JP4545331B2 - 多指ハンド装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の指機構を有する多指ハンド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人の手と同様の構造を有する多指ハンド装置は、手掌部から複数の指機構が延設され、その各指機構は、複数の関節を介して複数のリンク機構を順次連接して構成されている。そして、各関節を作動させる（例えば各関節の屈曲動作を行わせる）アクチュエータが、各リンク機構等に設けられている（例えば特開平８−１２６９８４号公報等を参照）。
【０００３】
しかしながら、従来の多指ハンド装置は、その各指機構の関節の動作方向や配置構成が、必ずしも多指ハンド装置による種々様々の物体の把持動作を適正に行い得るものとなっているとは言えず、これを改善することが望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、多指ハンド装置による物体の把持動作を容易に効率よく行うことを可能とする多指ハンド装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の多指ハンド装置は、手掌部から延設された複数の指機構を備え、各指機構が、前記手掌部側から複数の関節を介して順次連接された複数のリンク機構を具備する多指ハンド装置に関するものである。
【０００６】
本発明では、前記複数の指機構として、親指に相当する第１指機構と、該第１指機構以外の３つの指機構である第２〜第４指機構とを備え、
前記第２〜第４指機構のそれぞれの最も手掌部側の関節である第１関節が、その回転軸心を前記手掌部の手平面に略直交する方向に向けて該手掌部の略幅方向に並列して設けられていると共に、前記第１指機構の最も手嘗部側の関節である該第１指機構の第１関節の回転軸心と、前記第２〜第４指機構のうちの中間に位置する指機構である第３指機構の第１関節の回転軸心とが交わるように（好ましくはほぼ直角に交わるように）該第１指機構及び第３指機構の第１関節が配置されており、前記第１〜第４指機構の第１関節での回転動作を含む各指機構の関節の動作によって、前記第１指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分と前記第３指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分とが該第１指機構の第１関節の回転軸心と該第３指機構の第１関節の回転軸心とを含む同一の平面上で屈伸自在に互いに対向し、且つ、前記第２指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分と前記第４指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分とが前記平面に対して交差する方向で屈伸自在に互いに対向することが可能なように、前記第１〜第４指機構の関節が配置されている。
【０００７】
この構成によれば、前記第１指機構の第１関節と前記第３指機構の第１関節との両者又は一方の回転動作を行うことによって、第１指機構の第１関節よりも先端側の部分と、第３指機構の第１関節よりも先端側の部分とを同一の平面上で屈伸自在に対向させることが可能となる。また、前記第２指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分と前記第４指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分とを、前記平面に対して交差する方向で屈伸自在に互いに対向させることができる。このとき、第１指機構と第３指機構との間に物体を把持しつつ、この把持方向と異なる方向で、第２指機構と第４指機構との間で物体を把持することができるため、該物体の把持を確実に行なうことが可能となる。
【０００８】
尚、本発明では、各指機構のそれぞれの第１関節以外の他の関節は、特に１軸の自由度を有するものである場合（一つの回転軸心回りの回転動作が可能である場合）には、その回転軸心は、前記第１関節の回転軸心と直交するものであることが好適である。
【０００９】
また、本発明では、前記第２〜第４指機構のそれぞれの前記第１関節に連結して最も手掌部側に位置するリンク機構（以下、ここでは第１リンク機構という）は、そのそれぞれの幅方向の中心線が相互に傾斜して各指機構の先端側に向かって放射状に広がるように前記手掌部に固定されている。
【００１０】
これによれば、前記手掌部の略幅方向に並列している第２〜第４指機構は、そのそれぞれの前記第１関節の回転軸が手掌部の手平面に略直交する方向に向けられているため、それらの指機構の第１関節よりも先端側の部分は、該第１関節の箇所において、手掌部の手平面に略沿った回転動作を行うことが可能である。そして、このとき、第２〜第４指機構の第１リンク機構は、そのそれぞれの幅方向の中心線が相互に傾斜して各指機構の先端側に向かって放射状に広がるように前記手掌部に固定されているため、各指機構を、隣合う指機構との干渉を避けつつ広い回転範囲にわたって、第１関節の回転軸心の回りに回転させることが可能となる。つまり第１指機構以外の各指機構と、隣合う指機構とを必要以上にそれぞれの第１関節の回転軸心回りに回転させることなく、比較的広い範囲にわたって第１関節の回転軸心回りに回転させることが可能となる。この結果、指機構は、種々様々の物体の把持に適した姿勢を容易に採ることが可能となる。
【００１２】
また、本発明では、前記第２〜第４指機構のそれぞれの前記第１関節は、該手掌部の略幅方向に並列して設けられると共に、その回転軸心が前記手掌部の手平面に略直交する方向で相互に傾斜し該手掌部の甲側に向かって放射状に広がるように設けられている。
【００１３】
かかる本発明によれば、前記第２〜第４指機構のそれぞれの第１関節の回転軸心が手掌部の手平面に略直交する方向で相互に傾斜し該手掌部の甲側に向かって放射状に広がるように設けられているので、それらの各指機構の第１関節よりも先端側の関節を作動させて、該第１関節よりも先端側の部分を手平面側に折り曲げるようにしたとき、それらの指機構の先端部が近傍箇所に集中しやすくなる。このため、それらの指機構を用いた物体の把持が容易になる。
【００１８】
以上説明した本発明では、前記第２〜第４指機構は、その少なくとも二つの指機構が互いに同一構造に構成されていることが好ましい。
【００１９】
これによれば、同一構造の指機構同士は、相互に転用することができる。このため、それらの指機構の在庫管理が容易になると共に、それらの指機構の一つが故障した場合における該指機構の交換処置に容易に対応することができる。
【００２０】
また、各指機構の各関節の回転動作を行わしめるアクチュエータを例えば各指機構に具備する。この場合特に、前記のように少なくとも二つの指機構が互いに同一構造に構成されているときには、各指機構の各関節の回転動作を行わしめるアクチュエータを各指機構に具備することにより、同一構造の指機構同士は該アクチュエータを含めて相互に転用することができる。
【００２１】
尚、本発明における各指機構の関節の駆動機構については、例えば、各指機構の最も先端側のリンク機構以外の各リンク機構に、これと隣合うリンク機構との間の関節を駆動するための電動モータ等の回転駆動手段と、この回転駆動手段の回転駆動力を該関節に伝達する回転伝達手段（減速装置等を含む）とを搭載した構成とすることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図１０を参照して説明する。
【００２３】
図１及び図２は本実施形態の多指ハンド装置の基本構造を示す斜視図であり、図１は多指ハンド装置の手平面を上側にして示した斜視図、図２は多指ハンド装置の手甲側を上側にして示した斜視図である。尚、図１及び図２では、説明の便宜上、多指ハンド装置の各指機構２〜５は、その要部構成のみを簡略化して記載し、アクチュエータ等の構成要素を省略している。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本実施形態の多指ハンド装置は、手掌部１と、この手掌部１から延設された複数の指機構２〜５とを具備している。指機構２〜５は、本実施形態では４本であり、このうち、指機構２は人の手の親指に相当するものである。
【００２５】
手掌部１は、板状部材により形成されたものであり、表面が手平面６ａ（図１参照）となる手掌本体板６と、この手掌本体板６の後端部から該手掌本体板６と略直交する姿勢で手甲側（手掌本体板６の裏面側）に起立された起立板７とから構成されている。手掌本体板６の裏面（手甲側の面）は、指機構２〜５のうちの指機構３〜５が取付けられる面部である（図２参照）。
【００２６】
起立板７は、手掌部１の略幅方向に延在する第１部分起立板７ａと、この第１部分起立板７ａの一端側で該第１部分起立板７ａに対して傾斜して延在する第２部分起立板７ｂとから成る。第１部分起立板７ａは、図示しないロボットのアーム（腕体）に取付けられる部分、第２部分起立板７ｂは、指機構２が取付けられる部分である。
【００２７】
指機構２〜５のうち、指機構３〜５は、いずれも同一構造であり、それぞれ、第１〜第５の５個のリンク機構８〜１２を手掌部１側から順に第１〜第４の４個の関節１３〜１６を介して連接した構造となっている。尚、指機構３〜５は、上記のようにいずれも同一構造であることから、図１及び図２では、便宜上、指機構４については、各リンク機構及び各関節の参照符号を省略している。
【００２８】
これらの指機構３〜５のより詳細な構造は後述するが、それぞれの各関節１３〜１６は、いずれも一軸回りの回転運動を可能とする関節である。そして、本実施形態では、最も手掌部１寄りの第１関節１３の回転軸心は、他の三つの第２〜第４関節１４〜１６の回転軸心（これらは互いに平行である）と直交している。
【００２９】
すなわち、例えば指機構５について図１を参照して説明すると、この指機構５の第１関節１３は、図示の回転軸心１３ｘの回りに第２リンク機構９を第１リンク機構８に対して回転可能とし、第２関節１４は、第１関節１３の回転軸心１３ｘと直交する回転軸心１４ｘの回りに第３リンク機構１０を第２リンク機構９に対して回転可能としている。さらに、第３関節１５は、第２関節１４の回転軸心１４ｘと平行な回転軸心１５ｘの回りに第４リンク機構１１を第３リンク機構１０に対して回転可能とし、第４関節１６は、第３関節１５の回転軸心１５ｘと平行な回転軸心１６ｘの回りに第５リンク機構１２を第４リンク機構１１に対して回転可能としている。
【００３０】
このような第１〜第４関節１３〜１６の回転動作は、指機構３，４についても全く同様である。そして、本実施形態では、指機構３〜５のそれぞれの第１リンク機構８が、第１関節１３の回転軸心１３ｘを手掌部１の手掌本体板６と略直交する方向に向けて該手掌本体板６の裏面部に固設され、該手掌本体板６の略幅方向に並列している（図２参照）。
【００３１】
ここで、手掌本体板６と指機構３〜５のそれぞれの第１リンク機構８との取付け構成についてさらに図３及び図４を参照して説明する。図３は、図２のIII矢視図（手掌部１の手甲側から指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘ方向で見た平面図）、図４は図３のIV−IV線断面図である。尚、図４では指機構３〜５の第１リンク機構８を仮想線で示している。
【００３２】
本実施形態では、図３に示すように、指機構３〜５のそれぞれの第１リンク機構８は、その幅方向の中心線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5が互いに傾斜し、且つ、それらの中心線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5が指機構３〜５の先端側に向かって放射状に広がるようにして、手掌本体板６の裏面部に固設されている。このため、指機構３〜５をそれぞれ中心線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5の方向に伸ばしたとき、指機構３〜５は、手掌部１側から放射状に延在することとなる。
【００３３】
また、本実施形態では、手掌本体板６は、図４に示すように、幅方向で手平面６ａ側に若干屈曲するように形成されており、手掌本体板６の裏面部の、指機構３の第１リンク機構８を固着する面部６ｘと、指機構４の第１リンク機構８を固着する面部６ｙと、指機構５の第１リンク機構８を固着する面部６ｚとは、互いに若干傾斜している。このため、これらの面部６ｘ，６ｙ，６ｚに指機構３〜５のそれぞれの第１リンク機構８を固設した状態では、各指機構３〜５の最も手掌部１側の関節である第１関節１３の回転軸心１３ｘも互いに若干傾斜し、それらの回転軸心１３ｘは、図示のように手甲側に向かって放射状に広がるように延在する。尚、この場合、本実施形態では、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘ（これは図４の鉛直方向に延在する）に対する指機構５の第１関節１３の回転軸心１３ｘの傾斜角度θaは、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘに対する指機構３の第１関節１３の回転軸心１３ｘの傾斜角度θb（例えば５度）とほぼ同じかもしくはそれよりも若干大きな角度（例えば５〜１０度）になっている。
【００３４】
一方、図１及び図２を参照して、指機構２は、第１〜第４の４個のリンク機構１７〜２０を手掌部１側から順に第１〜第３の３個の関節２１〜２３を介して連接した構造となっている。
【００３５】
この指機構２の各関節２１〜２３は、前記指機構３〜５の第１〜第３関節１３〜１５と同様、いずれも一軸回りの回転運動を可能とする関節であり、最も手掌部１寄りの第１関節２１の回転軸心は、他の二つの第２及び第３関節２２，２３の回転軸心（これらは互いに平行である）と直交している。
【００３６】
すなわち、図１参照して、指機構２の第１関節２１は、図示の回転軸心２１ｘの回りに第２リンク機構１８を第１リンク機構１７に対して回転可能とし、第２関節２２は、第１関節２１の回転軸心２１ｘと直交する回転軸心２２ｘの回りに第３リンク機構１９を第２リンク機構１８に対して回転可能としている。さらに、第３関節２３は、第２関節２２の回転軸心２２ｘと平行な回転軸心２３ｘの回りに第４リンク機構２０を第３リンク機構１９に対して回転可能としている。
【００３７】
そして、本実施形態では、指機構２は、その第１リンク機構１７が、第１関節２１の回転軸心２１ｘを手掌部１の第２部分起立板７ｂと直交する方向（手掌本体板６と略平行な方向）に向けて該第２部分起立板７ｂの外表面部に固設されている。
【００３８】
この場合、本実施形態では、指機構２は、その第１関節２１の回転軸心２１ｘが前記図３に示すように、前述の他の指機構３〜５のうちの指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘと略直角に交わるような位置及び姿勢で、第２部分起立板７ｂに固定されている。
【００３９】
前記指機構２〜５のさらに詳細な構造を図５〜図８を参照して説明する。
【００４０】
図５及び図６は、同一構造である指機構３〜５のうちの例えば指機構３を各関節１３〜１６の箇所で分解して示した分解斜視図である。この場合、図５では、指機構３の腹側の側面部、すなわち指機構３の、前記手掌部１の手平面６ａと同じ側の側面部であって、図１及び図２ように指機構３を屈曲させた状態で手掌部１の手平面６ａに対面する側面部（以下、腹面部という）が図５中の矢印Ａの方向（上方向）に向けられている。また、図６では、指機構３の腹面部が同図中の矢印Ｂの方向（横方向）に向けられている。また、図７は指機構３を伸ばした状態で、その腹面部側から見た平面図、図８は図７のVIII矢視図である。
【００４１】
図５〜図７に示すように、指機構３の第１リンク機構８は、手掌部１に固定される本体機枠２４に、第１関節１３を動作させるための電動モータ２５（アクチュエータ）と、該電動モータ２５の回転位置あるいは第１関節１３の動作位置を検出するためのロータリエンコーダ２６と、遊星歯車機構等により構成された減速装置２７とを搭載している。図６に示すように、電動モータ２５の駆動軸２５ａは、無端条ベルト２８を介してロータリエンコーダ２６の回転軸２６ａ及び減速装置２７の入力軸２７ａに接続され、電動モータ２５の駆動軸２５ａの回転が無端条ベルト２８を介してロータリエンコーダ２６の回転軸２６ａ及び減速装置２７の入力軸２７ａに伝達されるようになっている。
【００４２】
減速装置２７は、第１関節１３を構成するものであり、その入力軸２７ａに与えられる回転を減速して出力する回転出力部２７ｂ、すなわち、入力軸２７ａよりも遅い回転速度で入力軸２７ａの軸心（これは第１関節１３の回転軸心１３ｘである）の回りに回転する回転出力部２７ｂを備えている。この回転出力部２７ｂは、第２リンク機構９の構成要素となるもので、第２リンク機構９の本体機枠２９を図７に示すようにネジ３０により固定して結合するための結合部３１が一体に設けられている。該結合部３１に第２リンク機構９の本体機枠２９を結合することにより該本体機枠２９が減速装置２７の回転出力部２７ｂと一体化する。
これにより、該第２リンク機構９は、第１リンク機構８の電動モータ２５を作動させたとき、第１関節１３の回転軸心１３ｘである減速装置２７の入力軸２７ａの軸心回りに回転（揺動）する。
【００４３】
上記のように回転出力部２７ｂの結合部３１に本体機枠２９が結合される第２リンク機構９にあっては、その本体機枠２９に、第１リンク機構８と同様、電動モータ３２（アクチュエータ）、ロータリエンコーダ３３及び減速装置３４が搭載され、電動モータ３２の駆動軸３２ａが無端条ベルト３５を介してロータリエンコーダ３３の回転軸３３ａ及び減速装置３４の入力軸３４ａに接続されている。この場合、電動モータ３２、ロータリエンコーダ３３及び減速装置３４は、本体機枠２９を第１リンク機構８側の前記結合部３１に結合した状態で、それらの軸心が前記第１関節１３の回転軸心１３ｘと直交するように配置されている。
【００４４】
この第２リンク機構９の減速装置３４は、前記第２関節１４を構成するもので、第１リンク機構８の減速装置２７と同様、その入力軸３４ａに与えられる回転を減速して出力する回転出力部３４ｂを第３リンク機構１０の構成要素として有している。該回転出力部３４ｂは、第２関節１４の回転軸心１４ｘとしての減速装置３４の入力軸３４ａの軸心回りに該入力軸３４ａよりも遅い回転速度で回転可能に設けられ、この回転出力部３４ｂに、第３リンク機構１０の本体機枠３６を図示しないネジにより固定して結合する結合部３７が一体に設けられている。
該結合部３７に第３リンク機構１０の本体機枠３６を結合することにより、該第３リンク機構１０は、第２リンク機構９の電動モータ３２を作動させたとき、第２関節１４の回転軸心１４ｘである減速装置３４の入力軸３４ａの軸心回りに回転出力部３４ｂと一体に回転（揺動）する。
【００４５】
上記のように回転出力部３４ｂの結合部３７に本体機枠３６が結合される第３リンク機構１０にあっては、その本体機枠３６に、第１リンク機構８と同様、電動モータ３８（アクチュエータ）、ロータリエンコーダ３９及び減速装置４０が搭載され、電動モータ３８の駆動軸３８ａが無端条ベルト４１を介してロータリエンコーダ３９の回転軸３９ａ及び減速装置４０の入力軸４０ａに接続されている。この場合、電動モータ３８、ロータリエンコーダ３９及び減速装置４０は、本体機枠３６を第２リンク機構９側の前記結合部３７に結合した状態で、それらの軸心が前記第２関節１４の回転軸心１４ｘと平行になるように配置されている。
【００４６】
この第３リンク機構１０の減速装置４０は、前記第３関節１５を構成するもので、第１リンク機構８の減速装置２７と同様、その入力軸４０ａに与えられる回転を減速して出力する回転出力部４０ｂを第４リンク機構１１の構成要素として有している。該回転出力部４０ｂは、第３関節１５の回転軸心１５ｘとしての減速装置４０の入力軸４０ａの軸心回りに該入力軸４０ａよりも遅い回転速度で回転可能に設けられ、この回転出力部４０ｂに、板状に形成された第４リンク機構１１の本体部１１ａが一体に設けられている。これにより、第４リンク機構１１は、第３リンク機構１０の電動モータ３８を作動させたとき、第３関節１５の回転軸心１５ｘである減速装置４０の入力軸４０ａの軸心回りに回転出力部４０ｂと一体に回転（揺動）する。
【００４７】
第４リンク機構１１の本体部１１ａの先端部（回転出力部４０ｂと反対側の端部）には、第５リンク機構１２との連結部４２が設けられている。該連結部４２は、第４関節１６の構成要素となるもので、第３関節１５の回転軸心１５ｘと平行なピン穴４３が穿設されている。
【００４８】
上記連結部４２は、図７に示すように、第５リンク機構１２の本体機枠４４の第４リンク機構１１側の端部に形成された切込溝４５に挿入され、該切込溝４５を横断する方向で本体機枠４４に穿設されたピン穴４６と連結部４２のピン穴４３とが同心になるように配置される。そして、この状態で、本体機枠４４のピン穴４６及び連結部４２のピン穴４３にピン４７を挿通することにより、連結部４２が第５リンク機構１２の本体機枠４４に連結され、その連結箇所が第４関節１６として構成される。すなわち、第５リンク機構１２は、第４関節１６の回転軸心１６ｘとしてのピン４７の軸心回りに回転可能とされる。
【００４９】
この場合、本実施形態では、第５リンク機構１２の本体機枠４４は、上記のように第４リンク機構１１の連結部４２に連結されているだけでなく、さらに、図８に示すようにアーム片４８を介して第３リンク機構１０の本体機枠３６に連結されている。
【００５０】
上記アーム片４８は、第５リンク機構１２の本体機枠４４の側面部の後端部寄りの箇所から、第３リンク機構１０の本体機枠３６の側面部の先端部寄りの箇所にかけて指機構３の長手方向に対して傾斜した姿勢で延在しており、その両端部は、それぞれ第５リンク機構１２の本体機枠４４と第３リンク機構１０の本体機枠３６とに支軸４９，５０を介して回転可能に軸支されている。
【００５１】
このようなアーム片４８を備えていることにより、第３リンク機構１０の電動モータ３８の作動によって、第４リンク機構１１が図８に仮想線で示すように指機構３の腹面部側に回転（揺動）されたとき、第５リンク機構１２は、第４リンク機構１１に対してピン４７の回りに回転（揺動）し、第４リンク機構１１よりも大きな回転角度で、第３リンク機構１０に対して揺動する。つまり、第３関節１５の箇所で指機構３がその腹面部側に屈曲すると、それに連動して、第４関節１６の箇所で、指機構３がその腹面部側に屈曲する。従って、本実施形態では第３リンク機構１０の電動モータ３８は、第３関節１５を作動させるアクチュエータであると同時に、第４関節１６を作動させるアクチュエータでもある。
【００５２】
以上説明した指機構３の構造は、指機構４，５についても全く同一である。尚、詳細な図示は省略するが、指機構２については、その第１リンク機構１７から第３関節２３にかけての部分の構造は、前述の指機構３〜５の第１リンク機構８から第３関節１５にかけての部分の構造と同一である。すなわち、指機構２の第１リンク機構１７、第２リンク機構１８、第３リンク機構１９、第１関節２１、第２関節２２及び第３関節２３の構造は、それぞれ指機構３〜５の第１リンク機構８、第２リンク機構９、第３リンク機構１０、第１関節１３、第２関節１４及び第３関節１５の構造と同一である。
【００５３】
そして、指機構２にあっては、第３関節２３より先端側の第４リンク機構２０の構造のみが、指機構３〜５の第３関節１５よりも先端側の部分の構造と相違するものとなっている。この場合、指機構２の第４リンク機構２０は、指機構３〜５のような前記アーム片４８を具備せずに、該指機構３〜５における第４リンク機構１１と第５リンク機構１２とをネジ等により一体的に固定して結合したような構造となっている。
【００５４】
以上説明した本実施形態の多指ハンド装置では、前述のような構造によって、次のような作用効果を奏する。
【００５５】
例えば各指機構２〜５を伸ばした状態（手を広げた状態）から、指機構２の第２リンク機構１８を第１関節２１の回転軸心２１ｘの回りに回転させて、該第２リンク機構１８を指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘと同方向に向けると共に、指機構４の第２リンク機構９を第１関節１３の回転軸心１３ｘの回りに回転させて、該第２リンク機構９を指機構２の第１関節２１と同方向に向け、さらに、指機構４の第３リンク機構１０を第２関節１４の回転軸心１４ｘの回りに回転させて該指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘと同方向に向けた場合を想定する。
【００５６】
このとき、指機構２の第１関節２１の回転軸心２１ｘは、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘと略直角に交わっているため、図９（ａ），（ｂ）に示すように、指機構２の第１関節２１よりも先端側の部分（第２リンク機構１８から第４リンク機構２０にかけての部分）と、指機構４の第２関節１４よりも先端側の部分（第３リンク機構１０から第５リンク機構１２にかけての部分）とが同一平面上に存するようにして、それらの腹面部が対面する。ここで、図９（ａ）は、上記のように指機構２，４を作動させた多指ハンド装置を、手平面６ａ側から、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘ方向で見た平面図であり、図９（ｂ）は、上記の作動状態における多指ハンド装置の斜視図である。
【００５７】
このように、指機構２，４を対面させることができるため、それらの指機構２，４の間で、図示しない物体を確実に把持することが可能である。また、このとき、指機構４は、その第１関節１３の回転軸心１３ｘの回りに、指機構５に向かって接近するように回転させることとなるが、指機構５をその第１関節１３の回転軸心１３ｘの回りに回転させることで、指機構４との干渉を容易に回避することができる。
【００５８】
また、例えば、図９に示した状態から、指機構５をその第１関節１３の回転軸心１３ｘ回りに指機構４から若干離反する方向に回転させると共に、指機構３をその第１関節１３の回転軸心１３ｘ回りに指機構４に接近させる方向に回転させ、さらに、指機構３〜５のそれぞれの第２〜第４関節１４〜１６を作動させてそれらの指機構３〜５の先端部が指機構２に向かう方向に折り曲げると共に、指機構２の第２及び第３関節２２，２３を作動させて該指機構２の先端部が指機構４に向かう方向に折り曲げた場合を想定する。このように指機構２〜５を作動させた状態が前記図１〜図３に示した状態である。
【００５９】
このとき、指機構３〜５のそれぞれの第１関節１３が前記図４に示したように互いに傾斜しているため、それらの指機構３〜５の先端部は、互いに近傍箇所に集中するようにして互いに接近する（図１参照）。このため、指機構３〜５と指機構２との間で、図示しない物体を容易に把持することが可能となる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、指機構３〜５のそれぞれの、手掌部１に固定された第１リンク機構８は、前記図３に示したように指機構３〜５の先端側に向かって放射状に延在しているため、それらの各指機構３〜５は、その第１関節１３よりも先端側の部分（第２リンク機構９から第５リンク機構１２にかけての部分）が、第１リンク機構８の中心線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5の両側に、第１関節１３の回転軸心１３x回りに比較的広い角度範囲で回転することができる。このため、例えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すような状態に指機構２〜５を作動させることができる。
【００６１】
図１０（ａ），（ｂ）は、例えば図１〜図３に示した状態から、指機構３の第１関節１３を作動させて該指機構３を指機構４から離反する向きに回転させると共に、指機構５の第１関節１３を作動させて該指機構５を指機構４から離反する向きに回転させることにより、それらの指機構３，５が手掌部１の幅方向で対面するようにした状態を示す図であり、図１０（ａ）は、この作動状態の多指ハンド装置を手掌部１の手平面６ａ側から、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘ方向で見た平面図である。また、図１０（ｂ）は、上記作動状態の多指ハンド装置の斜視図である。
【００６２】
このように指機構２〜５を作動させたとき、指機構２と指機構４との間に図示しない物体を把持しつつ、この把持方向とは異なる方向で、指機構３，５の間で物体を把持することができるため、該物体の把持を確実に行うことが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態の多指ハンド装置は、指機構３〜５が同一構造であるため、それらの間での転用ができる。このため、多指ハンド装置の生産工場や作業場におけるそれらの指機構３〜５の在庫管理が容易になると共に、指機構３〜５のいずれかが故障した場合等にその交換処置を容易に行うことができる。
【００６４】
尚、以上説明した実施形態では、４本の指機構２〜５を備えた多指ハンド装置を説明したが、指機構の本数はこれに限定されるものではなく、例えば、人の手と同じ５本の指機構を備えるものであってもよい。
【００６５】
また、前記実施形態では、親指に相当する指機構２を指機構３〜５と、先端部の構造が異なるものとしたが、指機構３〜５と同一構造のものであってもよい。
【００６６】
また、前記実施形態では、各指機構２〜５の屈伸等の動作を行うためのアクチュエータ（電動モータ）を各指機構２〜５に具備したものを示したが、該アクチュエータは、多指ハンド装置の手嘗部やこれを連結する腕体等に設けるようにしてもよい。この場合、アクチュエータから各指機構２〜５への動力の伝達は例えばワイヤやプーリ、減速機等から構成される動力伝達手段を介して行うようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における多指ハンド装置の斜視図。
【図２】図１の多指ハンド装置を図１とは異なる方向から見た斜視図。
【図３】図２のIII矢視図。
【図４】図３のIV−IV線断面図。
【図５】図１及び図２の多指ハンド装置の指機構の分解斜視図。
【図６】図１及び図２の多指ハンド装置の指機構の分解斜視図。
【図７】図１及び図２の多指ハンド装置の指機構の平面図。
【図８】図７のVIII矢視図。
【図９】図１及び図２の多指ハンド装置の一例の作動状態を示す平面図及び斜視図。
【図１０】図１及び図２の多指ハンド装置の他の例の作動状態を示す平面図及び斜視図。
【符号の説明】
１…手掌部、２〜５…指機構、６ａ…手平面、８〜１２，１７〜２０…リンク機構、１３〜１６，２１〜２３…関節、２５，３２，３８…電動モータ（アクチュエータ）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の指機構を有する多指ハンド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人の手と同様の構造を有する多指ハンド装置は、手掌部から複数の指機構が延設され、その各指機構は、複数の関節を介して複数のリンク機構を順次連接して構成されている。そして、各関節を作動させる（例えば各関節の屈曲動作を行わせる）アクチュエータが、各リンク機構等に設けられている（例えば特開平８−１２６９８４号公報等を参照）。
【０００３】
しかしながら、従来の多指ハンド装置は、その各指機構の関節の動作方向や配置構成が、必ずしも多指ハンド装置による種々様々の物体の把持動作を適正に行い得るものとなっているとは言えず、これを改善することが望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、多指ハンド装置による物体の把持動作を容易に効率よく行うことを可能とする多指ハンド装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の多指ハンド装置は、手掌部から延設された複数の指機構を備え、各指機構が、前記手掌部側から複数の関節を介して順次連接された複数のリンク機構を具備する多指ハンド装置に関するものである。
【０００６】
本発明では、前記複数の指機構として、親指に相当する第１指機構と、該第１指機構以外の３つの指機構である第２〜第４指機構とを備え、
前記第２〜第４指機構のそれぞれの最も手掌部側の関節である第１関節が、その回転軸心を前記手掌部の手平面に略直交する方向に向けて該手掌部の略幅方向に並列して設けられていると共に、前記第１指機構の最も手嘗部側の関節である該第１指機構の第１関節の回転軸心と、前記第２〜第４指機構のうちの中間に位置する指機構である第３指機構の第１関節の回転軸心とが交わるように（好ましくはほぼ直角に交わるように）該第１指機構及び第３指機構の第１関節が配置されており、前記第１〜第４指機構の第１関節での回転動作を含む各指機構の関節の動作によって、前記第１指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分と前記第３指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分とが該第１指機構の第１関節の回転軸心と該第３指機構の第１関節の回転軸心とを含む同一の平面上で屈伸自在に互いに対向し、且つ、前記第２指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分と前記第４指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分とが前記平面に対して交差する方向で屈伸自在に互いに対向することが可能なように、前記第１〜第４指機構の関節が配置されている。
【０００７】
この構成によれば、前記第１指機構の第１関節と前記第３指機構の第１関節との両者又は一方の回転動作を行うことによって、第１指機構の第１関節よりも先端側の部分と、第３指機構の第１関節よりも先端側の部分とを同一の平面上で屈伸自在に対向させることが可能となる。また、前記第２指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分と前記第４指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分とを、前記平面に対して交差する方向で屈伸自在に互いに対向させることができる。このとき、第１指機構と第３指機構との間に物体を把持しつつ、この把持方向と異なる方向で、第２指機構と第４指機構との間で物体を把持することができるため、該物体の把持を確実に行なうことが可能となる。
【０００８】
尚、本発明では、各指機構のそれぞれの第１関節以外の他の関節は、特に１軸の自由度を有するものである場合（一つの回転軸心回りの回転動作が可能である場合）には、その回転軸心は、前記第１関節の回転軸心と直交するものであることが好適である。
【０００９】
また、本発明では、前記第２〜第４指機構のそれぞれの前記第１関節に連結して最も手掌部側に位置するリンク機構（以下、ここでは第１リンク機構という）は、そのそれぞれの幅方向の中心線が相互に傾斜して各指機構の先端側に向かって放射状に広がるように前記手掌部に固定されている。
【００１０】
これによれば、前記手掌部の略幅方向に並列している第２〜第４指機構は、そのそれぞれの前記第１関節の回転軸が手掌部の手平面に略直交する方向に向けられているため、それらの指機構の第１関節よりも先端側の部分は、該第１関節の箇所において、手掌部の手平面に略沿った回転動作を行うことが可能である。そして、このとき、第２〜第４指機構の第１リンク機構は、そのそれぞれの幅方向の中心線が相互に傾斜して各指機構の先端側に向かって放射状に広がるように前記手掌部に固定されているため、各指機構を、隣合う指機構との干渉を避けつつ広い回転範囲にわたって、第１関節の回転軸心の回りに回転させることが可能となる。つまり第１指機構以外の各指機構と、隣合う指機構とを必要以上にそれぞれの第１関節の回転軸心回りに回転させることなく、比較的広い範囲にわたって第１関節の回転軸心回りに回転させることが可能となる。この結果、指機構は、種々様々の物体の把持に適した姿勢を容易に採ることが可能となる。
【００１２】
また、本発明では、前記第２〜第４指機構のそれぞれの前記第１関節は、該手掌部の略幅方向に並列して設けられると共に、その回転軸心が前記手掌部の手平面に略直交する方向で相互に傾斜し該手掌部の甲側に向かって放射状に広がるように設けられている。
【００１３】
かかる本発明によれば、前記第２〜第４指機構のそれぞれの第１関節の回転軸心が手掌部の手平面に略直交する方向で相互に傾斜し該手掌部の甲側に向かって放射状に広がるように設けられているので、それらの各指機構の第１関節よりも先端側の関節を作動させて、該第１関節よりも先端側の部分を手平面側に折り曲げるようにしたとき、それらの指機構の先端部が近傍箇所に集中しやすくなる。このため、それらの指機構を用いた物体の把持が容易になる。
【００１８】
以上説明した本発明では、前記第２〜第４指機構は、その少なくとも二つの指機構が互いに同一構造に構成されていることが好ましい。
【００１９】
これによれば、同一構造の指機構同士は、相互に転用することができる。このため、それらの指機構の在庫管理が容易になると共に、それらの指機構の一つが故障した場合における該指機構の交換処置に容易に対応することができる。
【００２０】
また、各指機構の各関節の回転動作を行わしめるアクチュエータを例えば各指機構に具備する。この場合特に、前記のように少なくとも二つの指機構が互いに同一構造に構成されているときには、各指機構の各関節の回転動作を行わしめるアクチュエータを各指機構に具備することにより、同一構造の指機構同士は該アクチュエータを含めて相互に転用することができる。
【００２１】
尚、本発明における各指機構の関節の駆動機構については、例えば、各指機構の最も先端側のリンク機構以外の各リンク機構に、これと隣合うリンク機構との間の関節を駆動するための電動モータ等の回転駆動手段と、この回転駆動手段の回転駆動力を該関節に伝達する回転伝達手段（減速装置等を含む）とを搭載した構成とすることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図１０を参照して説明する。
【００２３】
図１及び図２は本実施形態の多指ハンド装置の基本構造を示す斜視図であり、図１は多指ハンド装置の手平面を上側にして示した斜視図、図２は多指ハンド装置の手甲側を上側にして示した斜視図である。尚、図１及び図２では、説明の便宜上、多指ハンド装置の各指機構２〜５は、その要部構成のみを簡略化して記載し、アクチュエータ等の構成要素を省略している。
【００２４】
図１及び図２に示すように、本実施形態の多指ハンド装置は、手掌部１と、この手掌部１から延設された複数の指機構２〜５とを具備している。指機構２〜５は、本実施形態では４本であり、このうち、指機構２は人の手の親指に相当するものである。
【００２５】
手掌部１は、板状部材により形成されたものであり、表面が手平面６ａ（図１参照）となる手掌本体板６と、この手掌本体板６の後端部から該手掌本体板６と略直交する姿勢で手甲側（手掌本体板６の裏面側）に起立された起立板７とから構成されている。手掌本体板６の裏面（手甲側の面）は、指機構２〜５のうちの指機構３〜５が取付けられる面部である（図２参照）。
【００２６】
起立板７は、手掌部１の略幅方向に延在する第１部分起立板７ａと、この第１部分起立板７ａの一端側で該第１部分起立板７ａに対して傾斜して延在する第２部分起立板７ｂとから成る。第１部分起立板７ａは、図示しないロボットのアーム（腕体）に取付けられる部分、第２部分起立板７ｂは、指機構２が取付けられる部分である。
【００２７】
指機構２〜５のうち、指機構３〜５は、いずれも同一構造であり、それぞれ、第１〜第５の５個のリンク機構８〜１２を手掌部１側から順に第１〜第４の４個の関節１３〜１６を介して連接した構造となっている。尚、指機構３〜５は、上記のようにいずれも同一構造であることから、図１及び図２では、便宜上、指機構４については、各リンク機構及び各関節の参照符号を省略している。
【００２８】
これらの指機構３〜５のより詳細な構造は後述するが、それぞれの各関節１３〜１６は、いずれも一軸回りの回転運動を可能とする関節である。そして、本実施形態では、最も手掌部１寄りの第１関節１３の回転軸心は、他の三つの第２〜第４関節１４〜１６の回転軸心（これらは互いに平行である）と直交している。
【００２９】
すなわち、例えば指機構５について図１を参照して説明すると、この指機構５の第１関節１３は、図示の回転軸心１３ｘの回りに第２リンク機構９を第１リンク機構８に対して回転可能とし、第２関節１４は、第１関節１３の回転軸心１３ｘと直交する回転軸心１４ｘの回りに第３リンク機構１０を第２リンク機構９に対して回転可能としている。さらに、第３関節１５は、第２関節１４の回転軸心１４ｘと平行な回転軸心１５ｘの回りに第４リンク機構１１を第３リンク機構１０に対して回転可能とし、第４関節１６は、第３関節１５の回転軸心１５ｘと平行な回転軸心１６ｘの回りに第５リンク機構１２を第４リンク機構１１に対して回転可能としている。
【００３０】
このような第１〜第４関節１３〜１６の回転動作は、指機構３，４についても全く同様である。そして、本実施形態では、指機構３〜５のそれぞれの第１リンク機構８が、第１関節１３の回転軸心１３ｘを手掌部１の手掌本体板６と略直交する方向に向けて該手掌本体板６の裏面部に固設され、該手掌本体板６の略幅方向に並列している（図２参照）。
【００３１】
ここで、手掌本体板６と指機構３〜５のそれぞれの第１リンク機構８との取付け構成についてさらに図３及び図４を参照して説明する。図３は、図２のIII矢視図（手掌部１の手甲側から指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘ方向で見た平面図）、図４は図３のIV−IV線断面図である。尚、図４では指機構３〜５の第１リンク機構８を仮想線で示している。
【００３２】
本実施形態では、図３に示すように、指機構３〜５のそれぞれの第１リンク機構８は、その幅方向の中心線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5が互いに傾斜し、且つ、それらの中心線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5が指機構３〜５の先端側に向かって放射状に広がるようにして、手掌本体板６の裏面部に固設されている。このため、指機構３〜５をそれぞれ中心線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5の方向に伸ばしたとき、指機構３〜５は、手掌部１側から放射状に延在することとなる。
【００３３】
また、本実施形態では、手掌本体板６は、図４に示すように、幅方向で手平面６ａ側に若干屈曲するように形成されており、手掌本体板６の裏面部の、指機構３の第１リンク機構８を固着する面部６ｘと、指機構４の第１リンク機構８を固着する面部６ｙと、指機構５の第１リンク機構８を固着する面部６ｚとは、互いに若干傾斜している。このため、これらの面部６ｘ，６ｙ，６ｚに指機構３〜５のそれぞれの第１リンク機構８を固設した状態では、各指機構３〜５の最も手掌部１側の関節である第１関節１３の回転軸心１３ｘも互いに若干傾斜し、それらの回転軸心１３ｘは、図示のように手甲側に向かって放射状に広がるように延在する。尚、この場合、本実施形態では、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘ（これは図４の鉛直方向に延在する）に対する指機構５の第１関節１３の回転軸心１３ｘの傾斜角度θaは、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘに対する指機構３の第１関節１３の回転軸心１３ｘの傾斜角度θb（例えば５度）とほぼ同じかもしくはそれよりも若干大きな角度（例えば５〜１０度）になっている。
【００３４】
一方、図１及び図２を参照して、指機構２は、第１〜第４の４個のリンク機構１７〜２０を手掌部１側から順に第１〜第３の３個の関節２１〜２３を介して連接した構造となっている。
【００３５】
この指機構２の各関節２１〜２３は、前記指機構３〜５の第１〜第３関節１３〜１５と同様、いずれも一軸回りの回転運動を可能とする関節であり、最も手掌部１寄りの第１関節２１の回転軸心は、他の二つの第２及び第３関節２２，２３の回転軸心（これらは互いに平行である）と直交している。
【００３６】
すなわち、図１参照して、指機構２の第１関節２１は、図示の回転軸心２１ｘの回りに第２リンク機構１８を第１リンク機構１７に対して回転可能とし、第２関節２２は、第１関節２１の回転軸心２１ｘと直交する回転軸心２２ｘの回りに第３リンク機構１９を第２リンク機構１８に対して回転可能としている。さらに、第３関節２３は、第２関節２２の回転軸心２２ｘと平行な回転軸心２３ｘの回りに第４リンク機構２０を第３リンク機構１９に対して回転可能としている。
【００３７】
そして、本実施形態では、指機構２は、その第１リンク機構１７が、第１関節２１の回転軸心２１ｘを手掌部１の第２部分起立板７ｂと直交する方向（手掌本体板６と略平行な方向）に向けて該第２部分起立板７ｂの外表面部に固設されている。
【００３８】
この場合、本実施形態では、指機構２は、その第１関節２１の回転軸心２１ｘが前記図３に示すように、前述の他の指機構３〜５のうちの指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘと略直角に交わるような位置及び姿勢で、第２部分起立板７ｂに固定されている。
【００３９】
前記指機構２〜５のさらに詳細な構造を図５〜図８を参照して説明する。
【００４０】
図５及び図６は、同一構造である指機構３〜５のうちの例えば指機構３を各関節１３〜１６の箇所で分解して示した分解斜視図である。この場合、図５では、指機構３の腹側の側面部、すなわち指機構３の、前記手掌部１の手平面６ａと同じ側の側面部であって、図１及び図２ように指機構３を屈曲させた状態で手掌部１の手平面６ａに対面する側面部（以下、腹面部という）が図５中の矢印Ａの方向（上方向）に向けられている。また、図６では、指機構３の腹面部が同図中の矢印Ｂの方向（横方向）に向けられている。また、図７は指機構３を伸ばした状態で、その腹面部側から見た平面図、図８は図７のVIII矢視図である。
【００４１】
図５〜図７に示すように、指機構３の第１リンク機構８は、手掌部１に固定される本体機枠２４に、第１関節１３を動作させるための電動モータ２５（アクチュエータ）と、該電動モータ２５の回転位置あるいは第１関節１３の動作位置を検出するためのロータリエンコーダ２６と、遊星歯車機構等により構成された減速装置２７とを搭載している。図６に示すように、電動モータ２５の駆動軸２５ａは、無端条ベルト２８を介してロータリエンコーダ２６の回転軸２６ａ及び減速装置２７の入力軸２７ａに接続され、電動モータ２５の駆動軸２５ａの回転が無端条ベルト２８を介してロータリエンコーダ２６の回転軸２６ａ及び減速装置２７の入力軸２７ａに伝達されるようになっている。
【００４２】
減速装置２７は、第１関節１３を構成するものであり、その入力軸２７ａに与えられる回転を減速して出力する回転出力部２７ｂ、すなわち、入力軸２７ａよりも遅い回転速度で入力軸２７ａの軸心（これは第１関節１３の回転軸心１３ｘである）の回りに回転する回転出力部２７ｂを備えている。この回転出力部２７ｂは、第２リンク機構９の構成要素となるもので、第２リンク機構９の本体機枠２９を図７に示すようにネジ３０により固定して結合するための結合部３１が一体に設けられている。該結合部３１に第２リンク機構９の本体機枠２９を結合することにより該本体機枠２９が減速装置２７の回転出力部２７ｂと一体化する。
これにより、該第２リンク機構９は、第１リンク機構８の電動モータ２５を作動させたとき、第１関節１３の回転軸心１３ｘである減速装置２７の入力軸２７ａの軸心回りに回転（揺動）する。
【００４３】
上記のように回転出力部２７ｂの結合部３１に本体機枠２９が結合される第２リンク機構９にあっては、その本体機枠２９に、第１リンク機構８と同様、電動モータ３２（アクチュエータ）、ロータリエンコーダ３３及び減速装置３４が搭載され、電動モータ３２の駆動軸３２ａが無端条ベルト３５を介してロータリエンコーダ３３の回転軸３３ａ及び減速装置３４の入力軸３４ａに接続されている。この場合、電動モータ３２、ロータリエンコーダ３３及び減速装置３４は、本体機枠２９を第１リンク機構８側の前記結合部３１に結合した状態で、それらの軸心が前記第１関節１３の回転軸心１３ｘと直交するように配置されている。
【００４４】
この第２リンク機構９の減速装置３４は、前記第２関節１４を構成するもので、第１リンク機構８の減速装置２７と同様、その入力軸３４ａに与えられる回転を減速して出力する回転出力部３４ｂを第３リンク機構１０の構成要素として有している。該回転出力部３４ｂは、第２関節１４の回転軸心１４ｘとしての減速装置３４の入力軸３４ａの軸心回りに該入力軸３４ａよりも遅い回転速度で回転可能に設けられ、この回転出力部３４ｂに、第３リンク機構１０の本体機枠３６を図示しないネジにより固定して結合する結合部３７が一体に設けられている。
該結合部３７に第３リンク機構１０の本体機枠３６を結合することにより、該第３リンク機構１０は、第２リンク機構９の電動モータ３２を作動させたとき、第２関節１４の回転軸心１４ｘである減速装置３４の入力軸３４ａの軸心回りに回転出力部３４ｂと一体に回転（揺動）する。
【００４５】
上記のように回転出力部３４ｂの結合部３７に本体機枠３６が結合される第３リンク機構１０にあっては、その本体機枠３６に、第１リンク機構８と同様、電動モータ３８（アクチュエータ）、ロータリエンコーダ３９及び減速装置４０が搭載され、電動モータ３８の駆動軸３８ａが無端条ベルト４１を介してロータリエンコーダ３９の回転軸３９ａ及び減速装置４０の入力軸４０ａに接続されている。この場合、電動モータ３８、ロータリエンコーダ３９及び減速装置４０は、本体機枠３６を第２リンク機構９側の前記結合部３７に結合した状態で、それらの軸心が前記第２関節１４の回転軸心１４ｘと平行になるように配置されている。
【００４６】
この第３リンク機構１０の減速装置４０は、前記第３関節１５を構成するもので、第１リンク機構８の減速装置２７と同様、その入力軸４０ａに与えられる回転を減速して出力する回転出力部４０ｂを第４リンク機構１１の構成要素として有している。該回転出力部４０ｂは、第３関節１５の回転軸心１５ｘとしての減速装置４０の入力軸４０ａの軸心回りに該入力軸４０ａよりも遅い回転速度で回転可能に設けられ、この回転出力部４０ｂに、板状に形成された第４リンク機構１１の本体部１１ａが一体に設けられている。これにより、第４リンク機構１１は、第３リンク機構１０の電動モータ３８を作動させたとき、第３関節１５の回転軸心１５ｘである減速装置４０の入力軸４０ａの軸心回りに回転出力部４０ｂと一体に回転（揺動）する。
【００４７】
第４リンク機構１１の本体部１１ａの先端部（回転出力部４０ｂと反対側の端部）には、第５リンク機構１２との連結部４２が設けられている。該連結部４２は、第４関節１６の構成要素となるもので、第３関節１５の回転軸心１５ｘと平行なピン穴４３が穿設されている。
【００４８】
上記連結部４２は、図７に示すように、第５リンク機構１２の本体機枠４４の第４リンク機構１１側の端部に形成された切込溝４５に挿入され、該切込溝４５を横断する方向で本体機枠４４に穿設されたピン穴４６と連結部４２のピン穴４３とが同心になるように配置される。そして、この状態で、本体機枠４４のピン穴４６及び連結部４２のピン穴４３にピン４７を挿通することにより、連結部４２が第５リンク機構１２の本体機枠４４に連結され、その連結箇所が第４関節１６として構成される。すなわち、第５リンク機構１２は、第４関節１６の回転軸心１６ｘとしてのピン４７の軸心回りに回転可能とされる。
【００４９】
この場合、本実施形態では、第５リンク機構１２の本体機枠４４は、上記のように第４リンク機構１１の連結部４２に連結されているだけでなく、さらに、図８に示すようにアーム片４８を介して第３リンク機構１０の本体機枠３６に連結されている。
【００５０】
上記アーム片４８は、第５リンク機構１２の本体機枠４４の側面部の後端部寄りの箇所から、第３リンク機構１０の本体機枠３６の側面部の先端部寄りの箇所にかけて指機構３の長手方向に対して傾斜した姿勢で延在しており、その両端部は、それぞれ第５リンク機構１２の本体機枠４４と第３リンク機構１０の本体機枠３６とに支軸４９，５０を介して回転可能に軸支されている。
【００５１】
このようなアーム片４８を備えていることにより、第３リンク機構１０の電動モータ３８の作動によって、第４リンク機構１１が図８に仮想線で示すように指機構３の腹面部側に回転（揺動）されたとき、第５リンク機構１２は、第４リンク機構１１に対してピン４７の回りに回転（揺動）し、第４リンク機構１１よりも大きな回転角度で、第３リンク機構１０に対して揺動する。つまり、第３関節１５の箇所で指機構３がその腹面部側に屈曲すると、それに連動して、第４関節１６の箇所で、指機構３がその腹面部側に屈曲する。従って、本実施形態では第３リンク機構１０の電動モータ３８は、第３関節１５を作動させるアクチュエータであると同時に、第４関節１６を作動させるアクチュエータでもある。
【００５２】
以上説明した指機構３の構造は、指機構４，５についても全く同一である。尚、詳細な図示は省略するが、指機構２については、その第１リンク機構１７から第３関節２３にかけての部分の構造は、前述の指機構３〜５の第１リンク機構８から第３関節１５にかけての部分の構造と同一である。すなわち、指機構２の第１リンク機構１７、第２リンク機構１８、第３リンク機構１９、第１関節２１、第２関節２２及び第３関節２３の構造は、それぞれ指機構３〜５の第１リンク機構８、第２リンク機構９、第３リンク機構１０、第１関節１３、第２関節１４及び第３関節１５の構造と同一である。
【００５３】
そして、指機構２にあっては、第３関節２３より先端側の第４リンク機構２０の構造のみが、指機構３〜５の第３関節１５よりも先端側の部分の構造と相違するものとなっている。この場合、指機構２の第４リンク機構２０は、指機構３〜５のような前記アーム片４８を具備せずに、該指機構３〜５における第４リンク機構１１と第５リンク機構１２とをネジ等により一体的に固定して結合したような構造となっている。
【００５４】
以上説明した本実施形態の多指ハンド装置では、前述のような構造によって、次のような作用効果を奏する。
【００５５】
例えば各指機構２〜５を伸ばした状態（手を広げた状態）から、指機構２の第２リンク機構１８を第１関節２１の回転軸心２１ｘの回りに回転させて、該第２リンク機構１８を指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘと同方向に向けると共に、指機構４の第２リンク機構９を第１関節１３の回転軸心１３ｘの回りに回転させて、該第２リンク機構９を指機構２の第１関節２１と同方向に向け、さらに、指機構４の第３リンク機構１０を第２関節１４の回転軸心１４ｘの回りに回転させて該指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘと同方向に向けた場合を想定する。
【００５６】
このとき、指機構２の第１関節２１の回転軸心２１ｘは、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘと略直角に交わっているため、図９（ａ），（ｂ）に示すように、指機構２の第１関節２１よりも先端側の部分（第２リンク機構１８から第４リンク機構２０にかけての部分）と、指機構４の第２関節１４よりも先端側の部分（第３リンク機構１０から第５リンク機構１２にかけての部分）とが同一平面上に存するようにして、それらの腹面部が対面する。ここで、図９（ａ）は、上記のように指機構２，４を作動させた多指ハンド装置を、手平面６ａ側から、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘ方向で見た平面図であり、図９（ｂ）は、上記の作動状態における多指ハンド装置の斜視図である。
【００５７】
このように、指機構２，４を対面させることができるため、それらの指機構２，４の間で、図示しない物体を確実に把持することが可能である。また、このとき、指機構４は、その第１関節１３の回転軸心１３ｘの回りに、指機構５に向かって接近するように回転させることとなるが、指機構５をその第１関節１３の回転軸心１３ｘの回りに回転させることで、指機構４との干渉を容易に回避することができる。
【００５８】
また、例えば、図９に示した状態から、指機構５をその第１関節１３の回転軸心１３ｘ回りに指機構４から若干離反する方向に回転させると共に、指機構３をその第１関節１３の回転軸心１３ｘ回りに指機構４に接近させる方向に回転させ、さらに、指機構３〜５のそれぞれの第２〜第４関節１４〜１６を作動させてそれらの指機構３〜５の先端部が指機構２に向かう方向に折り曲げると共に、指機構２の第２及び第３関節２２，２３を作動させて該指機構２の先端部が指機構４に向かう方向に折り曲げた場合を想定する。このように指機構２〜５を作動させた状態が前記図１〜図３に示した状態である。
【００５９】
このとき、指機構３〜５のそれぞれの第１関節１３が前記図４に示したように互いに傾斜しているため、それらの指機構３〜５の先端部は、互いに近傍箇所に集中するようにして互いに接近する（図１参照）。このため、指機構３〜５と指機構２との間で、図示しない物体を容易に把持することが可能となる。
【００６０】
さらに、本実施形態では、指機構３〜５のそれぞれの、手掌部１に固定された第１リンク機構８は、前記図３に示したように指機構３〜５の先端側に向かって放射状に延在しているため、それらの各指機構３〜５は、その第１関節１３よりも先端側の部分（第２リンク機構９から第５リンク機構１２にかけての部分）が、第１リンク機構８の中心線Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5の両側に、第１関節１３の回転軸心１３x回りに比較的広い角度範囲で回転することができる。このため、例えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すような状態に指機構２〜５を作動させることができる。
【００６１】
図１０（ａ），（ｂ）は、例えば図１〜図３に示した状態から、指機構３の第１関節１３を作動させて該指機構３を指機構４から離反する向きに回転させると共に、指機構５の第１関節１３を作動させて該指機構５を指機構４から離反する向きに回転させることにより、それらの指機構３，５が手掌部１の幅方向で対面するようにした状態を示す図であり、図１０（ａ）は、この作動状態の多指ハンド装置を手掌部１の手平面６ａ側から、指機構４の第１関節１３の回転軸心１３ｘ方向で見た平面図である。また、図１０（ｂ）は、上記作動状態の多指ハンド装置の斜視図である。
【００６２】
このように指機構２〜５を作動させたとき、指機構２と指機構４との間に図示しない物体を把持しつつ、この把持方向とは異なる方向で、指機構３，５の間で物体を把持することができるため、該物体の把持を確実に行うことが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態の多指ハンド装置は、指機構３〜５が同一構造であるため、それらの間での転用ができる。このため、多指ハンド装置の生産工場や作業場におけるそれらの指機構３〜５の在庫管理が容易になると共に、指機構３〜５のいずれかが故障した場合等にその交換処置を容易に行うことができる。
【００６４】
尚、以上説明した実施形態では、４本の指機構２〜５を備えた多指ハンド装置を説明したが、指機構の本数はこれに限定されるものではなく、例えば、人の手と同じ５本の指機構を備えるものであってもよい。
【００６５】
また、前記実施形態では、親指に相当する指機構２を指機構３〜５と、先端部の構造が異なるものとしたが、指機構３〜５と同一構造のものであってもよい。
【００６６】
また、前記実施形態では、各指機構２〜５の屈伸等の動作を行うためのアクチュエータ（電動モータ）を各指機構２〜５に具備したものを示したが、該アクチュエータは、多指ハンド装置の手嘗部やこれを連結する腕体等に設けるようにしてもよい。この場合、アクチュエータから各指機構２〜５への動力の伝達は例えばワイヤやプーリ、減速機等から構成される動力伝達手段を介して行うようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における多指ハンド装置の斜視図。
【図２】図１の多指ハンド装置を図１とは異なる方向から見た斜視図。
【図３】図２のIII矢視図。
【図４】図３のIV−IV線断面図。
【図５】図１及び図２の多指ハンド装置の指機構の分解斜視図。
【図６】図１及び図２の多指ハンド装置の指機構の分解斜視図。
【図７】図１及び図２の多指ハンド装置の指機構の平面図。
【図８】図７のVIII矢視図。
【図９】図１及び図２の多指ハンド装置の一例の作動状態を示す平面図及び斜視図。
【図１０】図１及び図２の多指ハンド装置の他の例の作動状態を示す平面図及び斜視図。
【符号の説明】
１…手掌部、２〜５…指機構、６ａ…手平面、８〜１２，１７〜２０…リンク機構、１３〜１６，２１〜２３…関節、２５，３２，３８…電動モータ（アクチュエータ）。
Claims (5)
- 手掌部から延設された複数の指機構を備え、各指機構が、前記手掌部側から複数の関節を介して順次連接された複数のリンク機構を具備する多指ハンド装置において、
前記複数の指機構として、親指に相当する第１指機構と、該第１指機構以外の３つの指機構である第２〜第４指機構とを備え、
前記第２〜第４指機構のそれぞれの最も手掌部側の関節である第１関節が、その回転軸心を前記手掌部の手平面に略直交する方向に向けて該手掌部の略幅方向に並列して設けられていると共に、前記第１指機構の最も手嘗部側の関節である該第１指機構の第１関節の回転軸心と、前記第２〜第４指機構のうちの中間に位置する指機構である第３指機構の第１関節の回転軸心とが交わるように該第１指機構及び第３指機構の第１関節が配置されており、
前記第１〜第４指機構の第１関節での回転動作を含む各指機構の関節の動作によって、前記第１指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分と前記第３指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分とが該第１指機構の第１関節の回転軸心と該第３指機構の第１関節の回転軸心とを含む同一の平面上で屈伸自在に互いに対向し、且つ、前記第２指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分と前記第４指機構のうちの第１関節よりも先端側の部分とが前記平面に対して交差する方向で屈伸自在に互いに対向することが可能なように、前記第１〜第４指機構の関節が配置されていることを特徴とする多指ハンド装置。 - 前記第２〜第４指機構のそれぞれの前記第１関節に連結して最も手掌部側に位置するリンク機構は、そのそれぞれの幅方向の中心線が相互に傾斜して各指機構の先端側に向かって放射状に広がるように前記手掌部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の多指ハンド装置。
- 前記第２〜第４指機構のそれぞれの前記第１関節は、その回転軸心が前記手掌部の手平面に略直交する方向で相互に傾斜し該手掌部の甲側に向かって放射状に広がるように設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の多指ハンド装置。
- 前記第２〜第４指機構は、その少なくとも二つの指機構が互いに同一構造に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多指ハンド装置。
- 前記各指機構の各関節の回転駆動を行わしめるアクチュエータを各指機構に具備したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の多指ハンド装置。
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| KR101280737B1 (ko) * | 2011-04-08 | 2013-07-01 | 순천향대학교 산학협력단 | 가사 도우미 로봇의 핸드 구조 |
| CN109843519A (zh) * | 2016-10-20 | 2019-06-04 | 三菱电机株式会社 | 三旋转自由度连接机构、机器人、机器人臂和机器人手 |
| CN113370241B (zh) * | 2021-06-28 | 2022-06-03 | 燕山大学 | 网状结构的大承载多指型软体机械手 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61187689U (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-22 | ||
| JPH02145282A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 人間類似型上肢機構 |
| JPH02502173A (ja) * | 1987-02-20 | 1990-07-19 | ロスヘイム，マーク・イー | 制御された相対運動装置 |
| JPH02279291A (ja) * | 1989-04-19 | 1990-11-15 | Agency Of Ind Science & Technol | ３指ハンド装置における作動方法 |
| JPH04189493A (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-07 | Yaskawa Electric Corp | ロボットハンド |
| US5447403A (en) * | 1990-01-05 | 1995-09-05 | Engler, Jr.; Charles D. | Dexterous programmable robot and control system |
| JPH07285089A (ja) * | 1994-04-14 | 1995-10-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ５指手腕機構 |
| JPH11156778A (ja) * | 1997-08-07 | 1999-06-15 | Haruhisa Kawasaki | ロボットハンド |
| JP2000325375A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-28 | Harada Denshi Kogyo Kk | 義肢用可動指、その可動指を用いた義手、およびその可動指用制御装置 |
| JP2001277175A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-09 | Hiroshima Pref Gov | 多指可動ロボットハンド及びその把持制御方法 |
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61187689U (ja) * | 1985-05-14 | 1986-11-22 | ||
| JPH02502173A (ja) * | 1987-02-20 | 1990-07-19 | ロスヘイム，マーク・イー | 制御された相対運動装置 |
| JPH02145282A (ja) * | 1988-11-25 | 1990-06-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 人間類似型上肢機構 |
| JPH02279291A (ja) * | 1989-04-19 | 1990-11-15 | Agency Of Ind Science & Technol | ３指ハンド装置における作動方法 |
| US5447403A (en) * | 1990-01-05 | 1995-09-05 | Engler, Jr.; Charles D. | Dexterous programmable robot and control system |
| JPH04189493A (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-07 | Yaskawa Electric Corp | ロボットハンド |
| JPH07285089A (ja) * | 1994-04-14 | 1995-10-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ５指手腕機構 |
| JPH11156778A (ja) * | 1997-08-07 | 1999-06-15 | Haruhisa Kawasaki | ロボットハンド |
| JP2000325375A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-28 | Harada Denshi Kogyo Kk | 義肢用可動指、その可動指を用いた義手、およびその可動指用制御装置 |
| JP2001277175A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-09 | Hiroshima Pref Gov | 多指可動ロボットハンド及びその把持制御方法 |
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