部� ��2、11の長さや径、形状等は必ずしもすべて� ��剛体部材2、11で同一でなくてもよい。テン� ��ョン材や人工筋肉についても同様である。