WO2002045918A1 - Dispositif de main multidoigt - Google Patents

Description

明 細 書 多指ハンド装置 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。 背景技術

人の手と同様の構造を有する多指ハンド装置は、 腕体の先端部に取り 付けた手嘗部から複数の指機構が延設され、 その各指機構は、 複数の節 間部材 （リンク部材） を複数の指関節を介して順次連接した構成とされ ている。

この種の多指ハンド装置では、 各指機構毎に、 各指機構の指関節を駆 動するためのァクチユエ一夕を指機構から離間した箇所 （例えば手嘗部 や腕体等） に設けると共に、 このァクチユエ一夕をワイヤ部材ゃこれを 巻き掛けたプーリ部材を介して各指機構に接続し、 該ワイヤ部材を該ァ クチユエ一夕により引っ張ることで各指機構の屈伸動作を行うようにし たものが従来より知られている （例えば特開昭 6 0— 2 0 7 7 9 5号公 報、 特開平 6 - 8 1 7 8号公報等を参照）。

しかしながら、 これらの従来の多指ハンド装置では、 各指機構毎にァ クチユエ一夕を備えるため、 各指機構の屈伸動作をそれぞれ独立的に制 御することができるものの、 多数のァクチユエ一夕を搭載するための大 きなスペースが必要となる。 さらに、 各指機構とそれに対応するァクチ ユエ一夕とを接続するワイヤ部材が各指機構毎に各別に必要となるため それらの多数のワイヤ部材を取り回すスペースも要すると共に、 該ワイ ャ部材の取り回しも複雑なものとなる。 このような不都合を解消するためには、 例えば各指機構をその伸ばし 側、 あるいは曲げ側にパネ等により付勢しておくと共に、 各指機構から 延設したワイヤ部材を相互に結合しておき、 それらの結合したワイヤ部 材を単一のァクチユエ一タにより引っ張ることで、 各指機構の曲げ動作 や伸ばし動作を一括的に行うことが考えられる。

しかしながら、 このようにした場合には、 例えば物体を把持するため に、 各指機構の曲げ動作を行った場合に、 いずれか一つの指機構が物体 に当接したり、 他の障害物に当接したりして、 それ以上、 曲げ動作を行 うことができなくなると、 他の指機構も曲げ動作を行うことができなく なり、 物体を適正に把持することができなくなることがある。 また、 各 指機構を曲げた状態から伸ばす場合にも、 一つの指機構が障害物等に当 接して、 それ以上、 伸ばし動作を行うことができなくなると、 他の指機 構も伸ばし動作を行うことができなくなってしまう。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、 複数の指機構をヮ ィャ部材を介して屈伸させる多指ハンド装置において、 指機構の屈伸動 作の駆動源としてのァクチユエ一夕の個数を少ないものとしつつ、 物体 の把持作業等の際の指機構の円滑な屈伸動作を行うことができる多指ハ ンド装置を提供することを目的とする。 発明の開示

本発明の多指ハンド装置は、 前記の目的を達成するために、 その基本 的態様として第 1及び第 2の態様があり、 その第 1の態様は、 腕体の先 端部に取り付けられた手嘗部と、 該手嘗部から延設され、 それぞれ複数 の節間部材を指関節を介して順次連接してなる複数の指機構と、 各指機 構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付勢手段と、 各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、 各指機構から延設さ れたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、 該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段とを備えた多 指ハンド装置であって、 前記複数の指機構のうちの少なくとも 2個の指 機構からそれぞれ延設された 2本のワイヤ部材は、 その手嘗部側の端部 がー体に連結されており、 前記駆動手段は、 一体に連結した前記 2本の ワイヤ部材を巻き掛けたプーリ部材と、 該プーリ部材を回転自在に保持 すると共に前記 2本のワイヤ部材の引っ張り方向に前記プーリ部材と共 に移動可能に前記手嘗部に設けられたブーリ保持部材とを具備し、 前記 2個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、 前記プ一リ保持部 材を移動させることにより、 該 2個の指機構から延設されたワイヤ部材 を引っ張ることを特徴とするものである。

かかる本発明の第 1の態様について、 以下に説明する。 尚、 この場合. 本発明の第 1の態様の理解の便宜のために適宜、 図 1の参照符号を付し て該第 1の態様を説明する。

すなわち、 第 1態様の本発明によれば、 前記 2個の指機構 （例えば 2 b， 2 c ) については、 前記駆動手段は、 基本的には前記プーリ保持部 材 （4 3) を移動させる （図 1の後方側に移動させる） ことで、 該 2個 の指機構 （ 2 b , 2 c ) から延設されたワイヤ部材 （ 3 0) を前記付勢 手段の付勢力に抗して引っ張ることができ、 それにより、 該 2個の指機 構 （ 2 b, 2 c ) の曲げ動作又は伸ばし動作 （以下、 単に屈伸動作とい う） を行うことができる。 従って、 少なくとも該 2個の指機構 （ 2 b， 2 c ) ついては、 各別にァクチユエ一夕を備えずとも、 単一のァクチュ エータを用いてその屈伸動作を行うことができる。 さらに、 このとき、 該 2個の指機構 （ 2 b， 2 c ) のいずれか一方が物体等に当接して動か なくなっても、 前記プーリ部材 （ 3 3 ) の動滑車状の作用によって、 該 プーリ部材 （ 3 3 ) が回転しつつプーリ保持部材 （4 3 ) と共に移動す ることができ、 それにより、 他方の指機構の屈伸動作を行うことができ る。

従って、 本発明の第 1態様によれば、 指機構の屈伸動作の駆動源とし てのァクチユエ一夕の個数を少ないものとしつつ、 物体の把持作業等の 際の指機構の円滑な屈伸動作を行うことができる。 尚、 この場合、 前記 2個の指機構以外の指機構については、 それぞれ各別のァクチユエ一夕 を用いて各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張って該指機構の屈 伸動作を行うようにしてもよいが、 後述する本発明の他の構成によって. 互いに共通のァクチユエ一夕を用いて屈伸動作を行うようにすることも 可能である。

また、 本発明の第 2の態様の多指ハンド装置は、 腕体の先端部に取り 付けられた手嘗部と、 該手嘗部から延設され、 それぞれ複数の節間部材 を指関節を介して順次連接してなる少なくとも 4個以上の複数の指機構 と、 各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付 勢手段と、 各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、 各指機構 から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張るこ とにより、 該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段と を備えた多指ハンド装置であって、 前記複数の指機構のうちの少なく と も 4個の指機構は、 2個ずつの 2対に分類されて、 各対の 2個の指機構 からそれぞれ延設された 2本のワイヤ部材の手嘗部側の端部が一体に連 結されており、 前記駆動手段は、 各対の指機構毎の一体に連結した 2本 のワイヤ部材をそれぞれ巻き掛けた一対のブーリ部材と、 該一対のブー リ部材を間隔を存して回転自在に保持し、 前記 4個の指機構からそれぞ れ延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に前記一対のプ一リ部材と共に 移動可能で且つ前記一対のブーリ部材の間の中間部に設けた支点の回り に揺動可能に前記手嘗部に設けられたブーリ保持部材とを具備し、 前記 4個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、 前記プーリ保持部 材を移動させることにより、 該 4個の指機構から延設されたワイヤ部材 を引っ張ることを特徴とするものである。

かかる本発明の第 2の態様について、 以下に説明する。 尚、 この場合. 前記第 1の態様の場合と同様、 本発明の第 2の態様の理解の便宜のため に、 適宜、 図 1の参照符号を付して該第 2の態様を説明する。 すなわち. 本発明の第 2の態様によれば、 前記 4個の指機構 （ 2 b, 2 c , 2 d , 2 e ) については、 前記駆動手段は、 基本的には前記プーリ保持部材 (4 3 ) を移動させる （図 1の後方側に移動させる） ことで、 該 4個の 指機構 （ 2 b〜 2 e ) から延設されたワイヤ部材 （ 2 9 , 3 0 ) を前記 付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることができ、 それにより、 該 4個の 指機構 （ 2 b〜 2 e ) の屈伸動作を行うことができる。 従って、 少なく とも該 4個の指機構 （ 2 b〜 2 e ) については、 各別にァクチユエ一夕 を備えずとも、 単一のァクチユエ一夕を用いてその屈伸動作を行うこと ができる。 さらに、 このとき、 該 4個の指機構 ( 2 b〜 2 e ) のいずれ か一つが物体等に当接して動かなくなっても、 その動かなくなった指機 構 （例えば 2 e ) と該指機構 （ 2 e ) と対になる指機構 （ 2 d) とから 延設されたワイヤ部材 （ 2 9 ) が巻き掛けられたプーリ部材 （ 3 2 ) が 回転しつつ、 プ一リ保持部材 （4 3 ) と共に移動することができる。 ま た、 動かなくなった指機構 （ 2 e ) が属する対とは別の対の 2個の指機 構 （ 2 b， 2 c ) に対応するプーリ部材 （ 3 3 ) もプーリ保持部材 （4 3 ) と共に支障なく移動できる。 これにより、 動かなくなった指機構 ( 2 e ) 以外の 3個の指機構 （ 2 b〜 2 d) の屈伸動作を行うことがで きる。 このことは、 4個の指機構 （ 2 b〜 2 e ) の二つの対の一方に属 する一つの指機構 （例えば 2 e ) と、 他方の対に属する一つの指機構 (例えば 2 b) とが動かなくなった場合でも同様である。 この場合には. 両プーリ部材 （ 3 2， 3 3 ) が回転しつつ、 プーリ保持部材 （4 3 ) と 共に移動することができ、 それにより、 動かなくなった指機構 （ 2 e , 2 b) 以外の二つの指機構 （ 2 c， 2 d) の屈伸動作を行うことができ る。

また、 前記 4個の指機構 （ 2 b〜 2 e ) の二つの対の一方に属する二 つの指機構 （例えば 2 d, 2 e ) が動かなくなった場合には、 その対の 指機構 （ 2 d， 2 e ) に対応するプーリ部材 （ 3 2 ) はプーリ保持部材 (4 3 ) と共に移動することはできなくなるが、 該プーリ保持部材 （4 3 ) がその中間部の支点 （4 2 ) の回りに揺動することで、 他方の対の 指機構 （ 2 b， 2 c ) に対応するプーリ部材 （ 3 3 ) は、 移動すること ができる。 このため、 該他方の対の指機構 （ 2 b, 2 c ) の屈伸動作を 行うことができる。 同様に、 前記 4個の指機構 （ 2 b〜2 e ) のうちの 3個の指機構 （例えば 2 c， 2 d, 2 e ) が動かなくなった場合には、 可動である一つの指機構 （ 2 b) に対応するプ一リ部材 （ 3 3) が回転 しつつ、 前記プーリ保持部材 （ 4 3 ) が揺動することで該プ一リ部材 ( 3 3 ) が移動することができる。 それにより、 可動である一つの指機 構 （ 2 b) の屈伸動作を行うことができる。

このように、 本発明の第 2の態様によれば、 4個の指機構のうちのい ずれの指機構が物体に当接する等して動かなくなっても、 残りの指機構 は屈伸動作を行うことができる。 そして、 4個の指機構の屈伸動作は、 単一のァクチユエ一夕を用いてプーリ保持部材を移動させることで行う ことができる。

従って、 本発明の第 2態様によれば、 前記第 1実施形態の場合と同様 指機構の屈伸動作の駆動源としてのァクチユエ一夕の個数を少ないもの としつつ、 物体の把持作業等の際の指機構の円滑な屈伸動作を行うこと ができる。 尚、 該第 2の態様は、 前記各対の 2個の指機構に関しては、 前記第 1の態様の場合の作動と基本的作動は同様となる。

前述した本発明の第 1の態様において、 前記指機構が少なくとも 3個 以上備えられている場合には、 前記駆動手段は、 前記 2個の指機構 （例 えば 2 b， 2 c ) 以外の他の 1個の指機構 （ 2 a) から延設されたワイ ャ部材 （ 3 1 ) が巻き掛けられて前記プーリ保持部材 （4 3 ) に回転自 在に保持された補助プーリ部材 （ 3 6 ) を具備し、 前記 2個の指機構 ( 2 b , 2 c ) と前記他の 1個の指機構 （ 2 a) との曲げ動作又は伸び 動作を行うとき、 前記他の 1個の指機構 （ 2 a) から延設されたワイヤ 部材 （ 3 1 ) を、 前記補助プーリ部材 （ 3 6 ) が前記プーリ保持部材 (4 3 ) と共に前記 2個の指機構 （ 2 b, 2 c ) から延設されたワイヤ 部材 （ 3 0 ) の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることが好ましい これによれば、 基本的には、 前記他の 1個の指機構 （ 2 a) から延設 されたワイヤ部材 （ 3 1 ) を引っ張ることで、 当該他の 1個の指機構 ( 2 a) の屈伸動作が行われると同時に、 前記補助プーリ部材 （ 3 6 ) が前記プーリ保持部材 （ 4 3 ) 及びこれに保持された前記プ一リ部材 ( 3 3 ) と共に移動して前記 2個の指機構 （ 2 b, 2 c ) から延設され たワイヤ部材 （ 3 0 ) が引っ張られ、 該 2個の指機構 （ 2 b， 2 c ) の 屈伸動作が行われる。 そして、 このとき、 例えば前記他の 1個の指機構 ( 2 a) については、 それが物体に当接する等して動く ことができない 状態とならない限り、 当該他の 1個の指機構 （ 2 a) をこれから延設さ れたワイヤ部材 （ 3 1 ) を介して引っ張ることができるため、 当該他の 1個の指機構 （ 2 a) の屈伸動作を行うことができる。 また、 前記 2個 の指機構 （ 2 b， 2 c ) については、 そのうちの.いずれか一方 （ 2 b又 は 2 c ) が物体に当接する等して動かなくなっても、 前記プーリ部材 ( 3 3 ) が補助プーリ部材 （ 3 6 ) と共に移動することができるため、 他方の指機構構の屈伸動作を行うことができる。 従って、 かかる本発明によれば、 前記 2個の指機構と前記他の 1個の 指機構との 3個の指機構のうちのいずれの指機構が物体に当接する等し て動かなくなっても、 残りの指機構は屈伸動作を行うことができる。 そ して、 当該 3個の指機構の屈伸動作は、 単一のァクチユエ一タを用いて. 前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることで行う ことができる。

上記の場合と同様にして、 前述の本発明の第 2の態様では、 前記指機 構が、 少なくとも 5個以上備えられている場合には、 前記駆動手段は、 前記 4個の指機構 （ 2 b〜 2 e ) 以外の他の 1個の指機構 （ 2 a) から 延設されたワイヤ部材 （ 3 1 ) が巻き掛けられて前記一対のプーリ部材 ( 3 2， 3 3 ) の間で前記プーリ保持部材 （4 3 ) に回転自在に保持さ れた補助プーリ部材 （ 3 6 ) を具備し、 前記 4個の指機構 （ 2 b〜 2 e ) と前記他の 1個の指機構 （ 2 a) との曲げ動作又は伸び動作を行う とき、 前記他の 1個の指機構 （ 2 a) から延設されたワイヤ部材 （ 3 1 ) を、 前記補助プーリ部材 （ 3 6 ) が前記プ一リ保持部材 （4 3 ) と 共に前記 4個の指機構 （ 2 b〜 2 e ) から延設されたワイヤ部材 （ 2 9 , 3 0 ) の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることが好ましい。

これによれば、 基本的には、 前記他の 1個の指機構 （ 2 a) から延設 されたワイヤ部材 （ 3 1 ) を引っ張ることで、 当該他の 1個の指機構 ( 2 a) の屈伸動作が行われると同時に、 前記補助プーリ部材 （ 3 6 ) が前記プーリ保持部材 （ 4 3 ) 及びこれに保持された前記プ一リ部材 ( 3 2 , 3 3 ) と共に移動して前記 4個の指機構 （ 2 b〜 2 e ) から延 設されたワイヤ部材 （ 2 9 , 3 0 ) が引っ張られ、 該 4個の指機構 （ 2 b〜 2 e ) の屈伸動作が行われる。 そして、 このとき、 例えば前記他の 1個の指機構 （ 2 a) については、 それが物体に当接する等して動くこ とができない状態とならない限り、 当該他の 1個の指機構 （ 2 a) をこ れから延設されたワイヤ部材 （ 3 1 ) を介して引っ張ることができるた め、 当該他の 1個の指機構 （ 2 a ) の屈伸動作を行うことができる。 ま た、 前記 4個の指機構 （ 2 b〜 2 e ) については、 そのうちのいずれか が物体に当接する等して動かなくなっても、 その動かなくなつた指機構 以外の残りの指機構に対応する前記プーリ部材が補助プーリ部材 （ 3 6 ) と共に移動することができるため、 当該残りの指機構構の屈伸動作 を行うことができる。

従って、 かかる本発明によれば、 前記 4個の指機構と前記他の 1個の 指機構との 5個の指機構のうちのいずれの指機構が物体に当接する等し て動かなくなっても、 残りの指機構は屈伸動作を行うことができる。 そ して、 当該 5個の指機構の屈伸動作は、 単一のァクチユエ一夕を用いて. 前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることで行う ことができる。

以上説明した本発明 （第 1及び第 2の態様の両者を含む） では、 各指 機構から延設するワイヤ部材は、 例えば各指機構の先端部から延設して おくようにしてもよいが、 好ましくは、 前記複数の指機構のうちの少な くとも一つの指機構は、 最も手嘗部寄りの指関節に連なる節間部材の該 指関節回りの回転動作に連動させて他の指関節回りの回転動作を行わし めるべく該指機構の複数の節間部材に連結されたリンク機構を具備する, そして、 該指機構から延設されている前記ワイヤ部材を、 最も手嘗部寄 りの節間部材から延設する。

これによれば、 前記リンク機構を具備する各指機構については、 その 最も手嘗部よりの節間部材から延設されたワイヤ部材を引っ張って、 該 手嘗部寄りの節間部材を最も手嘗部寄りの指関節の回りに回転させるこ とで、 これに連動して他の関節の屈伸が行われ、 該指機構の屈伸動作が 行われる。 このため、 該ワイヤ部材は、 手嘗部からこれに最も近い節間 部材まで延在しておればよく、 その長さが短くて済む。 これにより、 該 ワイヤ部材の長さを節約して、 コスト低減を図ることができる。

また、 前記複数の指機構のうちの、 2個以上の指機構のそれぞれの 2 個以上の節間部材は、 同一構成であることが好ましい。

これによれば、 当該 2個以上の指機構については、 前記節間部材を共 用することができるため、 多指ハンド装置の必要部品の種類を少なくす ることができ、 その部品管理やメンテナンス等も容易となる。

また、 本発明では、 前記手嘗部が、 前記腕体の略長手方向に延在する 軸心回りに回転可能に設けられている場合にあっては、 前記駆動手段は. 前記手嘗部から前記腕体の内部に延設された少なくとも一つの駆動ワイ ャ部材と、 各駆動ワイヤ部材を該腕体の内部側に引っ張る駆動力を該ヮ ィャ部材に付与するァクチユエ一夕とを具備して、 各指機構から延設さ れたワイヤ部材を引っ張る力を前記ァクチユエ一夕から該駆動ワイヤ部 材を介して手嘗部側に伝達する手段であり、 前記駆動ワイヤ部材は、 前 記手嘗部の回転軸心に沿って前記腕体内に配置されていることが好まし い。

これによれば、 前記駆動ワイヤ部材が、 前記手嘗部の回転軸心に沿つ て腕体内に配置されているため、 該手嘗部を腕体に対して回転させても. 駆動ワイヤ部材が引っ張られることがない。 従って、 手嘗部から延設さ れた指機構の屈伸状態を維持したまま、 手嘗部を腕体に対して回転させ ることができる。 また、 ァクチユエ一夕を腕体内に配置することで、 手 嘗部の構成の小型化を図ることができる。

尚、 多指八ンド装置が例えば 5個の指機構を備えた場合において、 前 記第 2の態様の発明のように、 一対のプーリ部材と、 補助プーリ部材と を備えた場合にあっては、 前記駆動ワイヤ部材は、 前記他の 1個の指機 構から延設されたワイヤ部材と一体であるか、 もしくは、 該ワイヤ部材 に結合した 1本のワイヤ部材だけで済む。

上記のように、 手嘗部が腕体に対して回転する本発明の多指ハンド装 置では、 前記腕体と前記手嘗、部との間は電気的に絶縁されていると共に. 前記駆動ワイヤ部材は絶縁材により形成されていることが好ましい。

これによれば、 手嘗部及び指機構を水中に浸漬させても、 腕体内等の 電装系から手嘗部側に漏電等が生じることがない。 このため、 水中の物 体を把持する等の作業を多指ハンド装置により支障なく行うことができ る。

尚、 以上説明した本発明において、 多指ハンド装置により物体を把持 する場合の力は、 前記付勢手段により指機構を伸ばし側に付勢した場合 には、 各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張る力を制御すること で調整することができ、 また、 各指機構を付勢手段により曲げ側に付勢 した場合には、 その付勢手段の付勢力を調整しておく ことによって、 物 体を把持する場合の力を調整することができる。

また、 以上説明した本発明においては、 「ワイヤ部材」 は、 通常的な 意味でのワイヤの他、 チェーンやベルト等の部材も含むものであり、 「プーリ部材」 は、 通常的な意味でのプーリの他、 ギヤゃスプロケッ ト 等も含むものである。 図面の簡単な説明

図 1は、 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 はその多指ハンド装置の要部構成を示す平面図、 図 3は図 2の III一 III 線断面図である。 図 4は図 1の多指ハンド装置を取り付けた腕体の内部 構造を示す断面図、 図 5は図 4の IV— IV線断面図である。 図 6及び図 7は図 1の多指ハンド装置の作動説明図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明の多指八ンド装置の一実施形態を図 1〜図 7を参照して説明す る。 図 1は本実施形態における多指ハンド装置の斜視図、 図 2は該多指 ハンド装置の要部構成を示す平面図、 図 3は図 2の III一 III 線断面図. 図 4は該多指ハンド装置 1を取り付けた腕体の内部構造を示す断面図、 図 5は図 4の IV— IV線断面図、 図 6及び図 7は該多指ハンド装置の作 動説明図である。 尚、 本実施形態は、 本発明の第 1の態様及び第 2の態 様の両態様に対応する実施形態である。

図 1を参照して、 本実施形態の多指八ンド装置 1は、 人の手と同様に 5個の指機構 2 a〜 2 eを手嘗部 3から延設した構造のものであり、 手 嘗部 3の手首基部 4を介して人型口ポッ ト等の口ポッ ト本体 （図示しな い） の腕体 5に取付けられている。 指機構 2 a〜 2 eは、 それぞれ、 人 の手の親指、 人差し指、 中指、 薬指、 小指に相当するものである。

ここで、 前記手嘗部 3は、 手甲側の表面部を形成する手甲形成部材 3 aと、 前記手首基部 4と、 手平側の外面部を形成する手平形成部材 （図 示省略） とを組付けて構成されているのであるが、 図 1を含む本実施形 態の図面では、 手嘗部 3の内部構造を図示するために、 手平形成部材の 図示を省略している。 該手平形成部材は、 手甲形成部材 3 aに組みつけ られた内部部品を覆うようにして手甲形成部材 3 aに取り付けられるも のである。 図 1では、 手嘗部 3の下部が手甲形成部材 3 aとなっており . この手甲形成部材 3 aの上側に手平形成部材が組み付けられる。 また、 手首基部 4は、 大略筒状のものであり、 その外周部の下半部が手甲形成 部材 3 aに腕体 5側の端部に組付けられ、 上半部が手平形成部材の腕体 5側の端部に組み付けられる。

前記指機構 2 a〜 2 eのうち、 親指に相当する指機構 2 a以外の 4個 の指機構 2 b〜 2 eは、 いずれもその基本構造は同一である。 まず、 こ れらの 4個の指機構 2 b〜 2 eに係わる構造を以下に説明する。

これらの 4個の指機構 2 b〜 2 eは、 それぞれ、 手嘗部 3の手甲形成 部材 3 aの端部 （腕体 5側と反対側の端部） に固設された固定部材 6か ら、 第 1〜第 3の 3個の節間部材 7 , 8， 9を、 第 1〜第 3の 3個の関 節 1 0〜 1 2を順に介して連接した構造となっている。 尚、 指機構 2 b 〜 2 eの基本構造は上記のように同一であることから、 本実施形態の各 図面では、 指機構 2 b〜 2 eのうちのいくつかの指機構についてのみ、 代表的にその構成要素 （節間部材、 関節等） の参照符号を記載し、 他の 指機構については参照符号を省略する。

各指機構 2 b〜 2 eの各関節 1 0〜 1 2は、 それが連結する部材間の 1軸回りの相対的回転動作を行わせる関節であり、 それぞれ関節軸 1 0 a〜 1 2 aを有している。 これらの関節軸 1 0 a〜 1 2 aは、 手嘗部 3 の概ね幅方向 （指機構 2 b〜 2 eが概ね並列する方向） で互いに平行に 延在している。 そして、 第 1関節 1 0は、 第 1節間部材 7が固定部材 6 に対して関節軸 1 0 aの軸心回りに回転可能なように両部材 6 , 7を関 節軸 1 0 aを介して連結し、 第 2関節 1 1は、 第 2節間部材 8が第 1節 間部材 7に対して関節軸 1 1 aの軸心回りに回転可能なように両部材 7： 8を関節軸 1 1 aを介して連結し、 第 3関節 1 2は、 第 3節間部材 9が 第 2節間部材 8に対して関節軸 1 2 aの軸心回りに回転可能なように両 部材 8 , 9を関節軸 1 2 aを介して連結している。 このような各関節 1 0〜 1 2における各節間部材 7〜 9の相対的な回転動作によって、 各指 機構 2 b〜 2 eの屈伸動作が可能となる。

また、 各指機構 2 b〜 2 eには、 最も手嘗部 3寄りの節間部材である 第 1節間部材 7を固定部材 6に対して回転させたときに、 それに連動さ せて、 第 2節間部材 8及び第 3節間部材 9を回転させるリンク機構 1 3 が設けられている。 このリンク機構 1 3の構造は、 指機構 2 b〜 2 eのいずれについても 同一であり、 その構造を例えば指機構 2 cについて図 3を参照して説明 する。 該リンク機構 1 3は、 固定部材 6及び第 2節間部材 8を連結する リンクアーム 1 4と、 第 1節間部材 7及び第 3節間部材 9を連結するリ ンクアーム 1 5 とを具備している。 リンクアーム 1 4は、 その一端部が. 第 1関節 1 0の関節軸 1 0 aよりも指機構 2 cの背側の面部 （図 3の下 面部） 寄りの位置で固定部材 6に支軸 1 4 aを介して回転可能に軸支さ れると共に、 他端部が、 第 2関節 1 1の関節軸 1 1 aよりも指機構 2 c の腹側の面部 （図 3の上面部） 寄りの位置で第 2節間部材 8に支軸 1 4 bを介して回転可能に軸支されている。

また、 リンクアーム 1 5は、 その一端部が、 第 2関節 1 1の関節軸 1 1 aよりも指機構 2 cの背側の面部寄りの位置で第 1節間部材 7に支軸 1 5 aを介して回転可能に軸支されると共に、 他端部が、 第 3関節 1 2 の関節軸 1 2 aよりも指機構 2 cの腹側の面部寄りの位置で第 3節間部 材 9に支軸 1 5 bを介して回転可能に軸支されている。

このような構成のリンク機構 1 3を備えた指機構 2 cにあっては、 該 指機構 2 cを図 3の実線示のように伸ばした状態から、 第 1節間部材 7 を固定部材 6に対して時計回り方向 （第 1節間部材 7の腹側面部が手嘗 部 3の手平側の面部に接近する方向） に回転させると、 これに連動して. 同図に仮想線で示すように、 第 2節間部材 8が、 第 1節間部材 7に対し て時計回り方向に回転すると共に、 第 3節間部材 9が、 第 2節間部材 8 に対して時計回り方向に回転する。 これにより、 指機構 2 cは、 各関節 1 0〜 1 2で屈曲する。 また、 上記と逆に、 同図仮想線示のように指機 構 2 cを曲げた状態から、 第 1節間部材 7を固定部材 6に対して反時計 回り方向に回転させて同図実線示の位置に戻せば、 それに連動して、 第 2節間部材 8及び第 3節間部材 9がそれぞれ第 1節間部材 7、 第 2節間 部材 8に対して反時計回り方向に回転して、 指機構 2 cが伸びることと なる。 このように、 指機構 2 cの屈伸は、 第 1節間部材 7を固定部材 6 に対して回転させることで行われる。

このようなリンク機構 1 3の構造、 及びそれに伴う指機構の屈伸動作 は、 指機構 2 b， 2 d , 2 eについても全く同様である。

尚、 本実施形態では、 指機構 2 b〜 2 eの、 第 2関節 1 1から指先側 の部分 （第 2節間部材 8、 第 3節間部材 9、 第 3関節 1 2及びリンクァ ーム 1 5から構成される部分） は、 その基本構造が互いに同一であるだ けではなく、 その各部品の形状、 サイズも全く同一とされている。

図 1及び図 2を参照して、 上述のような構造の各指機構 2 b〜 2 eを その伸ばし側に付勢する付勢手段としてのスプリング 1 6が各指機構 2 b〜 2 e毎に手嘗部 3内に配設されている。

各スプリング 1 6は、 手嘗部 3の手首基部 4寄りの箇所で対応する各 指機構 2 b〜 2 e と大略同心に配設され、 その一端部が手甲形成部材 3 aに一体に設けられたスプリング係止部材 1 7に係止され、 他端部が付 勢用ワイヤ部材 1 8を介して、 対応する各指機構 2 b〜 2 eの第 1節間 部材 7に係止されている。 この場合、 各指機構 2 b〜 2 eの第 1関節 1 0の側面寄りの箇所には、 その関節軸 1 0 aの回りに回転自在なガイ ド プーリ 1 9が該関節軸 1 0 と同心に設けられており、 前記付勢用ワイヤ 部材 1 8は、 このガイ ドプーリ 1 9の下側 （各指機構 2 b〜 2 eの背 側） の外周を経て第 1節間部材 7の側面部に固定されている。 尚、 付勢 用ワイヤ部材 1 8の第 1節間部材 7に対する固定部は、 上下方向でガイ ドプーリ 1 9の下端よりも上側の高さに存している。

この構成により、 各指機構 2 b〜 2 eは、 それに対応するスプリング 1 6の付勢力によって、 該指機構 2 b〜 2 eが伸びた状態に付勢されて いる。 尚、 以下の説明では、 説明の便宜上、 伸ばした状態の指機構 2 b〜 2 eの延在方向を大略的に多指ハンド装置 1の前後方向とし、 指機構 2 b 〜 2 eの先端側を多指ハンド装置 1の前側とする。

図 1及び図 2を参照して、 親指に相当する指機構 2 aは、 指機構 2 b の固定部材 6の後方で手嘗部 3の手甲形成部材 3 aに固設された固定部 材 2 0から、 第 1及び第 2の 2個の節間部材 2 1 , 2 2を、 第 1及び第 2の 2個の関節 2 3， 2 4を順に介して連接した構造となっている。 尚. 図 2では、 指機構 2 aの内部構造を図示するために、 第 1節間部材 2 1 を仮想線で表すと共に、 第 2節間部材 2 2を破断して示している。 また. 同図 2では前記手首基部 4を省略している。

指機構 2 aの各関節 2 3， 2 4は、 それが連結する部材間の 1軸回り の相対的回転運動を行わせる関節であり、 それぞれ関節軸 2 3 a , 2 4 aを有している。 第 1関節 2 3の関節軸 2 3 aは、 多指ハンド装置 1の 前後方向に対して多少傾斜した方向に向けられ、 第 2関節 2 4の関節軸 2 4 aは、 第 1関節 2 3の関節 2 3 aと概ね直行する方向に向けられて いる。 そして、 第 1関節 2 3は、 第 1節間部材 2 1が固定部材 2 0に対 して関節軸 2 3 aの軸心回りに回転可能なように両部材 2 0 , 2 1を関 節軸 2 3 aを介して連結し、 第 2関節 2 4は、 第 2節間部材 2 2が第 1 節間部材 2 1に対して関節軸 2 4 aの軸心回りに回転可能なように両部 材 2 1 , 2 2を関節軸 2 4 aを介して連結している。 このような各関節 2 3， 2 4における各節間部材 2 1， 2 2の相対的な回転運動によって. 指機構 2 aの屈伸動作が可能となる。

この場合、 図 1 及び図 2に示すように指機構 2 aを伸ばした状態か らの曲げ動作は次のように行われる。 すなわち、 図 6を参照して、 指機 構 2 aを伸ばした状態 （図 6の仮想線の状態） から、 指機構 2 aを曲げ るときには、 第 1節間部材 2 1が手嘗部 3側に近づくように第 1関節 2 3の関節軸 2 3 aの軸心回りに第 1節間部材 2 1を固定部材 2 0に対し て回転させる （図 1の矢印 yl の向きに第 1節間部材 2 1 を回転させ る） と共に、 第 2節間部材 2 2の先端部が他の指機構 2 b〜 2 eに近づ くように第 2関節 2 4の関節軸 2 4 aの軸心回りに第 2節間部材 2 2を 第 1節間部材 2 1 に対して回転させる （図 2の矢印 y2 の向きに第 2節 間部材 2 2を回転させる）。 これにより、 指機構 2 aは、 図 6に実線で 示すように曲げられる。 尚、 図 6では、 便宜上、 指機構 2 b〜2 eに係 わる付勢手段としての前記スプリング 1 6や、 ワイヤ 1 8は省略してい る。

この指機構 2 aをその伸ばし側に付勢する付勢手段として、 図 1 に示 すスプリング 2 5と図 2に示すスプリング 2 6とが備えられている。

図 1に示すスプリング 2 5は、 詳細な図示は省略するが、 その一端部 が手嘗部 3の手甲形成部材 3 aに係止され、 他端部が第 1関節 2 3の関 節軸 2 3 aよりも手嘗部 3の周縁寄り側 （図 2で言えば関節軸 2 3 aの 右側） で第 1節間部材 2 1に係止されている。 これにより、 第 1節間部 材 2 1がスプリング 2 5の付勢力によって、 指機構 2 aの伸ばし側 （図 1の矢印 yl と逆向き側） に付勢されている。 また、 図 2に示すスプリ ング 2 6は、 その一端部 （図示せず） が第 1節間部材 2 1に係止されて いると共に、 他端部が第 2関節 2 4の関節軸 2 4 aよりも指機構 2 aの 背側 （図 2では関節軸 2 4 aのほぼ右側） で第 2節間部材 2 2に係止さ れている。 これにより、 第 2節間部材 2 2がスプリング 2 6の付勢力に よって、 指機構 2 aの伸ばし側 （図 1の矢印 y2 と逆向き側） に付勢さ れている。

図 1、 図 2及び図 6を参照して、 手嘗部 3には、 上述のように構成さ れた指機構 2 a〜 2 eの屈伸動作を行わせるための駆動機構 2 7が内蔵 されている。 この駆動機構 2 7は、 後述するモータ 5 6 (ァクチユエ一 夕） と併せて本発明における駆動手段 2 8を構成するものである。

この駆動機構 2 7は、 複数 （本実施形態では 3本） のワイヤ 2 9， 3 0， 3 1 (ワイヤ部材） と、 複数 （本実施形態では 7個） のプーリ 3 2 〜3 8 (プーリ部材） とを具備している。

ワイヤ 2 9は、 その各端部が、 互いに隣合う指機構 2 d， 2 eのそれ ぞれの第 1節間部材 7の前記ガイ ドプーリ 1 9側の側面部に固定され、 これらの指機構 2 d， 2 eから、 手嘗部 3側に延設されている。 別の言 い方をすれば、 ワイヤ 2 9は、 指機構 2 dの第 1節間部材 7の側面部か ら手嘗部 3側に延びる部分と、 指機構 2 eの第 1節間部材 7の側面部か ら手嘗部 3側に伸びる部分とを一体に連結した構成となっている。

この場合、 ワイヤ 2 9の各端部は、 各指機構 2 d , 2 eのガイ ドブー リの上側 （各指機構 2 d , 2 eの腹側） の外周を経て各指機構 2 d， 2 eの第 1節間部材 7の側面部に固定されている。 そして、 ワイヤ 2 9の 第 1節間部材 7に対する固定部は、 上下方向でガイ ドプーリ 1 9の上端 よりも下側である。 このため、 ワイヤ 2 9を全体的に手首基部 4側に引 つ張ることにより、 各指機構 2 d， 2 eの第 1節間部材 7の腹側面部が 手嘗部 3側に近づくように該第 1節間部材 7が第 1関節 1 0の関節軸 1 0 aの軸心回りに回転し、 これにより、 前述の如く、 指機構 2 d , 2 e の曲げ動作が行われる。

前記ワイヤ 3 0は、 その各端部が、 互いに隣合う指機構 2 b , 2 じの それぞれの第 1節間部材 7のガイ ドブーリ 1 9側の側面部に固定され、 各指機構 2 b , 2 cのガイ ドプーリ 1 9の上側の外周を経て手嘗部 3側 に延設されている。 従って、 ワイヤ 3 0を全体的に手首基部 4側に引つ 張ることにより、 各指機構 2 b， 2 cの第 1節間部材 7の腹側面部が手 嘗部 3側に近づくように該第 1節間部材 7が第 1関節 1 0の関節軸 1 0 aの軸心回りに回転し、 これにより、 前記指機構 2 d , 2 eの場合と同 様に、 指機構 2 b , 2 cの曲げ動作が行われる。

尚、 指機構 2 d， 2 eのそれぞれの固定部材 6には、 ワイヤ 2 9の各 指機構 2 d , 2 eから手嘗部 3側に延びる部分を大略的に各指機構 2 d :

2 eの延在方向に案内するためのガイ ドロッ ド 3 9が突設されている。 同様に、 指機構 2 b， 2 cのそれぞれの固定部材 6にもガイ ドロッ ド 3

9が突設されている。

上記ワイヤ 2 9 , 3 0は、 それぞれ手嘗部 3内に配置された前記プ一 リ 3 2， 3 3に巻き掛けられている。 これらのプーリ 3 2， 3 3は、 次 のようにして手嘗部 3内に保持されている。

すなわち、 手嘗部 3の手甲形成部材 3 aの手首基部 4寄りの箇所には. 手嘗部 3の幅方向に延びる橋桁状のブラケッ ト 4 0が固設されており、 このブラケッ ト 4 0から、 指機構 2 c， 2 dの間に向かって補助部材 4 1が延設されている。 この補助部材 4 1の中心線上には、 前後方向に延 在する切溝 4 1 aが形成されており、 この切溝 4 1 aに、 上下方向の軸 心を有する支軸 4 2が係合されている。 該支軸 4 2は、 切溝 4 1 aに沿 つて前後方向に移動自在とされている。 さらに、 該支軸 4 2に、 手嘗部 3の幅方向に延在する方形板状のプーリ保持部材 4 3が装着されている, 該プーリ保持部材 4 3は、 支軸 4 2の回りに揺動可能とされていると共 に、 支軸 4 2と共に、 切溝 4 1 aに沿って前後方向に移動可能とされて いる。 そして、 このプーリ保持部材 4 3の両端部に、 前記ワイヤ 2 9 ,

3 0をそれぞれ巻き掛けたプ一リ 3 2， 3 3が手嘗部 3の幅方向に間隔 を存して回転自在に保持されている。

この構成によりプーリ 3 2， 3 3は、 プーリ保持部材 4 3と共に前後 方向に移動可能で、 且つ、 これらのプーリ 3 2 , 3 3の間の支軸 4 2の 回りに揺動可能とされている。

前記ワイヤ 3 1は、 その一端部が図 2に示すように、 指機構 2 aの内 部で、 該指機構 2 aの第 2節間部材 2 2の先端部に固定され、 該先端部 から、 第 2関節 2 4の関節軸 2 4 aの、 指機構 2 aの腹側の外周 （図 2 の関節軸 2 4 aの左側の外周） と、 指機構 2 aの内部で第 1関節 2 3の 関節軸 2 3 aの回りに回転自在に該関節軸 2 3 aに装着されたガイ ドプ ーリ 4 4の外周とを経由して、 固定部材 2 0から手嘗部 3内に引き出さ れている。 この場合、 第 1節間部材 2 1の内部には、 ワイヤ 3 1 を第 2 節間部材 2 2の先端部からガイ ドプ一リ 4 4まで所要の方向に向きを変 えつつ案内するための 2個のガイ ドプーリ 4 5， 4 6が回転自在に軸支 されており、 ワイヤ 3 1の前記関節軸 2 4 aとガイ ドプ一リ 4 4の間の 部分は、 ガイ ドプーリ 4 5， 4 6にも巻き掛けられている。 そして、 ガ イ ドプーリ 4 5は、 ワイヤ 3 1の固定部材 2 0から引き出された部分を 引っ張ったときに、 第 1節間部材 2 1に指機構 2 aの曲げ方向の力が第 1関節 2 3の関節軸 2 3 aの軸心回りに作用するような位置に設けられ ている。 同様に、 ガイ ドプーリ 4 6は、 ワイヤ 3 1の固定部材 2 0から 引き出された部分を引っ張ったときに、 第 2節間部材 2 2に指機構 2 a の曲げ方向の力が第 2関節 2 4の関節軸 2 4 aの軸心回りに作用するよ うな位置に設けられている。

また、 指機構 2 aの固定部材 2 0から引き出されたワイヤ 3 1は、 前 記ブーリ 3 3の後方で且つ固定部材 2 0寄りの位置で前記ブラケッ ト 4 0に所要の姿勢でで回転自在に軸支された前記プーリ 3 4， 3 5の外周 を順に経由した後、 前記支軸 4 2と同心に前記プーリ保持部材 4 3に回 転自在に軸支された前記プーリ 3 6の前部側の外周に巻き掛けられてい る。 該プーリ 3 6は、 本発明における補助プーリ部材に相当するもので ある。

さらに、 該ワイヤ 3 1は、 プーリ 3 6から後方に引き出された後、 該 プ一リ 3 6の後方で前記ブラケッ ト 4 0に所要の姿勢で回転自在に軸支 された前記プーリ 3 7， 3 8の外周を経由し、 図 1に示すように手首基 部 4の内部を貫通して、 腕体 5の内部に導入されている。

尚、 プーリ 3 4 , 3 5 , 3 7 , 3 8は、 ワイヤ 3 1の向きや配線位置 を規制するためのものであり、 ワイヤ 3 1 との摩擦が比較的小さいもの であれば、 これらのプーリ 3 4 , 3 5， 3 7 , 3 8の代わりに単なる口 ッ ド状のものをブラケッ ト 4 0に固定して設け、 このロッド状のものの 外周にワイヤ 3 1を巻き掛けるようにしてもよい。 このことは、 指機構 2 aに備えた前記ガイ ドプーリ 4 4〜4 6についても同様であり、 さら に、 前記ワイヤ 2 9， 3 0や前記付勢手段に係わるワイヤ 1 8を巻き掛 けた指機構 2 b〜 2 eのガイ ドプーリ 1 9についても同様である。

次に、 手嘗部 3側から引き出された前記ワイヤ 3 1が導入される腕体 5の要部構成を図 4及び図 5を参照して説明する。

図 4に示すように、 腕体 5は、 その外周面部を形成する腕体ハウジン グ 5 0内の先端部に、 ァクチユエ一タ等を取り付ける機枠 5 1が設けら れている。 そして、 この機枠 5 1には、 前記手嘗部 3の手首基部 4を連 結する連結軸 5 2がその軸心を腕体 5の長手方向に向けて一対のベアリ ング 5 3 , 5 4を介して回転自在に支承されていると共に、 この連結軸 5 2の後方側で、 手嘗部 3を腕体 5に対して回転させるための駆動モー 夕 5 5 (以下、 手嘗回転用モー夕 5 5という） と、 前記ワイヤ 3 1 を引 つ張るための駆動モータ 5 6 (以下、 手指駆動用モータ 5 6という） と が取付けられている。

前記連結軸 5 2は、 その前端部が腕体ハウジング 5 0内から突出され. その突出部分に手嘗部 3の手首基部 4がネジ 5 7を介して連結軸 5 2と 同心に連結されている。 これにより、 手嘗部 3は、 連結軸 5 2 と一体に その軸心回りに回転可能とされている。 また、 該連結軸 5 2の軸心部に は、 貫通穴 5 2 aが穿設されており、 前記手嘗部 3側から引き出された ワイヤ 3 1は、 この貫通穴 5 2 aを通って、 該連結軸 5 2の後方に導出 されている。

また、 連結軸 5 2の後方には、 連結軸 5 2の軸心と直行する方向に延 在する巻取り軸 5 8が設けられ、 この巻取り軸 5 8は、 その両端部が前 記機枠 5 1に回転自在に支承されている。 そして、 この卷取り軸 5 8に 連結軸 5 2の貫通穴 5 2 aから導出されたワイヤ 3 1が係止され、 該巻 取り軸 5 8を所定方向に回転させることで、 該ワイヤ 3 1が巻取り軸 5 8に巻き取られて引っ張られるようになつている。

前記手指駆動用モータ 5 6は、 卷取り軸 5 8と平行に並んで機枠 5 1 に取付けられており、 該手指駆動用モ一夕 5 6の回転駆動軸 5 6 aに装 着された駆動ギヤ 5 9が巻取り軸 5 8に装着された被動ブーリ 6 0にべ ルト部材 6 1を介して接続されている。 従って、 この手指駆動用モー夕 5 6の正転作動や逆転作動によって、 巻取り軸 5 8が回転駆動され、 該 巻取り軸 5 8にワイヤ 3 1が巻き取られたり、 その巻取りが解除される, 尚、 ワイヤ 3 1の腕体 5内の部分は、 本発明における駆動ワイヤに相 当するものである。

また、 前記連結軸 5 2の外周部には、 該連結軸 5 2 と一体に回転自在 に被動プーリ 6 2が揷着されている。 そして、 前記手嘗回転用モータ 5 5は、 連結軸 5 2と平行な姿勢で機枠 5 1に取付けられており、 図 5に 示すように、 該手嘗回転用モ一タ 5 5の回転駆動軸 5 5 aに装着された ギヤ 6 3が、 連結軸 5 2の被動ブーリ 6 2にベルト部材 6 4を介して接 続されている。 従って、 手嘗回転用モータ 5 5の正転作動や逆転作動に よって、 連結軸 5 2が回転駆動され、 これに伴い、 該連結軸 5 2に連結 された手首基部 4と共に手嘗部 3が連結軸 5 2の軸心回りに回転するこ ととなる。

尚、 本実施形態では、 前記連結軸 5 2やワイヤ 3 1は、 樹脂材等の絶 縁材により構成されている。 また、 腕体ハウジング 5 0は、 それが手首 基部 4に接触する部分 5 0 a (図 4参照） を含めて樹脂材により構成さ れている。 従って、 腕体 5と手嘗部 3とは電気的に絶縁されている。

また、 図示は省略するが、 腕体ハウジング 5 0内には、 前記手嘗回転 用モータ 5 5の回転位置 （これは、 手嘗部 3の腕体 5に対する回転位置 に相当する） や、 手指駆動用モータ 5 6の回転位置 （これは、 ワイヤ 3 1の巻取り軸 5 8への巻取り量に相当する） を検出するためのェンコ一 ダが備えられている。 そして、 手嘗回転用モ一夕 5 5や手指駆動用モ一 夕 5 6の作動の制御は、 該エンコーダの検出データ等に基づいて、 図示 しないコント口一ラにより行われる。

次に、 本実施形態の多指ハンド装置 1の作動を説明する。

まず、 多指ハンド装置 1の基本的な作動を説明する。 前記指機構 2 a 〜 2 eのうち、 指機構 2 b〜 2 eは、 通常時は、 それぞれに対応するス プリング 1 6の付勢力によって図 1及び図 2に示すように伸びている。 同様に、 指機構 2 aは、 通常時は、 前記スプリング 2 5， 2 6の付勢力 によって、 図 1及び図 2に示すように伸びている。

この状態で、 腕体 5内の手指駆動用モータ 5 6を作動させて、 前記巻 取り軸 5 8を手嘗部 3から腕体 5内に延びるワイヤ 3 1の巻取り方向に 回転駆動すると、 該ワイヤ 3 1が、 図 1及び図 2の矢印 y3 で示す方向 に引っ張られる。 このとき、 指機構 2 aの曲げ側に該指機構 2 aの第 2 節間部材 2 2の先端部がワイヤ 3 1を介して引っ張られると共に、 ブー リ 3 6が後方に引っ張られる。 そして、 基本的には、 このプーリ 3 6と 共にブーリ保持部材 4 3及びプーリ 3 2， 3 3が図 2の状態から図 6に 示すように後方に移動し、 その結果、 ワイヤ 2 9を介して指機構 2 d， 2 eの曲げ側に該指機構 2 d , 2 eの第 1節間部材 7， 7が引っ張られ ると共に、 ワイヤ 3 0を介して指機構 2 b , 2 cの曲げ側に該指機構 2 b， 2 cの第 1節間部材 7， 7が引っ張られる。 これにより、 図 6に示 すように、 指機構 2 a〜 2 eの全てがこれらの間に図示しない物体を把 持するようにして曲げられる。 つまり、 単一の指駆動用モ一タ 5 6の駆 動力により、 ワイヤ 3 1を手嘗部 3側から腕体 5側に引っ張って、 巻取 り軸 5 8に巻き取ることによって、 5本の指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作 がー括的に行われる。 これにより、 指機構 2 a〜 2 eにより物体を把持 する等の作業を行うことができる。

一方、 本実施形態の多指ハンド装置 1では、 指機構 2 a〜2 eの上述 のような曲げ動作の際に、 例えばいずれか一つの指機構が把持しょうと する物体に当接してそれ以上曲がることができなくなっても、 他の指機 構の曲げ動作を行うことができる。 すなわち、 図 6を参照して、 指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作中に例えば、 指機構 2 eが図示しない物体に当接 してそれ以上曲がらなくなっても、 この指機構 2 eに連結されたワイヤ

2 9が巻き掛けられたプーリ 3 2は、 指機構 2 eの隣の指機構 2 がさ らに曲がることができる限り、 回転しながら後方側 （手首基部 4側） に 移動することができる。 また、 指機構 2 b， 2 cから延設されたワイヤ

3 0を巻き掛けたプーリ 3 3は、 指機構 2 b , 2 cの少なくともいずれ か一方がさらに曲がることが可能である限り、 後方側に移動することが できる。 また、 指機構 2 aは、 さらに曲がることが可能である限り、 ヮ ィャ 3 1を腕体 5内の巻取り軸 5 8に巻き取ることで、 該ワイヤ 3 1の プーリ 3 4から指機構 2 aの先端部にかけての部分の長さが短くなつて. 該指機構 2 aの曲げ動作が行われる。

従って、 指機構 2 a〜2 eの曲げ動作の際に、 指機構 2 eがそれ以上 曲がらなくなっても、 ワイヤ 3 1を前記巻取り軸 5 8に巻取りつつ、 前 記ブーリ 3 2， 3 3をプ一リ保持部材 4 3やプーリ 3 6と共に腕体 5側 に移動させることができるため、 他の指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作をさ らに行うことができる。

このことは、 指機構 2 b〜 2 dのいずれか一つの指機構が曲がらなく なった場合でも同様である。

また、 指機構 2 aがそれ以上曲がらなくなった場合には、 ワイヤ 3 1 の、 プーリ 3 4から指機構 2 aの先端部にかけての部分の長さは変化し なくなるが、 ワイヤ 3 1を腕体 5内の巻取り軸 5 8に巻き取ることで、 プ一リ 3 6がその両側のプーリ 3 2 , 3 3 と共に後方側に移動する。 こ のため、 指機構 2 b〜 2 eの曲げ動作を行うことができる。

このように、 指機構 2 a〜 2 eのいずれか一つがそれ以上曲がらなく なっても、 他の指機構の曲げ動作をワイヤ 3 1の卷取り軸 5 8への巻取 り （ワイヤ 3 1の腕体 5内への移動） により行うことができる。

さらに、 指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作に際して、 いずれか 2本の指機 構が把持しょうとする物体に当接する等してそれ以上曲がらなくなった 場合でも、 他の指機構の曲げ動作を行うことができる。

例えば、 指機構 2 b〜 2 eのうち、 指機構 2 c及び指機構 2 dが曲が らなくなった場合には、 指機構 2 bに連結されたワイヤ 3 0を巻き掛け たプーリ 3 3は、 指機構 2 cのみが曲がらなくなった場合と同様に、 回 転しながら後方に移動することができる。 同様に、 指機構 2 eに連結さ れたワイヤ 2 9を巻き掛けたプーリ 3 2も、 回転しながら後方に移動で きる。 また、 指機構 2 aについては、 ワイヤ 3 1の巻取り軸 5 8への巻 取りにより、 該ワイヤ 3 1のプーリ 3 4から指機構 2 aの先端部にかけ ての部分の長さが短くなつて、 該指機構 2 aの曲げ動作が行われる。 従って、 指機構 2 c及び指機構 2 dが曲がらなくなっても、 ワイヤ 3 1を腕体 5内の巻取り軸 5 8に巻取りつつ、 他の指機構 2 a， 2 b , 2 eの曲げ動作を行うことができる。 このことは、 指機構 2 b , 2 dの対 指機構 2 b , 2 eの対、 あるいは、 指機構 2 c , 2 eの対が曲がらなく なった場合でも同様である。

また、 指機構 2 aと、 指機構 2 b〜2 eのいずれか一つとが、 曲がら なくなった場合でも、 プーリ 3 2， 3 3は、 プーリ 3 6 と共に後方に移 動することができるため、 他の指機構については、 ワイヤ 3 1の巻取り 軸 5 8への卷取りにより曲げ動作を行うことができる。 、 さらに、 指機構 2 b， 2 cの対、 あるいは指機構 2 d， 2 eの対がそ れ以上曲がらなくなった場合でも、 他の指機構の曲げ動作を行うことが できる。

例えば、 指機構 2 b， 2 cの対が曲がらなくなった.場合において、 こ れらの指機構 2 b , 2 cから延設されたワイヤ 3 0を巻き掛けたプーリ 3 3は、 後方に移動できなくなる。 しかるに、 指機構 2 d， 2 eから延 設されたワイヤ 2 9を巻き掛けたプーリ 3 2と、 プーリ保持部材 4 3の 中間部のプーリ 3 6とは、 図 7に示すように、 プーリ保持部材 4 3が仮 想線で示す状態から同図実線示のように前記支軸 4 2の回りに揺動する ことで、 後方側 （腕体 5側） に移動できる。 このため、 指機構 2 b , 2 cの対が曲がらなくなっても、 ワイヤ 3 1を腕体 5内の巻取り軸 5 8に 巻取りつつ、 他の指機構 2 a， 2 d , 2 eの曲げ動作を行うことができ る。 このことは、 指機構 2 d , 2 eの対が曲がらなくなった場合でも同 様である。 但し、 この場合には、 プーリ保持部材 4 3は、 図 7の場合と 逆向き （時計回り方向） に支軸 4 2の回りに揺動する。

このようにして、 指機構 2 a〜 2 eのいずれの二つの指機構が曲がら なくなっても、 他の指機構の曲げ動作をワイヤ 3 1の巻取り軸 5 8への 巻取りにより行うことができる。

以下、 同様にして、 指機構 2 a〜 2 eのいずれか 3個の指機構がそれ 以上曲がらなくなった場合にも、 残りの 2個の指機構の曲げ動作を行う ことができる。 この場合には、 基本的には、 前記図 7の場合のように、 プーリ保持部材 4 3が揺動することで、 残りの 2個の指機構の曲げ動作 を行うことができる。

さらに、 指機構 2 a〜 2 eのいずれか 4個の指機構がそれ以上曲がら なくなった場合にも、 残りの 1個の指機構の曲げ動作を行うことができ る。 この場合、 指機構 2 aと、 指機構 2 b〜 2 eのいずれか 3個の指機 構が曲がらなくなった場合には、 基本的には、 前記図 7の場合のように. プーリ保持部材 4 3が揺動することで、 残りの 1個の指機構の曲げ動作 を行うことができる。 また、 指機構 2 a以外の 4個の指機構 2 b〜 2 e が曲がらなくなつた場合には、 プ一リ保持部材 4 3及びこれに軸支され たプ一リ 3 2， 3 3 , 3 6は、 後方に移動できなくなるが、 ワイヤ 3 1 の卷取り軸 5 8への巻取りにより、 該ワイヤ 3 1のブーリ 3 4から指機 構 2 aの先端部にかけての部分の長さが短くなつて、 該指機構 2 aの曲 げ動作が行われる。

以上のように、 本実施形態の多指ハンド装置 1では、 単一の指駆動用 モータ 5 6の駆動力により、 ワイヤ 3 1 を巻取り軸 5 8に巻き取ること で、 多指ハンド装置 1の全ての指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作を一括的に 行うことができる。 従って、 各指機構 2 a〜 2 e毎にその作動用のァク チユエ一夕を備えたりすることなく、 少ないァクチユエ一夕で、 5個の 指機構 2 a〜 2 eにより図示しない物体を把持する等の作業を行うこと ができる。 そして、 この場合、 指機構 2 a〜 2 eのいずれかが物体に当 接する等してそれ以上曲がらなくなっても、 他の指機構の曲げ動作を行 うことができるため、 指機構 2 a〜 2 eによる物体の把持を確実に支障 なく行うことができる。

尚、 上記の説明では、 指機構 2 a〜 2 eの伸ばし状態からの曲げ動作 に関して説明したが、 指機構 2 a〜 2 eを曲げ状態から伸ばす場合につ いても同様の効果を奏することができる。 すなわち、 指機構 2 a〜 2 e を曲げた状態から、 例えば指駆動用モータ 5 6によるワイヤ 3 1の引つ 張り力 （巻取り軸 5 8への巻取り力） を解除すれば、 基本的には、 指機 構 2 b〜 2 eは、 それぞれに対応する前記スプリング 1 6の付勢力によ つて伸び、 また、 指機構 2 aは、 スプリング 2 5 , 2 6の付勢力によつ て侔びる。 そして、 このとき、 指機構 2 a〜 2 eのいずれかが障害物に 当接する等してそれ以上伸びなくなっても、 他の指機構 2 a〜 2 eは、 プーリ 3 2， 3 3 , 3 6の前後方向での移動やこれらのプーリを保持す るプーリ保持部材 4 3の揺動によって、 支障なく伸びることができる。 また、 本実施形態の多指八ンド装置 1では、 腕体 5内の前記手嘗回転 用モータ 5 5を作動させることによって、 前記連結軸 5 2と共に手嘗部 3が該連結軸 5 2の軸心回りに回転する。 このとき、 手嘗部 3側から腕 体 5内に延びるワイヤ 3 1は、 手嘗部 3の回転軸心である連結軸 5 2の 軸心に沿って延在しているため、 該ワイヤ 3 1が引っ張られたりするこ となく、 手嘗部 3が回転する。 このため、 指機構 2 a〜 2 eの屈伸状態 に影響を及ぼすことなく、 支障なく手嘗部 3を腕体 5に対して回転させ ることができる。

さらに、 本実施形態の多指ハンド装置 1では、 指機構 2 aを除く、 指 機構 2 b〜 2 eの第 2関節 1 1より先端側の部分 （第 2節間部材 8、 第 3節間部材 9、 第 3関節 1 2及びリ ンクアーム 1 5から構成される部 分） は、 その各部品の形状、 サイズが全く同一であるので、 相互に予備 部品を共用することができると共に、 多指ハンド装置 1に必要な部品の 種類数が少ないものとなって、 その部品管理等が容易になる。

また、 本実施形態の多指ハンド装置 1では、 指機構 2 b〜 2 eについ ては、 それぞれ前記リンク機構 1 3によって、 最も手嘗部 3寄りの第 1 節間部材 7を固定部材 6に対して第 1関節 1 0の関節軸 1 0 aの軸心回 りに回転させることで、 これに連動して第 2節間部材 8及び第 3節間部 材 9がそれぞれ第 1節間部材 7、 第 2節間部材 8に対して回転して各指 機構 2 b〜 2 eの屈伸が行われるようになつている。 このため、 前記ヮ ィャ部材 2 9は、 プ一リ 3 2から、 指機構 2 d， 2 eに対する固定点ま での長さが短くて済み、 同様に、 ワイヤ部材 3 0は、 プーリ 3 3から、 指機構 2 b , 2 cに対する固定点までの長さが短くて済む。 従って、 こ れらのワイヤ部材 2 9 , 3 0の全体の必要長が短くなつて、 コスト的に 有利なものとなる。

また、 本実施形態の多指ハンド装置 1では、 前述の如く、 手嘗部 3は. 腕体 5に対して電気的に絶縁されているため、 手嘗部 3を水の中に入れ ても、 腕体 5内のモー夕 5 5 , 5 6等の電装品に流れる電流が手嘗部 3 側に漏電したりすることがない。 この結果、 多指ハンド装置 1により、 水中の物体を把持する等の作業も支障なく行うことができる。

尚、 本発明は、 前述の実施形態に限定されるものではなく、 例えば次 のような変形態様も可能である。

前記実施形態では、 指機構 2 a〜 2 eを伸び側に付勢するようにした が、 曲げ側に付勢しておくようにしてもよい。 この場合の実施形態は、 例えば前述の実施形態の多指ハンド装置 1に対して次のような変更を施 すことで、 構成することが可能である。 すなわち、 前記リンク機構 1 3 を具備した各指機構 2 b〜 2 eについては、 スプリング 1 6を第 1節間 部材 7に接続する代わりに、 例えば、 その第 1関節 1 0に設けたゼンマ ィバネ等により、 各指機構 2 b〜 2 eの曲げ側に付勢しておく。 そして. 各指機構 2 b〜 2 eの第 1節間部材 7から延設したワイヤ部材 2 9 , 3 0をそれぞれ、 対応する各指機構 2 b〜 2 eのガイ ドプーリ 1 9の、 下 側の外周 （各指機構 2 b〜 2 eの背側の面部寄りの外周） を経由させて 手嘗部 3側に延ばす。 また、 指機構 2 aについては、 スプリング 2 5， 2 6により該指機構 2 aを伸ばし側に付勢する代わりに、 例えば、 その 第 1及び第 2関節 2 3， 2 4にそれぞれ設けたゼンマイパネ等により、 該指機構 2 aを曲げ側に付勢しておく。 そして、 指機構 2 aの先端部か ら延設したワイヤ 3 1を引っ張ったときに、 指機構 2 aが伸びるように, 該ワイヤ 3 1の指機構 2 a内における配線経路を調整しておく （例えば. 該ワイヤ 3 1 を指機構 2 aの背側の面部に沿わせるように配線してお く）。

上記以外の構造は、 前述の実施形態の多指ハンド装置 1と同一でよい < このように多指ハンド装置を構成したとき、 ワイヤ 3 1を腕体 5内に引 つ張ることにより、 指機構 2 a〜 2 eの伸ばし動作が一括的に行われる < そして、 このとき、 指機構 2 a〜 2 eのいずれかが物体に当接する等し て伸びなくなっても、 前述の実施形態の場合と同様の作動によって、 残 りの指機構の伸ばし動作を行うことができる。

また、 前記実施形態では、 指機構 2 aに連結したワイヤ 3 1を腕体 3 内に導入して指駆動用モータ 5 6により引っ張ることで、 指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作を行うようにしたが、 該ワイヤ 3 1の前記プーリ 3 8か ら導出した端部を手嘗部 3に固定しておき、 該ワイヤ 3 1の中間部を引 つ張ることで指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作を行うようにすることも可能 である。 この場合には、 例えば前述の実施形態におけるプーリ 3 7を前 後方向に移動可能なブーリ保持部材に回転自在に保持しておき、 このプ —リ保持部材からワイヤ部材を腕体 5内に引き出しておく。 そして、 こ のワイヤ部材を腕体 5内に設けたァクチユエ一夕により引っ張るように すれば、 指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作を行うことができる。

また、 前記実施形態では、 指機構 2 b〜 2 eについては、 リンク機構 1 3を備えて、 各指機構 2 b〜 2 eの第 1節間部材 7から延設したワイ ャ 2 9， 3 0を引っ張って該第 1節間部材 7を第 1関節 1 0の関節軸 1 0 aの軸心回りに回転させることで、 それに連動して第 2節間部材 8， 9が回転して各指機構 2 b〜 2 eの屈伸動作が行われるようにしたが、 例えば、 各指機構 2 b〜 2 eの第 2節間部材 8から延設したワイヤ部材 を引っ張って第 2節間部材 8を回転させることで、 各指機構 2 b〜 2 e の屈伸動作を行うようにすることも可能である。 この場合には、 例えば 前記実施形態におけるプーリ 3 2に巻き掛けたワイヤ 2 9の両端部をそ れぞれ指機構 2 d , 2 eの第 2節間部材 8にその腹寄りの箇所で固定す ると共に、 プーリ 3 3に巻き掛けたワイヤ 3 0の両端部をそれぞれ指機 構 2 b , 2 cの第 2節間部材 8にその腹寄りの箇所で固定しておき、 プ —リ 3 2 , 3 3を後方側 （腕体 5側） に移動させてワイヤ 2 8 , 3 0を 引っ張ることで、 各指機構 2 b〜 2 eの第 2節間部材 8及び第 1節間部 材 7がそれぞれ第 2関節 1 1、 第 1関節 1 2の関節軸の回りに回転する ようにしておく。 そして、 前記実施形態におけるリンクァ一ム 1 5によ り各指機構 2 b〜 2 eの第 1節間部材 7と第 3節間部材 9とを連結して おく ことで、 第 2節間部材 8の回転に連動して第 3節間部材 9が第 3関 節 1 2の関節軸 1 2 aの軸心回りに回転するようにしておけばよい。

また、 前記実施形態では、 5個の指機構 2 a〜 2 eを備えた多指ハン ド装置 1について説明したが、 例えば、 3個や 4個の指機構を備えた多 指ハンド装置についても本発明を適用することができることはもちろん である。 産業上の利用可能性

以上のように本発明は、 人型ロボッ ト等、 手嘗部から延設された複数 の指機構により種々の作業を行う口ポッ トのハンド装置として有用であ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、 該手嘗部から延設され、 それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる複数の指機 構と、 各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する 付勢手段と、 各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、 各指機 構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張る ことにより、 該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段 とを備えた多指ハンド装置であって、

前記複数の指機構のうちの少なくとも 2個の指機構からそれぞれ延設 された 2本のワイヤ部材は、 その手嘗部側の端部が一体に連結されてお り、

前記駆動手段は、 一体に連結した前記 2本のワイヤ部材を巻き掛けた プーリ部材と、 該プーリ部材を回転自在に保持すると共に前記 2本のヮ ィャ部材の引っ張り方向に前記プーリ部材と共に移動可能に前記手嘗部 に設けられたプーリ保持部材とを具備し、 前記 2個の指機構の曲げ動作 又は伸ばし動作を行うとき、 前記プーリ保持部材を移動させることによ り、 該 2個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることを特徴と する多指ハンド装置。

2 . 腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、 該手嘗部から延設され、 それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる少なくとも

4個以上の複数の指機構と、 各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいず れか一方側に付勢する付勢手段と、 各指機構から手嘗部側に延設された ワイヤ部材と、 各指機構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付 勢力に抗して引っ張ることにより、 該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作 を行わしめる駆動手段とを備えた多指ハンド装置であつて、

前記複数の指機構のうちの少なく とも 4個の指機構は、 2個ずつの 2 対に分類されて、 各対の 2個の指機構からそれぞれ延設された 2本のヮ ィャ部材の手嘗部側の端部が一体に連結されており、

前記駆動手段は、 各対の指機構毎の一体に連結した 2本のワイヤ部材 をそれぞれ巻き掛けた一対のプーリ部材と、 該一対のプーリ部材を間隔 を存して回転自在に保持し、 前記 4個の指機構からそれぞれ延設された ワイヤ部材の引っ張り方向に前記一対のプーリ部材と共に移動可能で且 つ前記一対のブーリ部材の間の中間部に設けた支点の回りに揺動可能に 前記手嘗部に設けられたプーリ保持部材とを具備し、 前記 4個の指機構 の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、 前記プーリ保持部材を移動させ ることにより、 該 4個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張るこ とを特徴とする多指ハンド装置。

3 . 前記指機構は少なくとも 3個以上備えられ、

前記駆動手段は、 前記 2個の指機構以外の他の 1個の指機構から延設 されたワイヤ部材が巻き掛けられて前記プーリ保持部材に回転自在に保 持された補助プーリ部材を具備し、 前記 2個の指機構と前記他の 1個の 指機構との曲げ動作又は伸び動作を行うとき、 前記他の 1個の指機構か ら延設されたワイヤ部材を、 前記補助プーリ部材が前記プーリ保持部材 と共に前記 2個の指機構から延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に移 動する方向に引っ張ることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の多指ハ ンド装置。

4 . 前記指機構は、 少なくとも 5個以上備えられ、

前記駆動手段は、 前記 4個の指機構以外の他の 1個の指機構から延設 されたワイヤ部材が巻き掛けられて前記一対のプーリ部材の間で前記プ 一リ保持部材に回転自在に保持された補助プ一リ部材を具備し、 前記 4 個の指機構と前記他の 1個の指機構との曲げ動作又は伸び動作を行うと き、 前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を、 前記補助ブー リ部材が前記プ一リ保持部材と共に前記 4個の指機構から延設されたヮ ィャ部材の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることを特徴とする請 求の範囲第 2項記載の多指ハンド装置。

5 . 前記複数の指機構のうちの少なく とも一つの指機構は、 最も手嘗部 寄りの指関節に連なる節間部材の該指関節回りの回転動作に連動させて 他の指関節回りの回転動作を行わしめるべく該指機構の複数の節間部材 に連結されたリンク機構を具備しており、 該指機構から延設されている 前記ワイヤ部材は、 最も手嘗部寄りの節間部材から延設されていること を特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか 1項に記載の多指ハ ンド装置。

6 . 前記複数の指機構のうちの、 2個以上の指機構のそれぞれの 2個以 上の節間部材は、 同一構成であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜 第 4項のいずれか 1項に記載の多指ハン'ド装置。

7 . 前記手嘗部は、 前記腕体の略長手方向に延在する軸心回りに回転可 能に設けられると共に、

前記駆動手段は、 前記手嘗部から前記腕体の内部に延設された少なく とも一つの駆動ワイヤ部材と、 各駆動ワイヤ部材を該腕体の内部側に引 つ張る駆動力を該ワイヤ部材に付与するァクチユエ一夕とを具備して、 各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張る力を,前記ァクチユエ一夕 から該駆動ワイヤ部材を介して手嘗部側に伝達する手段であり、

前記駆動ワイヤ部材は、 前記手嘗部の回転軸心に沿って前記腕体内に 配置されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれか 1項に記載の多指ハンド装置。

8 . 前記腕体と前記手嘗部との間は電気的に絶縁されていると共に、 前 記駆動ワイヤ部材は絶縁材により形成されていることを特徴とする請求 の範囲第 7項記載の多指ハンド装置。