CN1753762A - 层压型多关节部驱动机构及其制造方法、设置有该机构的抓握手和机器人臂 - Google Patents

Abstract

一种层压型多关节部驱动机构包括：骨件(1)，具有至少两个弹性变形部(1A)；层压型气压管件(2)，具有层叠在骨件上且连接至气压驱动源(4)的至少两个线管(2a，2b)；以及平面型关节部挠曲形变件(3)，层叠在层压型气动管件上，分别放置在面对变形部的关节部(3a，3b)上，且连接至所述管，相应于气压施加给的气压操作室的关节部可变形。

Description

层压型多关节部驱动机构及其制造方法、设置有该机构的 抓握手和机器人臂

技术领域

本发明涉及具有多关节部的层压型多关节部驱动机构及其制造方法、设置该驱动机构的抓握手(grasping hand)和机器人臂、以及设置有抓握手和机器人臂的机器人。具体而言，本发明涉及层压型多关节部驱动机构及其制造方法以及设置该驱动机构的抓握手和机器人臂，所述机构实现各种类型的不同对象的抓握、对使用所述机构的人的安全性和灵活的操作，易于以低成本制造所述机构。

背景技术

传统上，具有多关节部驱动机构的抓握手已经作为工业机器人主要用于工厂内部有限的工作环境中的特定部件的抓握，且就用于专业操作的较高精度、较高速度等而言，一直处于讨论和设计中。近年来，与此相比，家庭助手和工作助手以及家庭、医院等中用于老年人或残疾人的护理助手已经有蓬勃的发展，产生了对满足下述条件且能完成灵活的操作的抓握手的需要：例如抓握各种不同的对象等，这不可能由工业机器人完成；对使用抓握手的人来说是安全的。对于不同对象的抓握，已知一种在日本专利NO.3245095中描述的机械手。这种机械手具有五个手指，包括具有一个4关节部的4自由度拇指和四个分别具有4关节部的3自由度手指，其中微型伺服电动机分别包含在不同于指尖第一关节部的关节部处，以驱动关节部。

然而，这种机械手包括大量部件，要求装配，且价格高，所以目前仍局限于研究使用。

对于能完成灵活操作的抓握手，如日本专利No.3226219中描述的，已知一种为一个组成元件的气动制动器。这种制动器设计为使得多个隔壁设置在柱形弹性件中，以限定压力室，每个压力室都被加压，以使弹性件弯曲。这种制动器多个组合在一起，以形成抓握手，以便能抓握对象。

然而，由于没有提供等同于人骨的组成元件，所以产生这样的问题：制动器难以根据抓握对象的外形和重量持续抓握抓握对象。并且，为了驱动每个制动器，产生对数目对应于柱形弹性件的内部压力室的数目的驱动管的需要。在此情形下，管的数量将增加，这造成根据管的刚度，负荷大于涉及的制动器的挠曲操作力，使得制动器可能不再能充分弯曲。

对于这些已经介绍的抓握手，一直没有披露这样一种抓握手：包含作为驱动源的气压，且包括根据本发明的层压型气动管形成件、平面型关节部挠曲形变件和具有关节部的骨件。

对于将用于执行各种帮助的机器人引入人类生活空间，需要一种用于使充当主要部分的抓握手用于帮助操作的多关节部驱动机构。并且，要求设置有多关节部驱动机构的抓握手具有用于抓握各种不同的对象的抓握性能，也要求它是安全的，结构简单，且以低成本实现。

本发明的一个目的是提供一种层压型多关节部驱动机构及其制造方法，进而提供一种设置有层压型多关节部驱动机构的抓握手和机器人臂以及设置有抓握手的机器人，每个机器人臂都解决了上述问题，且能执行具有用于各种不同对象的抓握性能的抓握手，安全，结构简单，且以低成本实现。

发明内容

在实现上述目的中，本发明具有以下构造。

根据本发明的第一方面，提供了一种层压型多关节部驱动机构，包括：

用于气压的气动(pneumatic)传动源；

骨件(bone member)，具有至少两个可弹性变形的弹性变形部；

层压型气动管件，具有至少两个线管，所述线管固定为放置在骨件上，且连接至气动传动源；以及

平面型关节部挠曲形变件，固定为放置在层压型气动管件上，具有气动操作室，所述气动操作室分别放在面对骨件的弹性变形部的关节部处，且分别连接至管，其中随着气压施加给气动操作室，相应于压力施加至的气动操作室的关节部可变形。

根据本发明的第六方面，提供了一种用于制造如第一至第五方面中任一所述的层压型多关节部驱动机构的方法，所述方法包括：

使至少在所述弹性变形部处具有弹性铰链的骨件一体成型；以及

将层压型气动管件和平面型关节部挠性形变件层叠和结合在骨件上。

根据本发明的第七方面，提供了一种具有如第一至第五方面中任一所述的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象。

根据本发明的第八方面，提供了一种使用如第一至第五方面中任一所述的层压型多关节部驱动机构的机器人臂。

根据本发明的第九方面，提供了一种使用如第一至第五方面中任一所述的层压型多关节部驱动机构的机器人臂，且在机器人臂的端部设置了如第七方面中所述的抓握手。

根据本发明的第二十一方面，提供了一种机器人，包括：机器人臂，包括如第一或第二方面所述的层压型多关节部驱动机构；以及如第十方面中所述的抓握手，设置在所述机器人臂的端部。

附图说明

根据以下参看附图，结合本发明的优选实施例作出的描述，本发明的这些和其它方面和特性将变得更加清楚，其中在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的层压型多关节部驱动机构的截面图；

图2A、2B、2C分别是骨件的透视图、侧视图和说明图，其中弹性铰链部设置在根据第一实施例的层压型多关节部驱动机构的每个关节部处；

图3A和3B分别是根据第一实施例的层压型多关节部驱动机构的层压型气动管形成件的组成元件的部件分解透视图和层压型气动管形成件的示意性放大截面图；

图4A、4B、4C、4D、4E和4F分别是层压型气动管形成件的截面图，用于说明根据第一实施例的层压型多关节部驱动机构的层压型气动管形成件的制造工艺；

图5A和5B分别是根据第一实施例的层压型多关节部驱动机构的平面型接头部挠性形变件的组成元件的部件分解透视图和平面型接头部挠性形变件的放大的部分截面图；

图6A是一个模型的截面图，所述模型用于说明在根据第一实施例的层压型多关节部驱动机构的平面型接头部挠性形变件的约束层的伸展和收缩方向没有局限于任何特定方向的情形下关节部的驱动状态，图6B也是一个模型的截面图，所述模型用于说明在约束层的伸展和收缩方向局限于一个特定方向的情形下的关节部的驱动状态。

图7A是其中编织有纤维的约束层的平面图，图7B是表示在气压施加给约束层的情形下的伸展和收缩的模型的平面图；

图8是一个模型的截面图，所述模型用于说明在根据第一实施例的层压型多关节部驱动机构的平面型接头部挠性形变件的约束层的伸展和收缩方向局限于任何特定方向的情形下关节部的驱动状态；

图9是用于说明根据第一实施例的层压型多关节部驱动机构的控制操作的框图；

图10是在设置有根据第二实施例的一对平面型接头部挠性形变件的抓握手的每个平面型接头部挠性形变件的约束层的伸展和收缩方向局限于任何特定方向、且提供在每个关节部都具有弹性铰链的骨件的情形下的模型；

图11是用于说明图10的抓握手的控制操作的框图；

图12是在设置有根据本发明的第二实施例的修改的两对平面型接头部挠性形变件的抓握手的每个平面型接头部挠性形变件的约束层的伸展和收缩方向局限于任何特定方向、且提供在每个关节部都具有弹性铰链的骨架的情形下的模型；

图13是用于说明图12的抓握手的控制操作的框图；

图14是根据本发明的第二实施例的另一修改的抓握手的模型的透视图，其中层压型多关节部驱动机构左右对称设置；

图15是根据本发明的第二实施例的又一修改的抓握手的透视图，其中层压型多关节部驱动机构在抓握表面侧上有传感器；

图16是示出图15的抓握手的抓握操作的框图；

图17是示出图15的抓握手的中立状态的平面图；

图18A和18B分别示出在抓握对象之前的图15的抓握手的中立状态的平面图和正在抓握对象的图15的抓握手的平面图；

图19A和19B分别示出在抓握对象之前的图15的抓握手的中立状态的平面图和正在抓握对象的图15的抓握手的平面图；

图20A和20B分别示出图15的抓握手的中立状态的平面图和与中立状态相比已经加宽打开距离的图15的抓握手的状态的平面图；

图21是示出正在抓握图20B中的对象的图15的抓握手的平面图；以及

图22是机械手的透视图，所述机械手使用根据本发明的第三实施例的层压型多关节部驱动机构，且其中，图1的层压型多关节部驱动机构设置有根据第二实施例的图12的抓握手。

具体实施方式

在继续本发明的描述之前，应指出，在所有附图中，相同部分用相同附图标记表示。

下面，将参看附图详细描述本发明的第一实施例。

在下面参看附图详细描述该实施例之前，首先描述本发明的各个方面。

根据本发明的第一方面，提供了一种层压型多关节部驱动机构，包括：

用于气压的气动传动源；

骨件，具有至少两个可弹性变形的弹性变形部；

层压型气动管件，具有至少两个线管，所述线管固定为放置在骨件上，且连接至气动传动源；以及

平面型关节部挠曲形变件，固定为放置在层压型气动管件上，具有气动操作室，所述气动操作室分别放在面对骨件的弹性变形部的关节部处，且分别连接至管，其中随着气压施加给气动操作室，相应于压力施加至的气动操作室的关节部可变形。

由于这种构造，层压型多关节部驱动机构具有这样的功能，利用为传统气动制动器的优点的柔性驱动，通过克服管道的复杂性，使得与电机代表的制动器相比，可能实现尺寸更小、重量更轻、且更易制造的关节部驱动机构，且由于其具有骨件，提高抓握刚度。

根据本发明的第二方面，提供了一种如第一方面中限定的层压型多关节部驱动机构，其中层压型气动管件这样形成，使得多个成型的有机膜一个在另一个上层叠，以形成所述管。

由于这种构造，层压型多关节部驱动机构具有这样的功能：使得容易制造层压型多关节部驱动机构；以及使得可能利用其采用管的层压型结构实现成本的降低，否则，由于其组成使用气压的驱动机构的复杂性，可能影响关节部的驱动。

根据本发明的第三方面，提供了一种如第一或第二方面中限定的层压型多关节部驱动机构，其中平面型关节部挠性形变件包括约束层，用于使平面型关节部挠性形变件沿其纵向的伸展性和收缩性具有方向性，其中当平面型关节部挠性形变件伸展时，挠曲操作由骨件的引导执行。

由于这种构造，层压型多关节部驱动机构具有这样的功能：使得可能高效地将供给使用气压的关节部驱动机构的能量转变成关节部的挠曲操作。

根据本发明的第四方面，提供了一种如第一至第三方面中任一限定的层压型多关节部驱动机构，其中骨件的多个弹性变形部分别是弹性铰链部。

由于这种构造，层压型多关节部驱动机构具有这样的功能：使得可能通过将关节部单独机械加工成弹性铰链构造，而不是单独制造具有多个关节部的骨件的各个关节部，集成地制造多关节部，或甚至多手指构造。

根据本发明的第五方面，提供了一种如第一至第四方面中任一限定的层压型多关节部驱动机构，其中平面型关节部挠性形变件的约束层是其中编织有网状纤维的柔性有机膜材料。

由于这种构造，层压型多关节部驱动机构具有这样的功能：使得通过利用网状纤维将平面型关节部挠性形变件的伸展和收缩方向限制到特定方向，可能高效地将供给气压源的能量转变成关节部的挠曲操作。

根据本发明的第六方面，提供了一种制造如第一至第五方面中任一限定的层压型多关节部驱动机构的方法，所述方法包括：

使至少在弹性变形部处具有弹性铰链的骨件一体成型；以及

将层压型气动管件和平面型关节部挠性形变件层叠和结合在骨件上。

利用这种构造，通过一层一层成型各层并使这些层紧紧地结合在一起的工艺制造层压型多关节部驱动机构。因此，层压型多关节部驱动机构具有这样的功能：使得利用减少部件数量到最小，以低成本制造层压型多关节部驱动机构。

根据本发明的第七方面，提供了一种具有如第一至第五方面中任一限定的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象。

由于这种构造，抓握手具有这样的功能：使得可能实现各种不同对象的抓握；使用抓握手的人的安全性；以及灵活的操作。

根据本发明的第八方面，提供了一种使用如第一至第五方面中任一限定的层压型多关节部驱动机构的机器人臂。

由于这种构造，使得机器人臂实现对使用抓握手的人的安全性以及灵活的定位操作。

根据本发明的第九方面，提供了一种使用如第一至第五方面中任一限定的层压型多关节部驱动机构的机器人臂，在机器人臂的端部设置如第七方面中限定的抓握手。

利用这种构造，由于其中层压型多关节部驱动机构面对面设置的抓握手设置在机器人臂的端部，所以使得机器人臂能安全地将抓握手定位在位于可移动范围内的抓握对象上，从而使得可能实现对使用机器人臂的人的安全性以及灵活的定位操作。

根据本发明的第十方面，提供了一种具有如第一或第二方面中限定的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象。

根据本发明的第十一方面，提供了一种具有如第三方面中限定的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象。

根据本发明的第十二方面，提供了一种具有如第四方面中限定的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象。

根据本发明的第十三方面，提供了一种具有如第五方面中限定的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象。

根据本发明的第十四方面，提供了一种具有如第六方面中限定的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象。

根据本发明的第十五方面，提供了一种具有如第一或第二方面中限定的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象。

根据本发明的第十六方面，提供了一种使用如第三方面中任一限定的层压型多关节部驱动机构的机器人臂。

根据本发明的第十七方面，提供了一种使用如第四方面中任一限定的层压型多关节部驱动机构的机器人臂。

根据本发明的第十八方面，提供了这样一种机器人臂，在机器人臂的端部设置如第十方面中限定的抓握手。

根据本发明的第十九方面，提供了这样一种机器人臂，在机器人臂的端部设置如第十一方面中限定的抓握手。

根据本发明的第二十方面，提供了这样一种机器人臂，在机器人臂的端部设置如第十二方面中限定的抓握手。

根据本发明的第二十一方面，提供了一种机器人，包括：机器人臂，包括如第一或第二方面中限定的层压型多关节部驱动机构；以及如第十方面中限定的设置在机器人臂端部的抓握手。

下面，将参看图1至22说明本发明的实施例。

(第一实施例)

图1是根据本发明的第一实施例的层压型多关节部驱动机构的截面图。图1中所示的层压型多关节部驱动机构通过以下步骤形成，所述步骤包括：在骨件1上层叠层压型气动管件2和平面型关节部挠性形变件3，其中骨件1具有分别设置在多个关节部处的弹性铰链部1A；接着通过用例如聚酰亚胺基粘合剂等粘合剂将它们粘合地结合在一起，而将它们紧紧地结合在一起。所述层压型多关节部驱动机构包括：气动传动源4，例如空气气缸等，用于进给压缩空气或类似物；气压导入管5，用于实现连接至气动传动源4的气动导入管；层压型驱动管形成件2，具有分别经由多个具有电磁阀17a、17b、17c的管2a、2b、2c连接至气压导入管5的气体通道通孔2g、2h、2i；以及平面型接头部挠性形变件3，与层压型驱动管形成件2紧密连接，在这里，气压从气动传动源4施加给层压型气动管形成件2的气体通道通孔2g、2h、2i，使得平面型关节部挠性形变件3伸展，从而实现骨件1的弹性铰链部1A充当挠曲点弯曲的关节部的挠曲。

参看图1和2C，骨件1包括第一骨件本体部1B-1、第一弹性铰链部1A-1、第二骨件本体部1B-2、第二弹性铰链部1A-2、第三骨件本体部1B-3、第一弹性铰链部1A-3、以及第四骨件本体部1B-4，这些组件从骨件1的基端部侧向着其前端部侧一个接着另一个排列和连接。在以下描述中，当对第一至第四骨件本体部1B-1和1B-4共同描述时，仅以骨件本体部1B为代表进行描述，同样对第一至第三弹性铰链部1A-1和1A-3共同描述时也是如此，以弹性铰链部1A为代表进行描述。与骨件本体部1B相比，弹性铰链部1A形成为较细，因此能弹性变形。

在骨件1中，尽管设置了三个弹性铰链部1A，以便将层压型多关节部驱动机构的关节部的数量设定为三个关节部，但是也可根据使用所述层压型多关节部驱动机构的环境和对象改变关节部的数量。并且，也可同样改变层压型多关节部驱动机构的宽度和各个组件部的长度。

将参看层压型多关节部驱动机构的制造步骤说明层压型多关节部驱动机构的结构。

图2A和2B分别是骨件1的透视图和截面图，其中弹性铰链部1A设置在层压型多关节部驱动机构的每个关节部处。骨件1的特征在于，使用刚度高、重量轻的有机材料(例如，聚乙烯对苯二甲酸酯或聚丙烯)和使其外部构造、弹性铰链部1A和骨件本体部1B一体成型。应注意，弹性铰链部1A是指用于骨件1的挠曲且成型为骨件本体部1B的约1/2到1/4厚的骨件1的部分。在本发明的此实施例中，尽管用于使骨件1一体成型的单个材料的使用使得弹性铰链部1A和骨件本体部1B的弹性系数彼此相等，但也可能使得弹性铰链部1A由于它们之间的厚度差优先弯曲到骨件本体部1B。骨件1的材料的实例是聚丙烯。可以认为聚丙烯能提高要求重复操作的多关节部驱动机构的可靠性，因为聚丙烯材料自身具有铰链性能和高的反复挠曲强度。使骨件1一体成型的实例是使用金属模具的成型(molding)。成型大宽度板材且此后以想要的厚度切割和分离该材料允许大量骨件1容易被成型和制造。作为另一骨件制造方法，列出板材的热过程，其中通过加热和压缩形成弹性铰链部，弹性铰链部1A的材料纹理变得浓密，提供了也能提高关节部的反复挠曲强度的可能性。图2C是示出弹性铰链部1A的动态特征的透视图。骨件1配置为使得各个骨件本体部1B利用充当关节部的弹性铰链部彼此相连，施加给骨件1的Z轴向上的力6可作为力矩7支承在骨件1的基端侧上。无论在弹性铰链部1A的高扭转刚度的条件下弹性铰链部1A的挠性角如何，所述力矩7的性质是有效的，此外与由平面型关节部挠性形变件3产生的力无关。作为这些特征的结果，如图10中所示，当一对层压型多关节部驱动机构象手一样面对面排列时，沿垂直于抓握方向(垂直于图2C的Z轴方向和X轴方向的方向，即，骨件1的厚度方向)的抓握对象的重力下降方向产生的力由骨件1的结构强度支承，使得从气动传动源4供给的能量可有效地转变成抓握力。

图3A和3B分别示出有机膜2A、2B、2C的部件分解透视图和在层叠有机膜2A、2B、2C后的层压型气动管形成件2的截面图，其中这些薄膜是层压型多关节部驱动机构的层压型气动管形成件2的组成元件。如图3A中所示，层压型气动管形成件2由有机膜2A、2B、2C形成，其中这些有机膜构造与骨件1相同，且它们之间的结构彼此相同，一个紧紧地层叠在另一个上。更确切地说，在充当基底材料的第一有机膜2A上，紧密结合其中待设置管的第二有机膜2B，然后通过光刻等执行管成形工艺，且在其上紧密结合第三有机膜2C，接着形成用于将气压导入平面型接头部挠性形变件3的通孔。这样，第二有机膜2B具有三个管2a、2b、2c，这三个管彼此平行沿层压型气动管形成件2的纵向延伸，以便在其厚度方向上穿透。第一层压型气动管2a最短，其中直径大于管宽度且在厚度方向上穿透的第一循环气体供应孔2d形成在管的远端处。第二层压型气动管2b比第一层压型气动管2a长，其中直径大于管宽度且在厚度方向上穿透的循环气体供应孔2e形成在管的远端处。第三层压型气动管2c比第二层压型气动管2b长，其中直径大于管宽度且在厚度方向上穿透的循环气体供应孔2f形成在管的远端处。

并且，第一有机膜2A形成为板状，其中根本没有形成通孔。

同时，在第三有机膜2C附近形成第一循环气体通道通孔2g，所述第一循环气体通道通孔与第二有机膜2B的第一循环气体供应孔2d连通，直径比第一循环气体供应孔2d的直径大，且在厚度方向上穿透。在基端部和远端部之间的中间部分处形成第二循环气体通道通孔2h，所述第二循环气体通道通孔与第二有机膜2B的第二循环气体供应孔2e连通，直径比第二循环气体供应孔2e的直径大，且在厚度方向上穿透。在基端部和远端部之间的中间部分处形成第三循环气体通道通孔2i，所述第三循环气体通道通孔与第二有机膜2B的第三循环气体供应孔2f连通，直径比第三循环气体供应孔2f的直径大，且在厚度方向上穿透。

因此，第二有机膜2B的各个管2a、2b、2c形成为第三有机膜2C和第一有机膜2A之间的通道。

作为制造所述层压型气动管形成件2的实例，在图4A至4F中示出将聚酰亚胺膜和光敏聚酰亚胺用作材料的制造流程(flow)。首先，用形成第二有机膜2B(参看图4B)的光敏聚酰亚胺涂覆作为基底材料形成第一有机膜2A的聚酰亚胺膜(参看图4A)。涂覆之后是预烘干，之后利用具有相应于管2a、2b、2c(参看图4C)的管图样的光掩模8，使光敏聚酰亚胺曝光。接着，执行显影和后焙烧，以形成管2a、2b、2c(参看图4D)。在绝缘膜上，以气密状态粘合作为第三有机膜2C的上面有粘合剂的聚酰亚胺膜(参看图4E)，且利用激光束9进行激光束机械加工，执行用于第一循环气体通道通孔2g、第二循环气体通道通孔2h和第三循环气体通道通孔2i的形成工艺，以形成层压型气动管形成件2，其中管2a、2b、2c和平面型关节部挠性形变件3通过这些通孔彼此相连(参看图4F)。否则，为附加有粘合剂的聚酰亚胺膜且其中第一循环气体通道通孔2g、第二循环气体通道通孔2h和第三循环气体通道通孔2i已经预先形成的第三有机膜2C可以在其中已经形成管2a、2b、2c的第二有机膜2B和第一有机膜2A上排列和以气密状态粘合。通过以此方式在平面上排列和形成管2a、2b、2c，可能使管2a、2b、2c一体成型，以允许多关节部驱动机构的各个关节部彼此独立地被操作。

在管2a、2b、2c和气压导入管5之间分别设置电磁阀，使得可根据电磁阀的打开和关闭，独立地分别形成对管2a、2b、2c内的供气和停止对管2a、2b、2c内的供气。

图5A和5B示出为平面型接头部挠性形变件3的组成元件的基件3A、弹性层3B和约束层3C的部件分解透视图和在层叠基件3A、弹性层3B和约束层3C后的平面型接头部挠性形变件3的截面图。平面型接头部挠性形变件3形成为使得弹性层3B密封地粘合和结合在基件3A上，其中在弹性层3B中形成由弹性材料制成且具有矩形第一气动操作孔3g、矩形第二气动操作孔3h和矩形第三气动操作孔3i，以便延伸通过弹性层3B，和充当形成气动操作室16的孔隙，其中所述基件3A具有第一气动操作孔3g、第一循环气体供应孔3d、第二循环气体供应孔3e、第三循环气体供应孔3f，这些循环气体供应孔分别独立地与第一气动操作孔3g、第二气动操作孔3e、第三气动操作孔3i连通，且直径比这些气动操作孔小，进而，延伸通过基件3A，此外成形为没有通孔的平板且使层压型多关节部驱动机构的伸展和收缩具有方向性的约束层3C密封地粘合和连接在其上。

在此情形下，图6A是在约束层3C的伸展和收缩方向没有受限制的情形下的关节部驱动模型的截面图，如在图6A中可看到的，代表在通过在此条件下施加气压而使平面型接头部挠性形变件3向上膨胀时形成的构造。在此情形下，由于气压的施加，约束层3C自身优先膨胀，阻止计划的关节部的挠曲操作。

与此相反，图6B是在约束层3C的伸展和收缩方向受限于一个方向(即，约束层3C的纵向)情形下的关节部驱动模型的截面图，代表在通过在此条件下施加气压而使平面型接头部挠性形变件3膨胀时形成的构造。这样，由于约束层3C在一个方向上伸展和收缩，可能有效地将从气动传动源4供给的能量转变成关节部的挠曲操作。

如图7A中所示，为了将约束层3C的伸展和收缩方向限制于一个方向，即，约束层3C的纵向，有效的是用其中已经沿垂直于约束层3C的延伸和收缩方向的方向编织纤维10的柔性有机材料成型约束层3C。图7B示出代表在气压施加给约束层3C的情形下，其中已经沿垂直于延伸和收缩方向的方向编织纤维10的约束层3C的伸展和收缩的模型的平面图。约束层3C通过有机材料的弹性在垂直于沿如图7A和7B中所示的上下方向定位的纤维10的方向(图7A和7B中的左右方向，即，约束层3C的纵向)伸展和收缩，同时由于纤维10的长度造成的延伸和收缩限制力沿平行于纤维10的方向(图7A和7B中的上下方向，即，约束层3C的宽度方向)作用，从而可限制约束层3C的伸展和收缩。

图8是在约束层3C的伸展和收缩方向受限于特定方向(即，约束层3C的纵向)且提供在其关节部具有弹性铰链1A的骨件1的情形下的模型的截面图，此图代表在通过在此条件下施加气压而使平面型接头部挠性形变件3膨胀时形成的构造。通过提供在各个关节部分别具有弹性铰链1A的骨件1，除了通过施加气压驱动平面型接头部挠性形变件3外，进一步限制与关节部不同的部分，从而产生这样的效果：从气动传动源4供给的能量可更有效地转变成关节部的挠曲操作。

下面详细描述所述挠曲操作。层压型气动管件2的第一循环气体供应孔2d和第一循环气体通道通孔2g与平面型关节部挠性形变件3的第一循环气体供应孔3d和第一气动操作孔3g连接在一起，且排列为使得面对第一弹性铰链部1A-1的内表面侧。接着，将气压即压缩空气从气动传动源4经由第一层压型气动管2a、第一循环气体供应孔2d、第一循环气提通道通孔2g和第一循环气体供应孔3d供给第一气动操作孔3g(第一气动操作室16A)，这样，第一气动操作室16A附近的平面型关节部挠曲形变件3的第一关节部3a弹性变形，以沿纵向延伸，从而第一骨件本体部1B-1和第二骨件本体部1B-2使得第一弹性铰链部1A-1弯曲，以便向内定位。

类似地，层压型气动管形成件2的第二循环气体供应孔2e和第二循环气体通道通孔2h与平面型关节部挠性形变件3的第二循环气体供应孔3e和第二气动操作孔3h连接在一起，且排列为使得面对第二弹性铰链部1A-2的内表面侧。接着，将气压即压缩空气从气动传动源4经由第二层压型气动管2b、第二循环气体供应孔2e、第二循环气提通道通孔2h和第二循环气体供应孔3e供给第二气动操作孔3h(第二气动操作室16B)，这样，第二气动操作室16B附近的平面型关节部挠曲形变件3的第二关节部3b弹性变形，以沿纵向延伸，从而第二骨件本体部1B-2和第三骨件本体部1B-3使得第二弹性铰链部1A-2弯曲，以便向内定位。

类似地，层压型气动管形成件2的第三循环气体供应孔2f和第三循环气体通道通孔2i与平面型关节部挠性形变件3的第三循环气体供应孔3f和第三气动操作孔3i连接在一起，且排列为使得面对第三弹性铰链部1A-3的内表面侧。接着，将气压即压缩空气从气动传动源4经由第三层压型气动管2c、第三循环气体供应孔2f、第三循环气提通道通孔2i和第三循环气体供应孔3f供给第三气动操作孔3i(第三气动操作室16C)，这样，第三气动操作室16C附近的平面型关节部挠曲形变件3的第三关节部3c弹性变形，以沿纵向延伸，从而第三骨件本体部1B-3和第四骨件本体部1B-4使第三弹性铰链部1A-3弯曲，以便向内定位。

为组成元件的骨件1、层压型气动管形成件2和平面型关节部挠性形变件3一起粘合和结合成密封状态，这样，方便了第一实施例的层压型多关节部驱动机构。

下面对上述结构的层压型多关节部驱动机构的驱动由控制部分12控制的情形给出进一步的描述。如图9中所示，利用骨件1的根部充当关节部，层压型多关节部驱动机构放置为固定到固定部1。控制部分12控制气动传动源4的驱动，也控制插入第一层压型气动管2a上的第一电磁阀17a的打开和关闭、插入第二层压型气动管2b上的第二电磁阀17b的打开和关闭和插入第三层压型气动管2c上的第三电磁阀17c的打开和关闭。并且，用于驱动第一关节部3a的第一气动操作室16A由第一气动操作孔3g提供，在这里，随着空气供给第一气动操作室16A，第一关节部3a通过如图8中所示的设置在第一弹性铰链部1A-1的两侧上的第一骨件部1B-1和第二骨件本体部1B-2的引导绕第一弹性铰链部1A-1弯曲。并且，用于驱动第二关节部3b的第二气动操作室16B由第二气动操作孔3h提供，在这里，随着空气供给第二气动操作室16B，第二关节部3b通过如图8中所示的设置在第二弹性铰链部1A-2的两侧上的第二骨件部1B-2和第三骨件本体部1B-3的引导绕第二弹性铰链部1A-2弯曲。并且，用于驱动第三关节部3c的第三气动操作室16C由第三气动操作孔3i提供，在这里，随着空气供给第三气动操作室16C，第三关节部3c通过如图8中所示的设置在第三弹性铰链部1A-3的两侧上的第三骨件部1B-2和第四骨件本体部1B-4的引导绕第三弹性铰链部1A-3弯曲。

参看多关节部驱动机构的操作，首先，控制部分12用以产生用于施加气压给位于多关节部驱动机构的平面型关节部挠性形变件3的第一关节部处的第一气动操作室16A的信号，且通过控制部分12驱动气动传动源4和打开第一电磁阀17a。结果，空气从气动传动源4经由第一层压型气动管2a、第一循环气体供应孔2d和第一循环气体供应孔3d供给第一气动操作孔3g，即，第一气动操作室16A，使得空气压力即气压施加给第一气动操作室16A。与施加气压一起，第一气动操作室16A膨胀，使得第一关节部被弯曲。为了进行第一关节部的挠曲，停止控制部分12对气动传动源4的驱动，且打开第一电磁阀17a，这样，释放由于气压造成的在第一气动操作室16A处的膨胀，使得第一关节部返回到拉紧状态。并且，独立于第一关节部的挠曲，控制部分12用以产生用于施加气压给位于多关节部驱动机构的平面型关节部挠性形变件3的第二关节部处的第二气动操作室16B的信号，且通过控制部分12驱动气动传动源4和打开第二电磁阀17b。结果，空气从气动传动源4经由第二层压型气动管2b、第二循环气体供应孔2e和第二循环气体供应孔3e供给第二气动操作孔3h，即，第二气动操作室16B，使得空气压力即气压施加给第二气动操作室16B。与施加气压一起，第二气动操作室16B膨胀，使得第二关节部被弯曲。为了进行第二关节部的挠曲，停止控制部分12对气动传动源4的驱动，且打开第二电磁阀17b，这样，释放由于气压造成的在第二气动操作室16B处的膨胀，使得第二关节部返回到拉紧状态。并且，独立于第二关节部的挠曲，控制部分12用以产生用于施加气压给位于多关节部驱动机构的平面型关节部挠性形变件3的第三关节部处的第三气动操作室16C的信号，且通过控制部分12驱动气动传动源4和打开第三电磁阀17c。结果，空气从气动传动源4经由第三层压型气动管2c、第三循环气体供应孔2f和第三循环气体供应孔3f供给第三气动操作孔3i，即，第三气动操作室16C，使得空气压力即气压施加给第三气动操作室16C。与施加气压一起，第三气动操作室16C膨胀，使得第三关节部被弯曲。为了进行第三关节部的挠曲，停止控制部分12对气动传动源4的驱动，且打开第三电磁阀17c，这样，释放由于气压造成的在第三气动操作室16C处的膨胀，使得第三关节部返回到拉紧状态。

根据第一实施例，任何任意的关节部可通过控制部分12对电磁阀17a、17b、17c的打开和关闭控制安全地弯曲。

(第二实施例)

图10和11分别是设置有第一实施例的层压型多关节部驱动机构的抓握手的透视图和框图，其中，通过面对面和左右对称设置提供多个层压型多关节部驱动机构，例如，一对层压型多关节部驱动机构，给出抓握功能。将每个骨件1的根部用作关节部，将层压型多关节部驱动机构放置和固定在固定部11处，以便彼此面对。

控制部分12控制气动传动源4的驱动，并且也分别独立地控制插入左右第一层压型驱动管2a、2a上的第一电磁阀17a、17a的打开和关闭、插入左右第二层压型驱动管2b、2b上的第二电磁阀17b、17b的打开和关闭、以及插入左右第三层压型驱动管2c、2c上的第三电磁阀17c、17c的打开和关闭。并且，用于分别驱动左右第一关节部3a的第一气动操作室16A由第一气动操作孔3g提供，在这里，随着空气供给第一气动操作室16A，每个第一关节部3a通过如图8中所示的设置在第一弹性铰链部1A-1的两侧上的第一骨件部1B-1和第二骨件本体部1B-2的引导绕第一弹性铰链部1A-1弯曲。并且，用于驱动左右第二关节部3b的第二气动操作室16B由第二气动操作孔3h提供，在这里，随着空气供给第二气动操作室16B，所述或每个第二关节部3b通过如图8中所示的设置在第二弹性铰链部1A-2的两侧上的第二骨件部1B-2和第三骨件本体部1B-3的引导绕第二弹性铰链部1A-2弯曲。并且，用于驱动左右第三关节部3c的第三气动操作室16C由第三气动操作孔3i提供，在这里，随着空气供给第三气动操作室16C，每个第三关节部3c通过如图8中所示的设置在第三弹性铰链部1A-3的两侧上的第三骨件部1B-2和第四骨件本体部1B-4的引导绕第三弹性铰链部1A-3弯曲。

参看多关节部驱动机构的操作，首先，控制部分12用以产生用于施加(例如同时施加)气压给位于多关节部驱动机构的平面型关节部挠性形变件3、3的左右第一关节部处的第一气动操作室16A、16A的信号，且通过控制部分12驱动气动传动源4和同时打开左右第一电磁阀17a、17a。结果，空气分别和同时从气动传动源4经由左右第一层压型气动管2a、2a、左右第一循环气体供应孔2d、2d和左右第一循环气体供应孔3d、3d供给第一气动操作孔3g，即，左右第一气动操作室16A、16A，使得空气压力即气压施加给左右第一气动操作室16A、16A。与左右同时施加气压一起，左右第一气动操作室16A、16A膨胀，使得左右第一关节部同时被弯曲。为了进行左右第一关节部的挠曲，停止控制部分12对气动传动源4的驱动，且打开第一电磁阀17a、17a，这样，释放由于气压造成的在第一气动操作室16A、16A处的膨胀，使得左右第一关节部返回到拉紧状态。并且，独立于左右第一关节部的挠曲，控制部分12用以产生用于施加(例如，同时施加)气压给位于左右多关节部驱动机构的左右平面型关节部挠性形变件3、3的左右第二关节部处的第二气动操作室16B、16B的信号，且通过控制部分12驱动气动传动源4和同时打开第二电磁阀17b、17b。结果，空气分别同时从气动传动源4经由左右第二层压型气动管2b、2b、左右第二循环气体供应孔2e、2e和左右第二循环气体供应孔3e、3e供给左右第二气动操作孔3h、3h，即，左右第二气动操作室16B、16B，使得空气压力即气压同时施加给左右第二气动操作室16B、16B。与左右同时施加气压一起，左右第二气动操作室16B、16B膨胀，使得左右第二关节部同时被弯曲。为了进行左右第二关节部的挠曲，停止控制部分12对气动传动源4的驱动，且打开第二电磁阀17b、17b，这样，释放由于气压造成的在第二气动操作室16B、16B处的膨胀，使得左右第二关节部返回到拉紧状态。并且，独立于左右第二关节部的挠曲，控制部分12用以产生用于施加(例如，同时施加)气压给位于左右多关节部驱动机构的平面型关节部挠性形变件3、3的左右第三关节部处的第三气动操作室16C、16C的信号，且通过控制部分12驱动气动传动源4和同时打开左右第三电磁阀17c、17c。结果，空气从气动传动源4经由左右第三层压型气动管2c、2c、左右第三循环气体供应孔2f、2f和左右第三循环气体供应孔3f、3f供给左右第三气动操作孔3i、3i，即，左右第三气动操作室16C、16C，使得空气压力即气压同时施加给左右第三气动操作室16C、16C。与左右同步施加气压一起，左右第三气动操作室16C、16C同时膨胀，使得左右第三关节部被弯曲。为了进行左右第三关节部的挠曲，停止控制部分12对气动传动源4的驱动，且打开第三电磁阀17c、17c，这样，释放由于气压造成的在第三气动操作室16C、16C处的膨胀，使得左右第三关节部返回到拉紧状态。

根据第二实施例，通过控制部分12对电磁阀17a、17b、17c的打开和关闭控制，安全地弯曲任意左右关节部，可执行抓握操作。

作为第二实施例的修改，图12和13分别是设置有第一实施例的层压型多关节部驱动机构的抓握手的透视图和框图，其中，通过面对面和左右对称设置提供两对层压型多关节部驱动机构，给出抓握功能。将每个骨件1的根部用作关节部，将层压型多关节部驱动机构放置和固定在固定部11处，以便彼此面对。每个层压型多关节部驱动机构的操作与前述图10的第二实施例中相同，因此省略对其的描述。

尽管在图12和13中偶数个(例如两个)层压型多关节部驱动机构左右对称排列，但是作为本发明的第二实施例的另一修改，根据抓握对象的结构，也可能如图14的框图和透视图中所示，将左右两个层压型多关节部驱动机构和左右一个层压型多关节部驱动机构左右对称设置。每个层压型多关节部驱动机构的操作与前述图10的第二实施例中相同，因此省略对其的描述。

此外，也可使得以多个设置的层压型多关节部驱动机构的长度和宽度相应于其工作对象而改变。

作为本发明的第二实施例的另一修改，如图15和16的透视图和框图中所示，四个层压型多关节部驱动机构设置为左右对称，即，左右上各有两个，从而其基端部固定至固定部11，且气动传动源4分别经由其气压导入管5连接至相应的层压型多关节部驱动机构，并且四个气动传动源4、...、4的驱动由控制部分12控制。并且，在抓握表面侧上，放置连接至控制部分12以检测与对象接触的接触传感器13、连接至接触部分12以检测与对象接触时的压力的压敏传感器14、连接至控制部分12以检测与对象接触时的摩擦力的摩擦传感器15等。接着，关于由传感器13、14、15的每个检测的对象的抓握信息分别反馈到控制部分12，且四个气动传动源4、...、4彼此独立地受控制部分12控制，以控制供给其相应的气动操作室的气压，从而控制其相应的关节部的挠曲操作。这样，可能更有效地实现抓握操作。并且，通过用具有大摩擦阻力的柔性材料覆盖所述或每个骨件1的抓握表面的至少部分，可能提高抓握能力。

如上所示，根据前一实施例，由于上述层压型多关节部驱动机构的使用，抓握手重量轻并且体积小，此外，由于将具有气压的驱动源用作气动传动源4来使弹性件膨胀，从而如果发生与人的接触和膨胀，则利用上述特征能足够安全地操纵抓握手。并且，由于除了传感器部外部需要电连接，所以存在这样的优点：仅利用传感器部的防水处理，即使在使用水的工作环境下抓握手也是可用的。

接下来，参看图17至22，例如，描述根据图15和16中所示的第二实施例的又一修改的抓握手的具体抓握操作。

抓握手的操作如下进行，其中通过挠曲操作执行用作抓握表面的各个骨件1对对象的抓握操作。

首先，在图17中所述的抓握手的中立状态下，产生用于从控制部分12施加气压给位于每个多关节部驱动机构的平面型关节部挠曲形变件3处的第一气动操作室16A、第二气动操作室16B和第三气动操作室16C。利用这些信号，四个气动传动源4、...、4彼此独立地被控制，以执行设置在其相应的气压导入管5上中部的电磁阀17的打开和关闭，从而气压从气动传动源4通过其相应的气压导入管5和层压型气动管形成件2同时或依次施加给第一气动操作室16A、第二气动操作室16B和第三气动操作室16C。与施加气压同时，第一气动操作室16A、第二气动操作室16B和第三气动操作室16C分别膨胀，从而关节部分别弯曲。作为所述挠曲操作的结果，利用充当抓握表面的各个骨件1执行对象18的抓握操作。

图17是示出抓握手的状态的平面图，其中所述抓握手处于气压没有施加给多关节部驱动机构的中立状态(多关节部驱动机构笔直拉紧的状态)。这些层压型多关节部驱动机构具有这样的功能：当气压在控制部分12的控制下从其气动传动源4施加给其气动操作室时，这些多关节部驱动机构向着抓握方向移位，即，向着相互靠近的方向移位；以及当在控制部分12的控制下暂停其相应的气动传动源的驱动以停止气压施加时，利用相应的多关节部驱动机构的弹性铰链1A的弹性，多关节部驱动机构恢复到其初始位置，这样抓握手保持中立状态。在此中立状态下，在控制部分12的控制下将相应于抓握对象的气压施加给各个关节部使得抓握操作被完成。

图18A和18B示出在待抓握的对象举例来说是圆筒形或柱形抓握对象18(其尺寸(直径或宽度)近似等于在抓握手的中立状态下每个多关节部驱动机构的打开距离)的情形下的模型的平面图。如图18A中所示，首先，通过未示出的上面放置抓握手的运输车或类似物等移动抓握手，直到抓握对象18接近固定部11附近。此后，如图18B中所示，在控制部分12的控制下，气压分别从相应的气动传动源4施加给多关节部驱动机构的第一气动操作室16A(靠近固定部11)，从而第一关节部向内弯曲，即，向着抓握方向弯曲。在相应的抓握表面已经接触抓握对象18时(例如，当设置在各个多关节部驱动机构的抓握表面处的每个接触传感器都已经将表示与抓握对象18接触的信号输入到控制部分12时)，在控制部分12的控制下，气压分别从气动传动源4施加给第二气动操作室16B，这样，相应的第二关节部弯曲，以使抓握对象18由这四个多关节部驱动机构包围，从而实现抓握。为了解除抓握，如上所述，在控制部分12的控制下暂停其相应的气动传动源4的驱动，以停止气压施加，以便利用相应的多关节部驱动机构的弹性铰链1A的弹性，多关节部驱动机构恢复到其初始位置(不是弯曲，而是笔直拉紧)，从而抓握手进入中立状态，即，抓握解除状态。

图19A和19B示出在待抓握的对象举例来说是圆筒形或柱形抓握对象19(其尺寸(直径或宽度)小于在抓握手的中立状态下每个多关节部驱动机构的打开距离)的情形下的模型的平面图。如图19A中所示，首先，通过未示出的上面放置抓握手的运输车或类似物等移动抓握手，直到抓握对象19接近每个多关节部驱动机构的端部。此后，如图19B中所示，在控制部分12的控制下，以增加到固定部11的距离的顺序，气压依次分别从相应的气动传动源4施加给多关节部驱动机构的第一气动操作室16A、第二气动操作室16B和第三气动操作室16C，从而关节部向内弯曲，即，向着抓握方向弯曲。在相应的抓握表面已经接触抓握对象19时(例如，当设置在相应的多关节部驱动机构的抓握表面处的每个接触传感器都已经将表示与抓握对象19接触的信号输入到控制部分12时)，在控制部分12的控制下，气压进一步分别从气动传动源4施加给第二气动操作室16B，这样，相应的第二关节部弯曲，以使抓握对象19由这四个多关节部驱动机构包围，从而实现抓握。为了解除抓握，如上所述，在控制部分12的控制下暂停相应的气动传动源4的驱动，以停止气压施加，以便利用相应的多关节部驱动机构的弹性铰链1A的弹性，多关节部驱动机构恢复到其初始位置(不是弯曲，而是笔直拉紧)，从而抓握手进入中立状态，即，抓握解除状态。

图20A、20B和21示出在待抓握的对象举例来说是圆筒形或柱形抓握对象20(其尺寸(直径或宽度)大于在抓握手的中立状态下每个多关节部驱动机构的打开距离)的情形下的模型的平面图。在此实例中，连接至相应的层压型多关节部驱动机构的气动传动源4除了气压施加功能外，还具有压力减少泵的反向驱动(排气驱动)可控性或强制排气功能等。由于在控制部分12的控制下驱动相应的气动传动源4进入排气，在图20A的中立状态下，空气被迫从如图20B中所示的每个层压型多关节部驱动机构的第一气动操作室16A、第二气动操作室16B和第三气动操作室16C排放，这样，每个层压型多关节部驱动机构的打开距离甚至比没有施加气压的中立状态的打开距离更宽，从而使得更容易将抓握对象20放入抓握手中。此后，通过未示出的上面放置抓握手的运输车或类似物等移动抓握手，直到抓握对象20接近每个多关节部驱动机构的端部。此后，如图21中所示，在控制部分12的控制下，以增加到固定部11的距离的顺序，气压依次分别从相应的气动传动源4施加给多关节部驱动机构的第一气动操作室16A、第二气动操作室16B和第三气动操作室16C，从而关节部向内弯曲，即，向着抓握方向弯曲。在相应的抓握表面已经接触抓握对象20时(例如，当设置在各个多关节部驱动机构的抓握表面处的每个接触传感器都已经将表示与抓握对象20接触的信号输入到控制部分12时)，在控制部分12的控制下，气压进一步分别从气动传动源4施加给第三气动操作室16C，这样，相应的第二关节部弯曲，以使抓握对象20由这四个多关节部驱动机构包围，从而实现抓握。为了解除抓握，如上所述，在控制部分12的控制下暂停相应的气动传动源4的驱动，以停止气压施加，以便利用相应的多关节部驱动机构的弹性铰链1A的弹性，多关节部驱动机构恢复到其初始位置(不是弯曲，而是笔直拉紧)，从而抓握手进入中立状态，即，抓握解除状态。并且，为了更可靠地释放抓握，通过迫使空气从每个多关节部驱动机构的第一气动操作室16A、第二气动操作室16B和第三气动操作室16C排放，层压型多关节部驱动机构的打开距离甚至比没有施加气压的中立状态的打开距离更宽，从而使得抓握对象20更容易从抓握手松开。

如上所述，具有至少一对多关节部驱动机构的抓握手具有使得可能抓握各种不同对象的特征。

(第三实施例)

图22是机器人的透视图，所述机器人使用根据本发明的第三实施例的层压型多关节部驱动机构，且其中，根据第二实施例的图12的抓握手设置在图1的层压型多关节部驱动机构的机器人臂的端部。

图22的机器人臂21使用根据第一实施例的图1中所示的层压型多关节部驱动机构构成，其驱动原理与在第一实施例中描述的相同。机器人臂21经由收卷机构23连接至将收卷机构23作为气动传动源的机器人臂支柱22，并且，根据第二实施例的图12中所示的抓握手24连接至机器人臂21的端部。通过机器人臂21的驱动，抓握手24定位到可移动范围内的任意位置，以抓握抓握对象。使用本发明的层压型多关节部驱动机构的机器人臂21使得可能实现能确保对使用上述机器人臂的人的安全性的灵活定位。

并且，在层压型多关节部驱动机构应用于机器人臂21的情形下，更理想的是沿图22的第三实施例中的垂直方向设置其层压表面。利用这种结构，由于骨件平面刚度大，所以可能利用骨件支承重的抓握对象，从而使得机器人臂能处理重的抓握对象。

已经就机器人臂21经由收卷机构23连接至机器人臂支柱22的结构描述了图22的第三实施例。然而，不限于此，也可以其它方式给出结构，例如，其中这样的单轴或多轴收卷机构设置在机器人臂支柱22的根部或机器人臂21和抓握手24之间。结合这样的多轴收卷机构，可能使得抓握手更灵活地定位。

通过适当组合上述各种实施例的任意实施例，可以产生这些实施例所拥有的效果。

如上所述，根据本发明，层压型多关节部驱动机构包括：骨件，具有至少两个可弹性变形的弹性变形部；层压型气动管件，具有至少两个线管，所述线管固定为放置在骨件上，且连接至气动传动源；平面型关节部挠曲形变件，固定为放置在层压型气动管件上，具有气动操作室，所述气动操作室分别放在面对骨件的弹性变形部的关节部处，且分别连接至管，其中随着气压施加给气动操作室，相应于压力施加至的气动操作室的关节部可变形，且其中随着气压施加给相应于需要被驱动的关节部的气动操作室，关节部可变形。利用这种构造，可提供这样一种层压型多关节部驱动机构：能实现具有用于抓握各种不同对象的抓握性能的抓握手；以及结构安全而简单；此外可以低成本实现。

作为具有抓握各种不同对象的抓握性能、安全和具有多关节部的抓握手，可以简单结构和低成本实现其中所述层压型多关节部驱动机构面对面排列的抓握手。

并且，在层压型多关节部驱动机构的制造中，通过使在至少弹性变形部处具有弹性铰链的骨件一体成型，和将平面型关节部挠曲形变件一起结合在骨件上，可以简单结构和低成本制造层压型多关节部驱动机构。

进而，当形成多关节部驱动机构的部分的骨件在其关节部处具有弹性铰链时，使得通过将关节部的自由度限制到一个自由度，本发明的层压型多关节部驱动机构能提高抓握刚度，从而能更有效地实现上述工作效果。

并且，实现在其远端设置有抓握手时使用层压型多关节部驱动机构的机器人臂，以实现抓握手相对于位于其可移动范围内的抓握对象的安全定位。

尽管已经结合参考附图的本发明的优选实施例描述了本发明，但应指出，各种改变和修改对本领域的技术人员是显然的。只要这样的改变和修改没有偏离本发明，则应将其理解为包含在由所附权利要求书所限定的本发明的范围内。

Claims (21)

1.一种层压型多关节部驱动机构，包括：

用于气压的气动传动源(4)；

骨件(1)，具有至少两个可弹性变形的弹性变形部(1A)；

层压型气动管件(2)，具有至少两个线管(2a，2b)，所述线管固定为放置在骨件上并且连接至所述气动传动源；以及

平面型关节部挠曲形变件(3)，固定为放置在层压型气动管件上，并具有气动操作室(16A，16B)，所述气动操作室分别放在面对骨件的弹性变形部的关节部(3a，3b)处，且分别连接至所述管，其中随着气压施加给气动操作室，与被施加气压的气动操作室相应的关节部可变形。

2.根据权利要求1所述的层压型多关节部驱动机构，其中所述层压型气动管件如此形成，使得多个成型的有机膜(2A，2B，2C)一个在另一个上层叠，以形成所述管。

3.根据权利要求1或2所述的层压型多关节部驱动机构，其中所述平面型关节部挠性形变件包括约束层(3C)，用于使平面型关节部挠性形变件沿其纵向的伸展性和收缩性具有方向性，其中当平面型关节部挠性形变件膨胀时，挠曲操作通过骨件的引导执行。

4.根据权利要求1或2所述的层压型多关节部驱动机构，其中所述骨件的多个弹性变形部分别是弹性铰链部(1A)。

5.根据权利要求3所述的层压型多关节部驱动机构，其中所述骨件的多个弹性变形部分别是弹性铰链部(1A)。

6.根据权利要求3所述的层压型多关节部驱动机构，其中所述平面型关节部挠性形变件的约束层是其中编织有网状纤维(10)的柔性有机膜材料。

7.根据权利要求4所述的层压型多关节部驱动机构，其中所述平面型关节部挠性形变件包括约束层(3C)，用于使平面型关节部挠性形变件沿其纵向的伸展性和收缩性具有方向性，其中当平面型关节部挠性形变件的关节部膨胀时，挠曲操作通过骨件的引导执行，且其中平面型关节部挠性形变件的约束层是其中编织有网状纤维(10)的柔性有机膜材料。

8.根据权利要求5所述的层压型多关节部驱动机构，其中所述平面型关节部挠性形变件包括约束层(3C)，用于使平面型关节部挠性形变件沿其纵向的伸展性和收缩性具有方向性，其中当平面型关节部挠性形变件的关节部膨胀时，挠曲操作通过骨件的引导执行，且其中平面型关节部挠性形变件的约束层是其中编织有网状纤维(10)的柔性有机膜材料。

9.一种用于制造根据权利要求1或2所述的层压型多关节部驱动机构的方法，所述方法包括：

至少在所述弹性变形部(1A)处一体成型具有弹性铰链的骨件(1)；以及

将层压型气动管件和平面型关节部挠性形变件层叠和结合在骨件上。

10.一种具有根据权利要求1或2所述的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象(18，19，20)。

11.一种具有根据权利要求3所述的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象(18，19，20)。

12.一种具有根据权利要求4所述的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象(18，19，20)。

13.一种具有根据权利要求5所述的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象(18，19，20)。

14.一种具有根据权利要求6所述的层压型多关节部驱动机构的抓握手，所述抓握手面对面设置，以便能抓握对象(18，19，20)。

15.一种使用根据权利要求1或2所述的层压型多关节部驱动机构的机器人臂。

16.一种使用根据权利要求3所述的层压型多关节部驱动机构的机器人臂。

17.一种使用根据权利要求4所述的层压型多关节部驱动机构的机器人臂。

18.一种机器人臂，在所述臂的端部设置根据权利要求10所述的抓握手。

19.一种机器人臂，在所述臂的端部设置根据权利要求11所述的抓握手。

20.一种机器人臂，在所述臂的端部设置根据权利要求12所述的抓握手。

21.一种机器人，包括：机器人臂，包括根据权利要求1或2所述的层压型多关节部驱动机构；以及根据权利要求10所述的抓握手，设置在所述机器人臂的端部。

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