JP2003089087A - ワイヤー駆動多関節マニピュレータ - Google Patents

ワイヤー駆動多関節マニピュレータ

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JP2003089087A
JP2003089087A JP2001282419A JP2001282419A JP2003089087A JP 2003089087 A JP2003089087 A JP 2003089087A JP 2001282419 A JP2001282419 A JP 2001282419A JP 2001282419 A JP2001282419 A JP 2001282419A JP 2003089087 A JP2003089087 A JP 2003089087A
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JP
Japan
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interlocking
wire
joint
link
pulley
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JP2001282419A
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English (en)
Inventor
Kazuya Yoshida
和哉 吉田
Fumio Terasaki
文男 寺崎
Ryota Hiura
亮太 日浦
Katsumi Kito
克巳 鬼頭
Shuichi Kawasaki
秀一 川崎
Hiroyuki Kobayashi
弘幸 小林
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Ind Ltd
三菱重工業株式会社
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 拘束条件の有無に係わらず指の動作を規定す
ることができ、なおかつ、各関節の重量増加ならびに大
型化を招くことがない、ワイヤー駆動多関節マニピュレ
ータの提供を課題とする。 【解決手段】 各リンク12、13のそれぞれに、その
両隣に連結された他のリンクとの間の各関節15〜17
の位置に、指Fを折曲させる際に他のリンクと一体にな
って回動する連動プーリ24〜27を接続し、これら連
動プーリ24〜27間に、連動ベルト28、33をたす
き掛けする構成を採用した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの多関節
マニピュレータやその他の多本指ハンド、もしくはグリ
ッパ等に用いられるワイヤー駆動多関節マニピュレータ
に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来のワイヤー駆動多関節マニ
ピュレータの一例を、図13及び図14に示す。同図に
示すワイヤー駆動多関節マニピュレータは、ワイヤ・プ
ーリ系で構成された関節を多数連結したマニピュレータ
であり、任意形状の物体を柔軟に把持することができる
ようになっている。
【0003】同図に示すように、各関節は、回転軸1
と、該回転軸1に設けられて自由に回転可能な2個のプ
ーリ(締め込みプーリ2及び緩めプーリ3)とで構成さ
れている。各締め込みプーリ2のそれぞれには、締め込
みワイヤ4が一巻きずつされており、この締め込みワイ
ヤ4の先端は、指の先端位置に固定され、また、末端は
駆動装置5に巻かれている。このようにして、指の先端
から駆動装置5までの間が、各締め込みプーリ2を介し
て締め込みワイヤ4で連結されている。また、各緩めプ
ーリ3のそれぞれは、前記締め込みワイヤ4とは逆方向
に巻かれた緩めワイヤ6によって指の先端からバネ7ま
で連結されている。そして、締め込みワイヤ4を駆動装
置5で巻き取ることにより、各関節が回転してマニピュ
レータが曲がるようになっている。緩めワイヤ6とバネ
7は、曲がったマニピュレータを元の状態に復帰させる
際に利用される。
【0004】この種の多関節マニピュレータは、少ない
アクチュエータで数多くの関節を駆動することができ、
例えば図15に示すような複雑形状を有する把持対象物
8の周りに巻きつけて把持することが可能である。しか
し、これはマニピュレータが把持対象物8と接触して何
らかの拘束条件が発生したときに、その拘束条件を利用
して受動的に形状を変えるものであった。したがって、
拘束条件が発生していない状態では、例えば先端の関節
から先に回転してしまうというように、マニピュレータ
の動作が予測できなかった。この場合、例えばマニピュ
レータの各指の根本位置よりも先端位置に近い把持対象
物を把持するような場合、指の先端部分が他の部分より
早めに折曲してしまい、把持対象物に触れることなく空
振りして把持できないといった問題が生じる恐れがあっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この問題を解決するも
のとして、特開平7−96485公報に記載のワイヤー
駆動多関節マニピュレータが開示されている。このワイ
ヤー駆動多関節マニピュレータは、図16に示すよう
に、電磁クラッチ/ブレーキ連結型プーリ9を各関節に
内蔵した機構であり、駆動したい関節のみ、ブレーキを
解除することで、各関節の回転動作を任意に変えること
が可能となっている。しかし、この従来方式では、各関
節のそれぞれに電磁クラッチ/ブレーキ9を内蔵する必
要があるため、各関節の重量増加、厚み方向の寸法増大
という問題があった。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、拘束条件の有無に係わらず指の動作を規定する
ことができ、なおかつ、各関節の重量増加ならびに大型
化を招くことがない、ワイヤー駆動多関節マニピュレー
タの提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の手段を採用した。すなわち、請求項
1に記載のワイヤー駆動多関節マニピュレータは、複数
のリンクを互いに回動可能に連結し、これらリンク間の
関節をワイヤー駆動で折曲する指を備えたワイヤー駆動
多関節マニピュレータにおいて、各リンクのそれぞれに
は、その両隣に連結された他のリンクとの間の各関節位
置に、指を折曲する際に他のリンクと一体になって回動
する連動プーリが接続され、これら連動プーリ間に、連
動ベルトがたすき掛けされていることを特徴とする。
【0008】上記請求項1に記載のワイヤー駆動多関節
マニピュレータによれば、規定通りに指を曲げさせるた
めの連動動作は、各関節毎に設けられた連動プーリと、
これら連動プーリ間にたすき掛けされた連動ベルトとに
より、リンクからその隣のリンクへと次々に伝搬されて
いくので、それぞれの関節が予め設定された動作に基づ
いて曲がっていく。したがって、例えば把持対象物を把
持する場合において、従来のように、各関節の動きが予
測できずに指の先端側が早く曲がってしまい、把持対象
物を掴み損ねるといった問題を生じることがない。
【0009】請求項2に記載のワイヤー駆動多関節マニ
ピュレータは、請求項1に記載のワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータにおいて、前記他のリンクと前記連動プー
リとの間、または、前記連動プーリと前記連動ベルトと
の間のいずれか一方、もしくは両方に、前記関節を折曲
または伸展させるのに要する負荷が所定値を越えた場合
に、前記他のリンクと前記連動プーリとの間、または、
前記連動プーリと前記連動ベルトとの間のいずれか一
方、もしくは両方の固定状態を解除するトルクリミッタ
手段が備えられていることを特徴とする。
【0010】上記請求項2に記載のワイヤー駆動多関節
マニピュレータによれば、例えば指を折曲させて把持対
象物を把持する場合、この指の一部をなすリンクに把持
対象物が接触すると、このリンクは把持対象物による動
作の規制を受けるので、これ以上曲がることができなく
なり、この関節を折曲させるのに要する負荷が所定値を
越えようとする。すると、この関節におけるトルクリミ
ッタ手段が、リンクと連動プーリとの間の接合、また
は、連動プーリと連動ベルトとの間の接合、もしくは両
方を解除するので、連動プーリが更なる回転を継続で
き、その隣の連動プーリに対して連動ベルトを介して連
動動作が確実に伝達されていく。これにより、把持対象
物に接触していない他のリンクは、連動動作を受け、そ
のまま曲がり続けるようになる。したがって、各関節の
動作を規制しながらも、従来のワイヤ・プーリ系の駆動
機構と同様の動作も確保することができるようになる。
【0011】請求項3に記載のワイヤー駆動多関節マニ
ピュレータは、請求項2に記載のワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータにおいて、前記トルクリミッタ手段が、前
記各連動プーリと前記リンクとの間、または、前記各連
動プーリと前記連動ベルトとの間のいずれか一方、もし
くは両方に設けられ、これらの間の摩擦が所定値以上と
なった場合に相対的な滑りを許可する摩擦面を備えてな
ることを特徴とする。
【0012】上記請求項3に記載のワイヤー駆動多関節
マニピュレータによれば、例えば指を折曲させて把持対
象物を把持する場合、この指の一部をなすリンクに把持
対象物が接触すると、このリンクは把持対象物による動
作の規制を受けるので、これ以上曲がることができなく
なる。このような規制が生じている状態で、摩擦面に生
じる摩擦力が所定値以上に達すると、各連動プーリとリ
ンクとの間、または、各連動プーリと連動ベルトとの間
のいずれか一方、もしくは両方の固定状態が解かれるの
で、把持対象物に接触していない他のリンクは、そのま
ま曲がり続けるようになる。
【0013】請求項4に記載のワイヤー駆動多関節マニ
ピュレータは、請求項3に記載のワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータにおいて、前記トルクリミッタ手段が、前
記各連動プーリと前記連動ベルトとの間に設けられた前
記摩擦面と、前記リンクを折曲方向または伸展方向に回
動させる場合に、該リンクと連動プーリとの間を固定
し、前記固定方向と逆の回動方向である伸展方向または
折曲方向に回動させる場合に、前記固定を解除する、も
しくは伸展方向と折曲方向の両回動方向について該リン
クと連動プーリの間の固定を解除する摩擦クラッチ機構
とを備えてなることを特徴とする。
【0014】上記請求項4に記載のワイヤー駆動多関節
マニピュレータによれば、例えば指を折曲させて把持対
象物を把持する場合、この指の一部をなすリンクに把持
対象物が接触すると、このリンクは把持対象物による動
作の規制を受けるので、これ以上曲がることができなく
なる。この時、連動プーリには、このリンクを更に曲げ
させようとする連動動作が連動ベルトにより加えられ続
けるが、連動プーリと連動ベルトとの間の摩擦面、もし
くは該リンクと連動プーリの間のクラッチ機構が滑って
各両者の接続を解くので、把持対象物に接触していない
他のリンクは、そのまま曲がり続けるようになってい
る。同様に、指を伸展させる場合についても、連動プー
リと連動ベルトとの間の摩擦面、もしくは該リンクと連
動プーリの間のクラッチ機構もしくは摩擦クラッチ機構
が連動プーリとリンクとの間の固定を解除するが滑って
各両者の接続を解くので、スムーズに伸展することがで
きるようになっている。
【0015】請求項5に記載のワイヤー駆動多関節マニ
ピュレータは、請求項2に記載のワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータにおいて、前記トルクリミッタ手段が、前
記リンク側または前記連動プーリ側のいずれか一方に設
けられた第1凹部と、他方に設けられ、前記第1凹部に
対して係合可能に付勢された凸部とを備えて構成されて
いることを特徴とする。
【0016】上記請求項5に記載のワイヤー駆動多関節
マニピュレータによれば、例えば指を折曲させて把持対
象物を把持する場合、この指の一部をなすリンクに把持
対象物が接触すると、このリンクは把持対象物による動
作の規制を受けるので、これ以上曲がることができなく
なる。この時、連動プーリには、このリンクを更に曲げ
させようとする連動動作が連動ベルトにより加えられ続
けるが、第1凹部に係合していた凸部が外れて両者の接
続を解くので、把持対象物に接触していない他のリンク
は、そのまま曲がり続けるようになる。
【0017】請求項6に記載のワイヤー駆動多関節マニ
ピュレータは、請求項5に記載のワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータにおいて、前記トルクリミッタ手段に、前
記第1凹部に対する前記凸部の係合が解除された場合
に、前記凸部を前記リンクまたは前記連動プーリに対し
て非接触状態に保つ第2凹部が設けられていることを特
徴とする。上記請求項6に記載のワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータによれば、第1凹部から外れた凸部は、第
2凹部内に入り込むことで、リンクまたは連動プーリに
対して非接触状態となるので、リンクに対する連動プー
リの自由な回動を阻害する恐れを確実に防止することが
できるようになる。
【0018】請求項7に記載のワイヤー駆動多関節マニ
ピュレータは、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の
ワイヤー駆動多関節マニピュレータにおいて、前記各関
節の位置に応じて、前記各連動プーリの外径が異なって
いることを特徴とする。上記請求項7に記載のワイヤー
駆動多関節マニピュレータによれば、その隣り合う連動
プーリ間の外径の大小差によって、各関節毎に曲がり具
合を異ならせるように設定できるので、動作の規定を任
意に設定することが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明のワイヤー駆動多関節マニ
ピュレータの各実施形態についての説明を、図1〜図1
1を参照しながら以下に行うが、本発明がこれらのみに
限定解釈されるものでないことはもちろんである。
【0020】[第1実施形態]まず、図1〜図7を参照
しながら、本発明の第1実施形態についての説明を以下
に行う。なお、図1は、本実施形態のワイヤー駆動多関
節マニピュレータを示す正面図である。また、図2は、
同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの平面図である。
また、図3は、同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの
指を示す図であって、(a)は正面図、(b)は(a)
のA−A断面図である。また、図4は、同ワイヤー駆動
多関節マニピュレータの指の緩め動作を説明するための
説明図である。また、図5は、同ワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータの指の締め込み動作を説明するための説明
図である。また、図6は、同ワイヤー駆動多関節マニピ
ュレータの指の連動構造を説明するために、図3のB部
における連動構造の主要構成部品をピックアップした図
であって、(a)は正面図平、(b)は(a)のC−C
断面図である。また、図7は、同ワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータの指の連動構造を説明する図であって、
(a)は拘束条件のない状態における関節の曲がり方を
示し、(b)は拘束条件が生じた場合における関節の曲
がり方を示している。
【0021】図1及び図2に示すように、本実施形態の
ワイヤー駆動多関節マニピュレータは、例えば4本の指
F、・・・と、これら指F、・・・を支持する掌Hとを備えて
構成されている。各指F、・・・は、図1の矢印a方向に
曲がることで、これらの間に位置する把持対象物(図示
せず)を把持することが可能となっている。なお、以下
における各指F、・・・の説明においては、1本の指Fの
説明を行い、その他の指F、・・・は同一構造であるとし
て説明を省略する。
【0022】図3(a)、(b)に示すように、指F
は、例えば4本(複数)のリンク11〜14を互いに回
動可能に連結しており、これらリンク11〜14間の各
関節15〜17をワイヤー駆動で折曲するワイヤー・プ
ーリ系の駆動機構有している。そして、この指Fは、前
記リンク11〜14と、これらリンク11〜14におい
て互いに隣接するリンク間を連結して前記各関節15〜
17をなす回転軸18、・・・と、各リンク11〜14を
伸展させる緩め機構19と、各リンク11〜14を各関
節15〜17において折曲させる締め込み機構20とを
備えて構成されており、一方向のみに折曲し、他方向に
は真っ直ぐ以上に曲がらないようになっている。
【0023】各リンク11〜14は、その長手方向に垂
直な断面(すなわち、図3(a)、(b)の紙面垂直断
面)で見た場合の形状がコ字状をなしており、その断面
形状が、指Fの根元から先端にかけて先細りとなってい
る。そして、これらリンク11〜14の隣接部分は、互
いに重なり合い、この重なり部分に前記回転軸18、・・
・が貫通固定されている。
【0024】緩め機構19は、図3(b)及び図4に示
すように、各回転軸18、・・・に対して回転自在に取り
付けられた緩めプーリ19a〜19cと、これら緩めプ
ーリ19a〜19cを一巻きづつし、その一端がリンク
14の先端部分に固定され、他端が引っ張りバネ19d
に接続された緩めワイヤー19eと、前記引っ張りバネ
19dとを備えて構成されている。そして、この緩め機
構19によれば、引っ張りバネ19dが緩めワイヤー1
9eに対して引っ張り力を作用させるので、各リンク1
1〜14を前記他方向に引っ張って伸展させるようにな
っている。
【0025】締め込み機構20は、図3(b)及び図5
に示すように、各回転軸18、・・・に対して一体に固定
された締め込みプーリ20a〜20cと、これら締め込
みプーリ20a〜20cを一巻きづつし、その一端がリ
ンク14の先端部分に固定され、他端が回転駆動機構2
0d(モータ)に接続された締め込みワイヤー20e
と、前記回転駆動機構20dとを備えて構成されてい
る。そして、この締め込み機構20によれば、回転駆動
機構20dが締め込みワイヤー20eを巻き取ること
で、前記緩め機構19の引っ張り力に抵抗して指Fを前
記一方向に折曲させるようになっている。
【0026】そして、本実施形態では、この指を前記一
方向に折曲させる際の各リンク11〜14間で連動を行
う連動機構30を備えている点が、特徴点のひとつとな
っている。この連動機構30について、図6(a)、
(b)及び図7(a)、(b)を参照して説明する。な
お、同図では、理解を容易とするために、連動機構30
に関連する部品のみをピックアップし、その他は図示を
省略している。
【0027】図6(a)、(b)に示すように、リンク
12には、その両隣に連結された他のリンク11、13
との間の各関節15、16の位置に、指Fを折曲する際
に他のリンク11、13とそれぞれ一体になって回動す
る連動プーリ24、25が接続され、これら連動プーリ
24、25間に、連動ベルト28が8の字状にたすき掛
けされている。なお、本発明で言う「連動ベルト」と
は、線径の細いワイヤーから線径の太いベルトまで含め
て、環状に構成された紐、全般を指し示すものとする。
また、図3(b)に示すように、連動プーリ24とリン
ク11との間には、摩擦クラッチ34が挟み込まれ、連
動プーリ25とリンク13との間には、後述の摩擦クラ
ッチ35が挟み込まれている。
【0028】同様に、リンク12からリンク13を介し
てリンク14に伝搬する連動動作も、図3(a)、
(b)に示す連動プーリ26、27と連動ベルト33と
後述の摩擦クラッチ36、37とによってなされるよう
になっている。そして、以上説明の連動プーリ24〜2
7と、連動ベルト28、33と、摩擦クラッチ34〜3
7とによって前記連動機構30が構成されている。
【0029】摩擦クラッチ34、35(摩擦クラッチ機
構)は、それぞれ、リンク11、13に対して固定され
たラチェット機構であり、図7(a)に示すようにリン
ク11、13を折曲させる一方向に回転された場合に
は、各リンク11、13のそれぞれに対して連動プーリ
24、25を固定し、図6(b)に示すように各リンク
11、13を伸展させる他方向に回転させた場合には、
前記固定を解除するようになっている。摩擦クラッチ3
6、37(摩擦クラッチ機構)も同様の構成を有してお
り、それぞれ、リンク12、14に対して固定されたラ
チェット機構であり、リンク12、14を折曲させる一
方向に回転された場合には、各リンク12、14のそれ
ぞれに対して連動プーリ26、27を固定し、各リンク
12、14を伸展させる他方向に回転させた場合には、
前記固定を解除するようになっている。
【0030】また、各連動プーリ24、25と連動ベル
ト28との間の摩擦面は、これらの間の摩擦が所定値以
上となった場合に相対的な滑りを許可するようになって
いる。そして、前記摩擦面及び前記摩擦クラッチ34、
35により、関節15、16を折曲させるのに要する負
荷が所定値を越えた場合に、これらリンク11、13と
連動プーリ24、25との間の接合を解除するためのト
ルクリミッタ手段TAが構成されている。同様に、各連
動プーリ26、27と連動ベルト33との間の摩擦面
も、これらの間の摩擦が所定値以上となった場合に相対
的な滑りを許可するようになっている。そして、前記摩
擦面及び前記摩擦クラッチ36、37により、関節1
6、17を折曲させるのに要する負荷が所定値を越えた
場合に、これらリンク12、14と連動プーリ26、2
7との間の接合を解除するためのトルクリミッタ手段T
Bが構成されている。
【0031】前記トルクリミッタ手段TAによれば、前
記回転駆動機構20dを起動して指Fを折曲させ、把持
対象物を把持する場合には、例えば図7(b)に示すよ
うに、この指Fの一部をなすリンク12に把持対象物O
が接触すると、このリンク12は、把持対象物Oによる
動作の規制を受けるので、これ以上曲がることができな
くなり、この関節15を折曲させるのに要する負荷が所
定値を越えようとする。すると、この関節15における
トルクリミッタ手段が、リンク11と連動プーリ24と
の間の接合を解除する。
【0032】すなわち、連動プーリ24と連動ベルト2
8との間の摩擦面が滑って両者の接続を解くので、連動
プーリ24が更なる回転を継続でき、その隣の連動プー
リ25に対して連動ベルト28を介して連動動作が確実
に伝達されていく。これにより、把持対象物Oに接触し
ていない他のリンク13は、そのまま曲がり続けるよう
になる。したがって、各関節15、16の動作を規制し
ながらも、従来のワイヤ・プーリ系の駆動機構と同様の
動作も確保することができるようになる。また、リンク
11、13を伸展させる場合には、摩擦クラッチ機構3
4、35が連動プーリ24とリンク11、13との間の
固定を解除するので、スムーズに伸展できるようになっ
ている。
【0033】なお、以上の説明においては、リンク11
からリンク12を介してリンク13への連動の詳細につ
いて主に説明したが、リンク12からリンク13を介し
てリンク14への連動も、同様に行われる。したがっ
て、指Fを曲げるための連動動作は、連動プーリ24〜
27と、これら連動プーリ24〜27間にたすき掛けさ
れた連動ベルト28、33とにより、リンクからその隣
のリンクへと次々に伝搬されていくので、それぞれの関
節15〜17が予め設定された動作に基づいて曲がって
いく。したがって、例えば把持対象物を把持する場合に
おいて、従来のように、各関節の動きが予測できずに指
の先端側が早く曲がってしまい、把持対象物を掴み損ね
るといった問題を生じることがない。
【0034】以上説明の構成を有するワイヤー駆動多関
節マニピュレータの一連の動作について説明する。ま
ず、前記回転駆動機構20dを起動させて締め込みワイ
ヤー20eを巻き取ることにより、真っ直ぐな伸展状態
にあった各リンク12〜14が、各関節15〜17にお
いて折曲していく。この時の各連動プーリ24〜27
は、互いにたすきがけにかけた連動ベルト28、33に
よって連結されているので、一方の連動プーリが回転す
ると、もう一方の連動プーリは逆方向に回転するように
なる。さらに、この時の各連動プーリ24〜27とその
外側にある各リンク11〜14とは、摩擦クラッチ34
〜37によってそれぞれ結合されているので、一方の関
節の回転連動動作はもう一方の関節に伝達されるように
なる。
【0035】また、連動プーリ24〜27と連動ベルト
28、33間が摩擦で結合していることと、連動プーリ
24〜27及び各リンク11〜14間に摩擦クラッチ機
構34〜37を設けたことにより、ワイヤ・プーリ系の
駆動機構の特徴が損なわれることはないようになってい
る。具体的に言うと、締め込み動作時において連動プー
リ24〜27及び各リンク11〜14間が結合している
場合、各関節15〜17の回転連動動作が伝達されてい
き、連動プーリ24〜27の各半径が同じであれば、互
いに逆方向に同じ角度だけ動作する。結果として各関節
15〜17は同じ角度だけ回転する。
【0036】前記回転駆動機構20dによる締め込みを
さらに続けて、図7(b)で示したように把持対象物O
に接触した場合は、従来のワイヤ・プーリ系の駆動機構
のように複雑形状のまわりに巻きつく特性を発揮するた
め、関節15が回転できないのに対して、関節16は回
転し続けようとする。したがって、関節15及び関節1
6の間で連動動作を伝達しても連動プーリ24、25が
回転することができず、設定値を超えた場合に、連動プ
ーリ24と連動ベルト28が滑り始める。このため、本
実施形態のワイヤー駆動多関節マニピュレータは、従来
の技術で説明した図14のように把持対象物にそって変
形し、巻きつくことができる。このとき、従来では必要
だった電磁クラッチ/ブレーキのような機構が不要とな
り、指Fの厚さ方向において大幅な小型化ができ、さら
には重量の軽量化も達成可能となる。
【0037】以上説明の本実施形態のワイヤー駆動多関
節マニピュレータの効果を以下に纏める。本実施形態の
ワイヤー駆動多関節マニピュレータは、各リンク12、
13のそれぞれに、その両隣に連結された他のリンクと
の間の各関節15〜17の位置に、指Fを折曲させる際
に他のリンクと一体になって回動する連動プーリ24〜
27を接続し、これら連動プーリ24〜27間に、連動
ベルト28、33をたすき掛けする構成を採用した。こ
の構成によれば、指Fを折り曲げる際の各関節15〜1
7の動き方は、各連動プーリ24〜27と連動ベルト2
8、33とによって規制されるで、把持対象物に対する
接触などの拘束条件の有無に係わらず、指Fの動作を予
め設定した規定通りに行わせることが可能となる。ま
た、この規定通りの動作を行わせるのに、従来のような
電磁クラッチ/ブレーキなどの機構を各関節に設ける必
要がないので、各関節の重量増加ならびに大型化を招く
ことも防止でき、装置の小型軽量化が可能となる。
【0038】また、本実施形態のワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータは、リンク11〜14と連動プーリ24〜
27との間に、各関節15〜17を折曲させるのに要す
る負荷が所定値を越えた場合に、これらリンク11〜1
4と連動プーリ24〜27との間の接合を解除するため
の前記トルクリミッタ手段を備える構成を採用した。こ
の構成によれば、例えば指Fを折曲させて把持対象物を
把持する場合、この指Fの一部をなすリンクに把持対象
物が接触すると動作の規制を受けるが、前記トルクリミ
ッタ手段が、リンク11〜14と連動プーリ24〜27
との間の接合を解除するので、把持対象物に接触してい
ない他のリンクは、そのまま曲がり続けるようになる。
したがって、各関節15〜17の動作を規制しながら
も、従来のワイヤ・プーリ系の駆動機構と同様の動作も
確保することが可能となる。
【0039】また、本実施形態のワイヤー駆動多関節マ
ニピュレータは、前記トルクリミッタ手段が、各連動プ
ーリ24〜27と連動ベルト28、33との間の摩擦が
所定値以上となった場合に相対的な滑りを許可する前記
摩擦面と、各リンクを折曲させる場合に各リンク11〜
14に対して連動プーリ24〜27を固定し、リンクを
伸展させる場合に前記固定を解除する摩擦クラッチ34
〜37とを備える構成を採用した。この構成によれば、
各関節15〜17の動作を規制しながらも、従来のワイ
ヤ・プーリ系の駆動機構と同様の動作を確実に確保する
ことが可能となる。
【0040】なお、上記実施形態では、各連動プーリ2
4〜27と連動ベルト28、33との間の接触面を前記
摩擦面としたが、これに限らず、各連動プーリ24〜2
7と各リンク11〜14との間に、前記摩擦面を設けて
も良い。すなわち、例えば各リンク11〜14と摩擦ク
ラッチ機構34〜37との間を完全固定とせず、これら
の接触面を前記摩擦面としても良いし、もしくは、摩擦
クラッチ機構34〜37を省略して各連動プーリ24〜
27と各リンク11〜14とを直接接触させ、これらの
接触面を前記摩擦面としても良い。さらには、各連動プ
ーリ24〜27と連動ベルト28、33との間と、各連
動プーリ24〜27と各リンク11〜14との間との双
方に、前記摩擦面を設けるものとしても良い。
【0041】[第2実施形態]次に、本発明のワイヤー
駆動多関節マニピュレータの第2実施形態についての説
明を、図8及び図9及び図12を参照しながら以下に説
明する。なお、本実施形態の説明においては、上記第1
実施形態との相違点を中心に説明するものとし、その他
については上記第1実施形態と同様であるとして説明を
省略する。なお、図8は、本実施形態のワイヤー駆動多
関節マニピュレータを示す図であって、(a)は指の正
面図、(b)は(a)のD−D断面図である。また、図
9は、同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの関節の動
きを示す部分拡大図である。また、図12は、本実施形
態の連動ベルトの巻き方の1例を示す図であって、
(a)は指の全体正面図、(b)は(a)の連動ベルト
の巻き方を示す部分拡大図である。
【0042】本実施形態のワイヤー駆動多関節マニピュ
レータは、前記各関節15〜17を折曲させるのに要す
る負荷が所定値を越えた場合に、リンク11〜14と連
動プーリ24〜26との間の接合を解除する前記トルク
リミッタ手段として、各連動プーリ24〜27側にそれ
ぞれに形成された切欠40、・・・(第1凹部。図9参
照)と、リンク11〜14側にそれぞれ設けられ、各切
欠40、・・・に対して係合可能に付勢された突起41a
(凸部)を有するプランジャ41、・・・とを備えて構成
されている。さらに、本実施形態のトルクリミッタ手段
には、切欠40に対する突起41aの係合が解除された
場合に、突起41aを各連動プーリ24〜27に対して
非接触状態に保つ凹部42、・・・(第2凹部)が、各連
動プーリ24〜27に設けられている。
【0043】また、上記第1実施形態では、所定以上の
トルク値が加わった場合に、各連動プーリ24〜27と
連動ベルト28、33との間の摩擦面が滑るように構成
したが、本実施形態では、図16に示すように、たすき
掛けされた連動ベルト27を各連動プーリ26,27に
巻き回しながら固定することで、各連動プーリ24〜2
7に対して、連動ベルト28、33が滑らないように結
合した状態でたすき掛けされている。また、連動ベルト
28が巻帯された一対の各連動プーリ24、25のう
ち、連動プーリ24は、リンク11に固定され、連動プ
ーリ25は、前記プランジャ41との係合によってリン
ク13に対して固定されている。同様に、連動ベルト3
3が巻帯された一対の各連動プーリ26、27のうち、
連動プーリ26は、リンク12に固定され、連動プーリ
25は、前記プランジャ41との係合によってリンク1
2に対して固定されている。
【0044】本実施形態のトルクリミッタ手段によれ
ば、前記回転駆動機構20dを起動して指Fを折曲さ
せ、把持対象物を把持する場合には、例えば上記第1実
施形態において図7(b)に示したように、この指Fの
一部をなすリンク12に把持対象物Oが接触すると、こ
のリンク12は把持対象物Oによる動作の規制を受ける
ので、これ以上曲がることができなくなり、この関節1
5を折曲させるのに要する負荷が所定値を越えようとす
る。すると、この関節におけるトルクリミッタ手段が、
リンク12と連動プーリ25との間の接合を解除する。
【0045】すなわち、連動プーリ25の切欠40から
プランジャ41の突起41aが外れて、連動プーリ25
とリンク12との間の接続を解くので、連動プーリ25
が更なる回転を継続でき、その隣の連動プーリ26に対
して連動動作が確実に伝達されていく。これにより、把
持対象物Oに接触していない他のリンクは、そのまま曲
がり続けるようになる。したがって、各関節15、16
の動作を規制しながらも、従来のワイヤ・プーリ系の駆
動機構と同様の動作も確保することができるようにな
る。また、切欠40から外れた突起41aは、凹部42
内に入り込むことで、連動プーリ24に対して非接触状
態となる(図9参照)ので、リンク13に対する連動プ
ーリ25の自由な回動を阻害する恐れを確実に防止する
ことができるようになる。したがって、従来のワイヤ・
プーリ系駆動機構の特徴をより忠実に継承することがで
きるようになる。
【0046】以上説明の構成を有するワイヤー駆動多関
節マニピュレータの一連の動作について説明する。ま
ず、前記回転駆動機構20dを起動させて締め込みワイ
ヤー20eを巻き取ることにより、真っ直ぐな伸展状態
にあった各リンク12〜14が、各関節15〜17にお
いて折曲していく。この時の各連動プーリ24〜27
は、互いにたすきがけにかけた連動ベルト28、33に
よって連結されているので、一方の連動プーリが回転す
ると、他方の連動プーリは逆方向に回転するようにな
る。さらに、この時の各連動プーリ24〜27とその外
側にある各リンク11〜14とは、プランジャ41、・・
・によってそれぞれ結合されているので、一方の関節の
回転連動動作がもう一方の関節に伝達されるようにな
る。
【0047】また、各連動プーリ24〜27と各リンク
11〜14とをプランジャ41、・・・で結合したことに
より、ワイヤ・プーリ系の駆動機構の特徴が損なわれる
ことはないようになっている。具体的に言うと、締め込
み動作時において各切欠40それぞれに突起41aが係
合している場合、各関節15〜17の回転連動動作が伝
達されていき、連動プーリ24〜27の各半径が同じで
あれば、互いに逆方向に同じ角度だけ動作する。結果と
して各関節15〜17は同じ角度だけ回転する。
【0048】前記回転駆動機構20dによる締め込みを
さらに続けて、図7(b)で示したように把持対象物O
に接触した場合は、従来のワイヤ・プーリ系の駆動機構
のように、複雑形状のまわりに巻きつく特性を発揮する
ため、関節15が回転できないのに対して、関節16は
回転し続けようとする。この時、関節15及び関節16
の間で連動動作を伝達しても連動プーリ24、25が回
転できず、設定値を超えた場合には、切欠40から突起
41aが外れるようになる。これにより、本実施形態の
ワイヤー駆動多関節マニピュレータは、従来の技術で説
明した図14のように把持対象物にそって変形し、巻き
つくことができる。このとき、従来では必要だった電磁
クラッチ/ブレーキのような機構が不要となり、指Fの
厚さ方向において大幅な小型化ができ、さらには重量の
軽量化も達成可能となる。しかも、各連動プーリ25、
27を切欠40付きのプーリとし、この切欠40にプラ
ンジャ41を係合させるというシンプル構造を採用した
ことにより、指Fの厚み方向の更なる小型化が可能とな
る。
【0049】[第3実施形態]次に、本発明のワイヤー
駆動多関節マニピュレータの第3実施形態についての説
明を、図10を参照しながら以下に説明する。なお、本
実施形態の説明においては、上記第1実施形態との相違
点を中心に説明するものとし、その他については上記第
1実施形態と同様であるとして説明を省略する。なお、
図10は、本実施形態のワイヤー駆動多関節マニピュレ
ータを示す図であって、(a)は指の関節部分を示す拡
大図であり、(b)は(a)のE−E断面図である。
【0050】本実施形態のワイヤー駆動多関節マニピュ
レータは、前記各関節15〜17を折曲させるのに要す
る負荷が所定値を越えた場合に、リンク11〜14と連
動プーリ24〜26との間の接合を解除する前記トルク
リミッタ手段として、リンク11〜14側にそれぞれ形
成された凹部50、・・・(第1凹部)と、連動プーリ2
4〜26側にそれぞれ設けられ、各凹部50に対して係
合可能に付勢されたボール51a(凸部)を有するプラ
ンジャ51、・・・とを備えて構成されている。さらに、
本実施形態のトルクリミッタ手段の一部として、凹部5
0に対するボール51aの係合が解除された場合に、ボ
ール51aを各リンク11〜14に対して非接触状態に
保つ凹部52、・・・(第2凹部)が、各リンク11〜1
4に設けられている。なお、図10(a)では、ボール
51aと凹部50及び凹部52との相対位置を示すため
に、凹部50及び凹部52を仮想線で示している。
【0051】各プランジャ51、・・・は、図10(b)
に示すように、前記ボール51aと、該ボール51aを
各リンク11〜14の内側面に向かって押し付けるスプ
リング51bと、該スプリング51bを固定するストッ
パ51cとを備えて構成され、ボール51aが外部に突
出可能な状態で、各連動プーリ24〜26内に一体に内
蔵されている。そして、各プランジャ51、・・・は、各
連動プーリ24〜26の回転軸線CLよりも半径方向に
離れた位置に配置されている。
【0052】また、上記第1実施形態では、所定以上の
トルク値が加わった場合に、各連動プーリ24〜27と
連動ベルト28、33との間の摩擦面が滑るように構成
したが、本実施形態では、 図16に示すように、たす
き掛けされた連動ベルト27を各連動プーリ26,27
に巻き回しながら固定することで、各連動プーリ24〜
27に対して、連動ベルト28、33が滑らないように
結合した状態でたすき掛けされている。また、連動ベル
ト28が巻帯された一対の各連動プーリ24、25のう
ち、連動プーリ24は、リンク11に固定され、連動プ
ーリ25は、前記プランジャ51との係合によってリン
ク13に対して固定されている。同様に、連動ベルト3
3が巻帯された一対の各連動プーリ26、27のうち、
連動プーリ26は、リンク12に固定され、連動プーリ
25は、前記プランジャ51との係合によってリンク1
4に対して固定されている。
【0053】前記各凹部52、・・・は、前記軸線CLと
同軸の曲線をなす円形溝である。そして、これら凹部5
2、・・・は、前記凹部50よりも深く形成されており、
これら凹部52、・・・内にボール51aが入り込んだ際
に、ボール51aが凹部52、・・・に対して非接触(す
なわち、リンクに対して非接触)となるようになってい
る。
【0054】本実施形態のトルクリミッタ手段によれ
ば、前記回転駆動機構20dを起動して指Fを折曲さ
せ、把持対象物を把持する場合には、例えば上記第1実
施形態において図7(b)に示したように、この指Fの
一部をなすリンク12に把持対象物Oが接触すると、こ
のリンク12は把持対象物Oによる動作の規制を受ける
ので、これ以上曲がることができなくなり、この関節1
5を折曲させるのに要する負荷が所定値を越えようとす
る。すると、この関節におけるトルクリミッタ手段が、
リンク13と連動プーリ25との間の接合を解除する。
【0055】すなわち、例えば図10(a)、(b)に
示す関節部分で説明すると、連動ベルト28によって連
動プーリ25を軸線CL回りに回転させると、ボール5
1aが凹部50に対して係合した状態では、リンク13
が連動プーリ25と一体になって回動するが、リンク1
3の回動を阻止する拘束条件が発生した場合には、連動
プーリ25に対して連動ベルト28が滑らないように結
合されているので、凹部50からボール51aが外れ、
リンク13に対して連動プーリ25が空回りするように
なる。
【0056】このようにして、連動プーリ25とリンク
13との間の接続が解かれるので、連動プーリ25が更
なる回転を継続でき、その隣の連動プーリ25に対して
連動ベルト28を介して連動動作が確実に伝達されてい
く。これにより、把持対象物Oに接触していない他のリ
ンクは、そのまま曲がり続けるようになる。したがっ
て、各関節15〜17の動作を規制しながらも、従来の
ワイヤ・プーリ系の駆動機構と同様の動作も確保するこ
とができるようになる。また、凹部50から外れたボー
ル51aは、凹部52内に入り込むことで、リンク13
に対して非接触状態となるので、リンク13に対する連
動プーリ24の自由な回動を阻害する恐れを確実に防止
することができるようになる。したがって、従来のワイ
ヤ・プーリ系駆動機構の特徴をより忠実に継承すること
ができるようになる。
【0057】以上説明の構成を有するワイヤー駆動多関
節マニピュレータの一連の動作について説明する。ま
ず、前記回転駆動機構20dを起動させて締め込みワイ
ヤー20eを巻き取ることにより、真っ直ぐな伸展状態
にあった各リンク12〜14が、各関節15〜17にお
いて折曲していく。この時の各連動プーリ24〜27
は、互いにたすきがけにかけた連動ベルト28、33に
よって連結されているので、一方の連動プーリが回転す
ると、もう一方の連動プーリは逆方向に回転するように
なる。さらに、この時の各連動プーリ24〜27とその
外側にある各リンク11〜14とは、プランジャ51、
・・・によってそれぞれ結合されているので、一方の関節
の回転連動動作はもう一方の関節に伝達されるようにな
る。
【0058】また、各連動プーリ24〜27と各リンク
11〜14とをプランジャ51、・・・で結合したことに
より、ワイヤ・プーリ系の駆動機構の特徴が損なわれる
ことはないようになっている。具体的に言うと、締め込
み動作時において各凹部50それぞれにボール51aが
係合している場合、各関節15〜17の回転連動動作が
伝達されていき、連動プーリ24〜27の各半径が同じ
であれば、互いに逆方向に同じ角度だけ動作する。結果
として各関節15〜17は同じ角度だけ回転する。
【0059】前記回転駆動機構20dによる締め込みを
さらに続けて、図7(b)で示したように把持対象物O
に接触した場合は、従来のワイヤ・プーリ系の駆動機構
のように複雑形状のまわりに巻きつく特性を発揮するた
め、関節15が回転できないのに対して、関節16は回
転し続けようとする。したがって、関節15及び関節1
6の間で連動動作を伝達しても連動プーリ24、25が
回転することができず、設定値を超えた場合に、凹部5
0からボール51aが外れる。そして、凹部50から外
れたボール51aは、凹部52内に入り込むことで、リ
ンク13に対して非接触状態となるので、リンク13に
対する連動プーリの自由な回動を阻害する恐れを確実に
防止することが可能となる。
【0060】このため、本実施形態のワイヤー駆動多関
節マニピュレータは、従来の技術で説明した図14のよ
うに把持対象物Oにそって変形し、巻きつくことができ
る。このとき、従来では必要だった電磁クラッチ/ブレ
ーキが不要となり、指Fの厚さ方向において大幅な小型
化ができ、さらには重量の軽量化も達成可能となる。し
かも、各プランジャ51、・・・は、各連動プーリ24〜
27内に内蔵されているため、外部に配置した場合に比
較して、指Fの厚み方向における更なる小型化と、各連
動プーリ24〜27間の軸間距離を狭めて指Fの長さ方
向の小型化との両方を達成することも可能となってい
る。
【0061】[第4実施形態]次に、本発明のワイヤー
駆動多関節マニピュレータの第4実施形態についての説
明を、図11を参照しながら以下に説明する。なお、本
実施形態は、上記第1実施形態〜第3実施形態の変形例
であり、以下の説明においては、上記第1実施形態〜第
3実施形態との相違点を中心に説明するものとし、その
他については上記第1実施形態〜第3実施形態と同様で
あるとして説明を省略する。なお、図11は、本実施形
態のワイヤー駆動多関節マニピュレータを示す図であっ
て、(a)は、連動プーリの外径を全て同じとした場合
の指の曲がり方を説明する説明図であり、(b)、
(c)は、連動プーリの外径を異ならせた場合の指の曲
がり方を説明する説明図である。
【0062】上記第1〜第3実施形態では、前記各連動
プーリ24〜27の外径寸法を全て同一寸法としたが、
本実施形態では、関節15〜17の各位置に応じて、各
連動プーリ24〜27の外径寸法が異なるように構成し
たものである。なお、参考として、全ての連動プーリ2
4〜27の外径寸法を等しくした場合の指Fの動きを、
図11(a)に示す。同図に示すように、全ての関節1
5〜17が互いに等しい角度をもって折曲している。
【0063】図11(b)に示す例は、指先(指Fの先
端)に最も近い連動プーリ27の外径寸法のみを、他の
連動プーリ24〜26に比較して小径とした場合におけ
る、指Fの折曲動作である。同図に示すように、関節1
5、16に比較して、関節17がより多く曲がるように
なる。また、図11(c)に示す例は、指の付け根(指
Fの根元)に最も近い連動プーリ24の外径寸法のみ
を、他の連動プーリ25〜27に比較して小径とした場
合における、指Fの折曲動作である。同図に示すよう
に、関節16、17に比較して、関節15がより多く曲
がるようになる。
【0064】以上説明の本実施形態のワイヤー駆動多関
節マニピュレータによれば、その隣り合う連動プーリ2
4〜27間の外径寸法の大小差によって、各関節15〜
17毎に曲がり具合を異ならせるように設定できるの
で、動作の規定を任意に設定することが可能となる。
【0065】以上説明の第1実施形態〜第4実施形態で
は、指Fの1本あたりの関節数を3個所としたが、これ
に限らず、2個所、もしくは4個所以上としても良いこ
とは、もちろんである。
【0066】
【発明の効果】本発明の請求項1に記載のワイヤー駆動
多関節マニピュレータは、各リンクのそれぞれに、その
両隣に連結された他のリンクとの間の各関節位置に、指
を折曲する際に前記他のリンクと一体になって回動する
連動プーリを接続し、これら連動プーリ間に、連動ベル
トをたすき掛けする構成を採用した。この構成によれ
ば、指を折り曲げる際の各関節の動き方は、各連動プー
リと連動ベルトとによって規制されるで、把持対象物に
対する接触などの拘束条件の有無に係わらず、指の動作
を予め設定した規定通りに行わせることが可能となる。
また、この規定通りの動作を行わせるのに、従来のよう
な電磁クラッチ/ブレーキなどの機構を各関節に設ける
必要がないので、各関節の重量増加ならびに大型化を招
くことも防止可能となっている。
【0067】また、請求項2に記載のワイヤー駆動多関
節マニピュレータは、前記他のリンクと連動プーリとの
間、または、連動プーリと連動ベルトとの間のいずれか
一方、もしくは両方に、関節を折曲または伸展させるの
に要する負荷が所定値を越えた場合に、前記他のリンク
と連動プーリとの間、または、連動プーリと連動ベルト
との間のいずれか一方、もしくは両方の固定状態を解除
するトルクリミッタ手段を備える構成を採用した。この
構成によれば、例えば指を折曲させて把持対象物を把持
する場合、この指の一部をなすリンクに把持対象物が接
触すると動作の規制を受けるが、トルクリミッタ手段
が、リンクと連動プーリとの間の接合、または、連動プ
ーリと連動ベルトとの間の接合、もしくは両方を解除す
るので、把持対象物に接触していない他のリンクは、そ
のまま曲がり続けられるようになる。したがって、各関
節の動作を規制しながらも、従来のワイヤ・プーリ系の
駆動機構と同様の動作も確保することが可能となる。
【0068】また、請求項3に記載のワイヤー駆動多関
節マニピュレータは、トルクリミッタ手段が、各連動プ
ーリとリンクとの間、または、各連動プーリと連動ベル
トとの間のいずれか一方、もしくは両方に設けられ、こ
れらの間の摩擦が所定値以上となった場合に相対的な滑
りを許可する摩擦面を備える構成を採用した。この構成
によれば、各関節の動作を規制しながらも、従来のワイ
ヤ・プーリ系の駆動機構と同様の動作を確実に確保する
ことが可能となる。
【0069】また、請求項4に記載のワイヤー駆動多関
節マニピュレータは、トルクリミッタ手段が、各連動プ
ーリと連動ベルトとの間に設けられた摩擦面と、リンク
を折曲方向または伸展方向に回動させる場合に、該リン
クと連動プーリとの間を固定し、前記固定方向と逆の回
動方向である伸展方向または折曲方向に回動させる場合
に、前記固定を解除する、もしくは伸展方向と折曲方向
の両回動方向について該リンクと連動プーリの間の固定
を解除する摩擦クラッチ機構とを備える構成を採用し
た。この構成によれば、各関節の動作を規制しながら
も、従来のワイヤ・プーリ系の駆動機構と同様の動作を
確実に確保することが可能となる。
【0070】また、請求項5に記載のワイヤー駆動多関
節マニピュレータは、トルクリミッタ手段が、リンク側
または連動プーリ側のいずれか一方に設けられた第1凹
部と、他方に設けられ、第1凹部に対して係合可能に付
勢された凸部とを備えて構成されている構成を採用し
た。この構成によれば、各関節の動作を規制しながら
も、従来のワイヤ・プーリ系の駆動機構と同様の動作を
確実に確保することが可能となる。
【0071】また、請求項6に記載のワイヤー駆動多関
節マニピュレータは、トルクリミッタ手段に、リンクを
折曲させて第1凹部に対する凸部の係合が解除された場
合に、この凸部をリンクまたは連動プーリに対して非接
触状態に保つ第2凹部を設ける構成を採用した。この構
成によれば、第1凹部から外れた凸部は、第2凹部内に
入り込むことで、リンクまたは連動プーリに対して非接
触状態となるので、リンクに対する連動プーリの自由な
回動を阻害する恐れを確実に防止することが可能とな
る。
【0072】また、請求項7に記載のワイヤー駆動多関
節マニピュレータは、各関節の位置に応じて、各連動プ
ーリの外径が異なっている構成を採用した。この構成に
よれば、動作の規定を任意に設定することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のワイヤー駆動多関節マニピュレータ
の第1実施形態を示す正面図である。
【図2】 同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの平面
図である。
【図3】 同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの指を
示す図であって、(a)は正面図、(b)は(a)のA
−A断面図である。
【図4】 同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの指の
緩め動作を説明するための説明図である。
【図5】 同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの指の
締め込み動作を説明するための説明図である。
【図6】 同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの指の
連動構造を説明するために、図3のB部における連動構
造の主要構成部品をピックアップした図であって、
(a)は正面図平、(b)は(a)のC−C断面図であ
る。
【図7】 同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの指の
連動構造を説明する図であって、(a)は拘束条件のな
い状態における関節の曲がり方を示し、(b)は拘束条
件が生じた場合における関節の曲がり方を示している。
【図8】 本発明のワイヤー駆動多関節マニピュレータ
の第2実施形態を示す図であって、(a)は指の正面
図、(b)は(a)のD−D断面図である。
【図9】 同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの関節
の動きを示す部分拡大図である。
【図10】 本発明のワイヤー駆動多関節マニピュレー
タの第3実施形態を示す図であって、(a)は指の関節
部分を示す拡大図であり、(b)は(a)のE−E断面
図である。
【図11】 本発明のワイヤー駆動多関節マニピュレー
タの第4実施形態を示す図であって、(a)は、連動プ
ーリの外径を全て同じとした場合の指の曲がり方を説明
する説明図であり、(b)、(c)は、連動プーリの外
径を異ならせた場合の指の曲がり方を説明する説明図で
ある。
【図12】 本実施形態の連動ベルトの巻き方の1例を
示す図であって、(a)は指の全体正面図、(b)は
(a)の連動ベルトの巻き方を示す部分拡大図である。
【図13】 従来のワイヤー駆動多関節マニピュレータ
の一例を示す構造図である。
【図14】 同ワイヤー駆動多関節マニピュレータの指
を示す斜視図である。
【図15】 同ワイヤー駆動多関節マニピュレータ等の
馴染みハンドによる把持対象物の把持状態を示す説明図
である。
【図16】 従来の他のワイヤー駆動多関節マニピュレ
ータの指を示す平面図である。
【符号の説明】
11、12、13、14・・・リンク 15、16、17・・・関節 24、25、26、27・・・連動プーリ 28、33・・・連動ベルト 34、35、36、37・・・摩擦クラッチ(摩擦クラッ
チ機構、トルクリミッタ手段) 40、50・・・切欠、凹部(第1凹部、トルクリミッタ
手段) 41a、51a・・・突起、ボール(凸部、トルクリミッ
タ手段) 52・・・凹部(第2凹部) F・・・指
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日浦 亮太 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 鬼頭 克巳 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作 所内 (72)発明者 川崎 秀一 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作 所内 (72)発明者 小林 弘幸 兵庫県高砂市荒井町新浜ニ丁目8番19号 高菱エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3C007 DS01 ES03 ES09 ET03 EU00 EU11 EU13 HS27

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のリンクを互いに回動可能に連結
    し、これらリンク間の関節をワイヤー駆動で折曲する指
    を備えたワイヤー駆動多関節マニピュレータにおいて、 前記各リンクのそれぞれには、その両隣に連結された他
    のリンクとの間の各関節位置に、前記指を折曲する際に
    前記他のリンクと一体になって回動する連動プーリが接
    続され、これら連動プーリ間には、連動ベルトがたすき
    掛けされていることを特徴とするワイヤー駆動多関節マ
    ニピュレータ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のワイヤー駆動多関節マ
    ニピュレータにおいて、 前記他のリンクと前記連動プーリとの間、または、前記
    連動プーリと前記連動ベルトとの間のいずれか一方、も
    しくは両方には、前記関節を折曲または伸展させるのに
    要する負荷が所定値を越えた場合に、前記他のリンクと
    前記連動プーリとの間、または、前記連動プーリと前記
    連動ベルトとの間のいずれか一方、もしくは両方の固定
    状態を解除するトルクリミッタ手段が備えられているこ
    とを特徴とするワイヤー駆動多関節マニピュレータ。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のワイヤー駆動多関節マ
    ニピュレータにおいて、 前記トルクリミッタ手段は、前記各連動プーリと前記リ
    ンクとの間、または、前記各連動プーリと前記連動ベル
    トとの間のいずれか一方、もしくは両方に設けられ、こ
    れらの間の摩擦が所定値以上となった場合に相対的な滑
    りを許可する摩擦面を備えてなることを特徴とするワイ
    ヤー駆動多関節マニピュレータ。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のワイヤー駆動多関節マ
    ニピュレータにおいて、 前記トルクリミッタ手段は、前記各連動プーリと前記連
    動ベルトとの間に設けられた前記摩擦面と、 前記リンクを折曲方向または伸展方向に回動させる場合
    に、該リンクと連動プーリとの間を固定し、前記固定方
    向と逆の回動方向である伸展方向または折曲方向に回動
    させる場合に、前記固定を解除する、もしくは伸展方向
    と折曲方向の両回動方向について該リンクと連動プーリ
    の間の固定を解除する摩擦クラッチ機構とを備えてなる
    ことを特徴とするワイヤー駆動多関節マニピュレータ。
  5. 【請求項5】 請求項2に記載のワイヤー駆動多関節マ
    ニピュレータにおいて、 前記トルクリミッタ手段は、前記リンク側または前記連
    動プーリ側のいずれか一方に設けられた第1凹部と、他
    方に設けられ、前記第1凹部に対して係合可能に付勢さ
    れた凸部とを備えて構成されていることを特徴とするワ
    イヤー駆動多関節マニピュレータ。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載のワイヤー駆動多関節マ
    ニピュレータにおいて、 前記トルクリミッタ手段には、前記第1凹部に対する前
    記凸部の係合が解除された場合に、前記凸部を前記リン
    クまたは前記連動プーリに対して非接触状態に保つ第2
    凹部が設けられていることを特徴とするワイヤー駆動多
    関節マニピュレータ。
  7. 【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載の
    ワイヤー駆動多関節マニピュレータにおいて、 前記各関節の位置に応じて、前記各連動プーリの外径が
    異なっていることを特徴とするワイヤー駆動多関節マニ
    ピュレータ。
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