JP2003181787A - 多指ハンド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】指機構の屈伸動作の駆動源としてのアクチュエ
ータ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。 【解決手段】スプリング１６，２６等により伸び側の付
勢した指機構２ａ〜２ｅから延びる各ワイヤ２９ａ，２
９ｂを連結部材３２に連結し、３０ａ，３０ｂを連結部
材３３に連結する。指機構２ａから延設したワイヤ３１
をプーリ３６に巻き掛けて手嘗部３の基部側から引き出
す。連結部材３２，３３は、保持部材４３に支軸４４，
４５を介して揺動自在に保持される。保持部材４３は、
支軸４２の回りに揺動自在で且つ移動自在に設けられ
る。プーリ３６は保持部材４３に保持されて、保持部材
４３と共に移動する。ワイヤ３１を引っ張ることによ
り、指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作が一括的に行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、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。

【０００３】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アクチュエータ
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、このアクチュエータをワイヤ部材やこれ
を巻き掛けたプーリ部材を介して各指機構に接続し、該
ワイヤ部材を該アクチュエータ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６０−２０７７９５号公報、特
開平６−８１７８号公報等を参照）。

【０００４】しかし、これらの従来の多指ハンド装置で
は、各指機構毎にアクチュエータを備えるため、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、多数のアクチュエータを搭載するための大きな
スペースが必要となる。更に、各指機構とそれに対応す
るアクチュエータ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、該ワイヤ部材の取り
回しも複雑なものとなる。

【０００５】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、あるいは曲げ側にバネ等
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
部材を単一のアクチュエー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。

【０００６】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。

【０００７】

【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、複数の指機構をワイヤ部材
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アクチュエータの個数を少な
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の第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、前記駆動
手段は、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本のワイヤ部材の手嘗部
側の端部を互いに間隔を存して連結する一対の連結部を
備える連結部材と、該連結部材の両連結部の間に設けた
支点を介して該連結部材を揺動自在に保持して前記２本
のワイヤ部材の引っ張り方向に移動可能な保持部材とを
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。

【０００９】本発明の第１の態様は、少なくとも２個の
指機構を屈伸させるのに適した構成である。以下、指機
構が２個であるとして説明する。指機構は例えば人の指
を模倣して複数の関節を備えて屈伸自在に延びている。
各指機構からはワイヤ部材が手嘗部に向かって延出され
ており、ワイヤ部材を引っ張ることにより、各指機構の
曲げ動作又は伸ばし動作が行なえるようになっている。
前記駆動手段は、前記保持部材に保持された連結部材を
介して２個の指機構から延設された両ワイヤ部材を同時
に前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、
２個の指機構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。従って、２個の指機構ついて
は、各別にアクチュエータを備えずとも、単一のアクチ
ュエータを用いてその屈伸動作を行うことができる。更
に、このとき、２個の指機構のいずれか一方が物体等に
当接してそのワイヤ部材が引っ張り不能となっても、前
記連結部材が支点を介して天秤状に揺動して他方の指機
構のワイヤ部材を引っ張りつつ保持部材と共に移動する
ことができ、それにより、他方の指機構の屈伸動作を支
障なく行うことができる。

【００１０】このように、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アクチュエータの個
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。なお、本発明
の第１態様は指機構が２個以上である場合にも採用する
ことができ、２個の指機構以外の指機構については、そ
れぞれ各別のアクチュエータ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。或いはまた、後述する本発明の他
の構成によって、互いに共通のアクチュエータを用いて
屈伸動作を行うようにすることも可能である。

【００１１】また、本発明の第２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、前記駆動手段は、前記複数の
指機構のうちの少なくとも４個の指機構が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を互いに間隔を
存して連結する一対の連結部を備えた２個の連結部材
と、それぞれの連結部材の両連結部の間に設けた支点を
介して２個の連結部材を間隔を存して揺動自在に保持
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移動可能で且つ前記２個の連結部材
の間に設けた支点の回りに揺動可能な保持部材とを具備
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。

【００１２】本発明の第２の態様は、少なくとも４個の
指機構を屈伸させるのに適した構成である。以下、指機
構が４個であるとして説明する。本発明の第２の態様に
おける前記駆動手段は、前記保持部材を移動させること
で、２個の連結部材を介して４個の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
ことができる。それにより、４個の指機構の屈伸動作を
同時に行うことができ、４個の指機構の各別にアクチュ
エータを備えずとも、単一のア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。

【００１３】ここで、４個の指機構は、２個ずつの２対
に分類されて、各ワイヤ部材が２個の連結部材によって
連結されている。即ち、２個の指機構から延出された一
対のワイヤ部材が１個の前記連結部材によって連結さ
れ、残りの２個の指機構から延出された一対のワイヤ部
材が他の１個の前記連結部材によって連結されている。
そして、４個の指機構のいずれか一つが物体等に当接し
て動かなくなり、そのワイヤ部材が引っ張り不能となっ
ても、その動かなくなった指機構と対になる指機構から
延設されたワイヤ部材は、連結部材の天秤状の揺動によ
り引っ張られ、動かなくなった指機構と対になる指機構
の屈伸動作を支障なく行うことができる。しかも、動か
なくなった指機構が属する対とは別の対の２個の指機構
に対応する連結部材は前記保持部材と共に移動されるの
で、動かなくなった指機構以外の３個の指機構の屈伸動
作を行うことができる。このことは、４個の指機構の２
対の一方に属する一つの指機構と、他方の対に属する一
つの指機構とが同時に動かなくなった場合でも同様であ
る。この場合にも、両連結部材が揺動しつつ保持部材と
共に移動することができ、それにより、動かなくなった
２個の指機構以外の２個の指機構の屈伸動作を行うこと
ができる。

【００１４】また、前記４個の指機構の２対の一方に属
する２個の指機構が共に動かなくなった場合には、その
対に属する指機構に対応する連結部材は保持部材と共に
移動することはできなくなるが、該保持部材がその支点
の回りに揺動することで、他方の対の指機構に対応する
連結部材を該保持部材と共に移動させることができる。
これにより、該他方の対の指機構の屈伸動作を行うこと
ができる。同様に、前記４個の指機構のうちの３個の指
機構が動かなくなった場合であっても、可動である一つ
の指機構に対応する連結部材が揺動し且つ前記保持部材
が揺動しつつ移動できるので、可動である一つの指機構
の屈伸動作を行うことができる。

【００１５】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、単一のアクチュエータ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。

【００１６】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
としてのアクチュエータ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。なお、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の態様の場合と基本的作
動が同様である。

【００１７】また、前述した本発明の第１の態様の多指
ハンド装置において、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
れて前記保持部材に回転自在に保持されたプーリ部材を
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、前記プーリ部材が前記
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。

【００１８】これによれば、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、当該他の１個
の指機構の屈伸動作が行われる。しかも、当該他の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によ
って、前記プーリ部材を介して前記保持部材が移動し、
これに伴って前記連結部材を介して前記２個の指機構か
ら延設されたワイヤ部材が引っ張られる。これにより、
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
張るだけで、当該他の１個の指機構だけでなく前記２個
の指機構の屈伸動作をも同時に行うことができる。

【００１９】そして、このとき、例えば前記他の１個の
指機構が物体に当接する等して動くことができない状態
となった場合にも、プーリ部材は移動可能な保持部材に
設けられているので、該プーリ部材が回転しつつ保持部
材が移動され、前記２個の指機構のワイヤ部材が引っ張
られるので、該２個の指機構については支障なく屈伸動
作を行うことができる。

【００２０】また、前記２個の指機構については、その
うちのいずれか一方が物体に当接する等して動かなくな
っても、前記連結部材が天秤状に揺動して他方の指機構
の屈伸動作が阻害されることはなく、更には、前記他の
１個の指機構から延設されたワイヤ部材は保持部材のプ
ーリ部材を介して引っ張られるので該他の１個の指機構
の屈伸動作も支障なく行なわれる。

【００２１】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、単一のアクチ
ュエータを用いて、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。

【００２２】上記の場合と同様にして、前述の本発明の
第２の態様において、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２個の連結部材の間で前記保持部材に回転自在
に保持されたプーリ部材を具備し、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、前記プーリ部材が前記保持部材と共に前記４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。

【００２３】これによれば、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だけで、当該他の１個
の指機構の屈伸動作と同時に前記４個の指機構の屈伸動
作を行なうことができる。即ち、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と、前記プーリ部
材を介して前記保持部材が移動され、該保持部材に保持
された２個の連結部材を介して、前記４個の指機構から
延設されたワイヤ部材が引っ張られる。そして、このと
き、例えば前記他の１個の指機構が物体に当接する等し
て動くことができない状態となった場合であっても、プ
ーリ部材は移動可能な保持部材に設けられているので、
該プーリ部材が回転しつつ保持部材が移動され、２個の
連結部材に連結されている前記４個の指機構のワイヤ部
材が引っ張られるので、該４個の指機構については支障
なく屈伸動作を行うことができる。また、前記４個の指
機構については、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、その動かなくなった指機構以
外の残りの指機構に対応する前記連結部材が天秤状に揺
動して保持部材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。

【００２４】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、単一のアクチ
ュエータを用いて、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。

【００２５】また、本発明の前記第２の態様において
は、前記保持部材の２個の連結部材の間に設けられた支
点を何れか一方の連結部材寄りに位置させることによ
り、各付勢手段の付勢力を一定に設定しておいても、４
個の指機構の２対の一方に属する２個の指機構と他方に
属する２個の指機構との屈伸動作順位を容易に設定する
ことができる。即ち、例えば各指機構の付勢手段が同じ
付勢力を有しており、保持部材が支点を介して移動され
るときには、先ず、該保持部材が揺動して該支点から近
い距離にある一方の連結部材が、該支点から遠い距離に
ある他方の連結部材よりも早い時期に移動を開始する。
このとき、各付勢手段が各指機構を伸ばし側に付勢して
いる場合には、早い時期に移動された一方の連結部材に
連結されたワイヤ部材が、他方の連結部材に連結された
ワイヤ部材よりも先に引っ張られるので、一方に属する
２個の指機構を他方に属する２個の指機構よりも先に曲
げ動作を開始させることができる。また、各付勢手段が
各指機構を曲げ側に付勢している場合には、早い時期に
移動された一方の連結部材に連結されたワイヤ部材が、
他方の連結部材に連結されたワイヤ部材よりも先に緩め
られるので、一方に属する２個の指機構を他方に属する
２個の指機構よりも遅れて伸ばし動作を開始させること
ができる。このように、前記保持部材の支点位置により
指機構の屈伸動作順位が設定できるので、各指機構毎に
付勢力の異なる付勢手段を取り付けることなく、同じ付
勢力の付勢手段を用いてコスト増加を防止することがで
きる。

【００２６】更に、本発明の第１及び第２の態様におい
ては、前記連結部材の両連結部の間に設けられた支点を
何れか一方の連結部寄りに位置させることにより、２個
の指機構について屈伸動作順位を容易に設定することが
できる。これは基本的には前述した保持部材の支点位置
の場合と同様であり、保持部材が移動されるときに、該
連結部材がその支点回りに揺動して該支点から近い距離
にある一方の連結部に連結されたワイヤ部材が、該支点
から遠い距離にある他方の連結部に連結されたワイヤ部
材よりも早い時期に引っ張られる。

【００２７】そして、例えば、本発明の多指ハンド装置
において人の手を模倣して４個の指機構を人指し指乃至
小指に対応させるとき、連結部材の支点位置と保持部材
の支点位置との組み合わせで、小指から順に少しの遅れ
をもって順次人差し指まで曲がり動作を連続させること
ができ、人の手を模倣した自然な握る動作を容易に得る
ことができる。

【００２８】また、本発明において、前記連結部材は、
前記保持部材に揺動自在に連設されたリンク部材を介し
て該保持部材に保持されていることが好ましい。これに
より、前記保持部材を手嘗部における腕体寄りに設けて
も、該リンク部材によって前記連結部材を各指機構に接
近させることができ、各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。しかも、保持部材がそ
の支点回りに揺動したときの円弧起動を揺動自在のリン
ク部材が吸収して略直線的な動作として連結部材に伝達
することができ、安定した指機構の屈伸動作を行なうこ
とができる。

【００２９】また、本発明において、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、より好ましい構成として、
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
設されていることが挙げられる。

【００３０】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い
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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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
ワイヤ部材と、各駆動ワイヤ部材を該腕体の内部側に引
っ張る駆動力を該ワイヤ部材に付与するアクチュエータ
とを具備して、各指機構から延設されたワイヤ部材を引
っ張る力を前記アクチュエータ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。

【００３４】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っ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、アクチュエ
ータ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。

【００３５】なお、多指ハンド装置が例えば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、一対の連結部材と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。

【００３６】そしてこのように、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。

【００３７】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。

【００３８】なお、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。

【００３９】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、ギヤやスプロケ
ット等も含むものである。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の多指ハンド装置の一実施
形態を図１〜図６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−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（ａ）及び（ｂ）は該多指ハンド装置の要部の
作動説明図である。なお、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。

【００４１】図１に示すように、本実施形態の多指ハン
ド装置１は、人の手を模倣して形成されたものであり、
５本の指に対応する５個の指機構２ａ〜２ｅと、手のひ
らに対応する手嘗部３とを備えている。指機構２ａ〜２
ｅは、それぞれ、人の手における親指、人差し指、中
指、薬指、小指に対応するものである。手嘗部３は、図
４に一部を示す腕体５に手首基部４を介して回転自在に
連結されている。腕体５は、図示しない人型ロボット等
のロボット本体に設けられている。

【００４２】ここで、図１に示すように、指機構２ａ〜
２ｅはそれぞれが指カバー部材１ａにより屈伸可能に覆
われている。前記手嘗部３は、手甲形成部材１ｂによっ
て手甲側が覆われ、図示しない手平形成部材によって手
のひら側が覆われている。なお、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。図１では、手嘗部３
の下部が手甲形成部材１ｂとなっており、この手甲形成
部材１ｂの上側に手平形成部材が組み付けられる。

【００４３】前記指機構２ａ〜２ｅのうち、親指に相当
する指機構２ａ以外の４個の指機構２ｂ〜２ｅ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２ｂ〜２ｅに係わる構造を以下に説明する。これ
らの４個の指機構２ｂ〜２ｅは、図２に示すように、そ
れぞれ、手嘗部３の手甲形成部材１ｂ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１０〜１２を順に介して連接した構造となってい
る。なお、指機構２ｂ〜２ｅ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
２ｂ〜２ｅ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。

【００４４】各指機構２ｂ〜２ｅの各関節１０〜１２
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１０ａ〜１２ａ
を有している。これらの関節軸１０ａ〜１２ａは、手嘗
部３の概ね幅方向（指機構２ｂ〜２ｅ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１０
ａの軸心回りに回転可能なように両部材６，７を関節軸
１０ａを介して連結し、第２関節１１は、第２節間部材
８が第１節間部材７に対して関節軸１１ａの軸心回りに
回転可能なように両部材７，８を関節軸１１ａを介して
連結し、第３関節１２は、第３節間部材９が第２節間部
材８に対して関節軸１２ａの軸心回りに回転可能なよう
に両部材８，９を関節軸１２ａを介して連結している。
このような各関節１０〜１２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２ｂ〜２ｅの屈
伸動作が可能となる。

【００４５】また、各指機構２ｂ〜２ｅ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。

【００４６】このリンク機構１３の構造は、指機構２ｂ
〜２ｅ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２ｃについて図３を参照して説明する。該リン
ク機構１３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１４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１５とを具備している。リ
ンクアーム１４は、その一端部が、第１関節１０の関節
軸１０ａよりも指機構２ｃ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１４ａ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１１の関
節軸１１ａよりも指機構２ｃ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１４ｂを介して
回転可能に軸支されている。

【００４７】また、リンクアーム１５は、その一端部
が、第２関節１１の関節軸１１ａよりも指機構２ｃの背
側の面部寄りの位置で第１節間部材７に支軸１５ａ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
１２の関節軸１２ａよりも指機構２ｃの腹側の面部寄り
の位置で第３節間部材９に支軸１５ｂを介して回転可能
に軸支されている。

【００４８】このような構成のリンク機構１３を備えた
指機構２ｃにあっては、該指機構２ｃ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１０〜１２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２ｃ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２ｃが伸びることとなる。このよう
に、指機構２ｃ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１３の構造、及びそれに伴う指機構の屈伸動作は、
指機構２ｂ，２ｄ，２ｅについても全く同様である。

【００４９】なお、本実施形態では、指機構２ｂ〜２ｅ
の、第２関節１１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１２及びリンクアーム１５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。

【００５０】図１及び図２を参照して、上述のような構
造の各指機構２ｂ〜２ｅ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１６が各指機構２ｂ〜２ｅ毎に
手嘗部３内に配設されている。なお、図１においては、
指機構２ｂのスプリング１６の一部と、指機構２ｅのス
プリング１６とが図示され、図２においては、指機構２
ｃ〜２ｅのスプリング１６の一部が図示されている。

【００５１】各スプリング１６は、その一端部が手甲形
成部材１ｂに設けられた図示しないスプリング係止部に
掛止部材１７（図１において一部を示す）を介してそれ
ぞれ掛け止められ、図２に示すように、他端部が付勢用
ワイヤ部材１８を介して、対応する各指機構２ｂ〜２ｅ
の第１節間部材７に係止されている。この場合、各指機
構２ｂ〜２ｅの第１関節１０の側面寄りの箇所には、そ
の関節軸１０ａの回りに回転自在なガイドプーリ１９が
該関節軸１０と同心に設けられており、前記付勢用ワイ
ヤ部材１８は、このガイドプーリ１９の下側（各指機構
２ｂ〜２ｅ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。なお、付勢用ワイヤ部材１８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１９の下端よりも上側の高さに位置している。

【００５２】この構成により、各指機構２ｂ〜２ｅは、
それに対応するスプリング１６の付勢力によって、該指
機構２ｂ〜２ｅが伸びた状態に付勢されている。

【００５３】なお、以下の説明では、説明の便宜上、伸
ばした状態の指機構２ｂ〜２ｅ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２ｂ〜２ｅの先
端側を多指ハンド装置１の前側とする。

【００５４】図２を参照して、親指に相当する指機構２
ａは、指機構２ｂの固定部材６の後方で手嘗部３の手甲
形成部材１ｂに固設された固定部材２０から、第１及び
第２の２個の節間部材２１，２２を、第１及び第２の２
個の関節２３，２４を順に介して連接した構造となって
いる。なお、図２では、指機構２ａの内部構造を図示す
るために、第１節間部材２１及び第２節間部材２２はそ
の輪郭のみを示す。

【００５５】指機構２ａの各関節２３，２４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２３ａ，２４ａを有してい
る。第１関節２３の関節軸２３ａ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２４の関節軸２４ａは、第１関節２３の関節２３ａ
と概ね直行する方向に向けられている。そして、第１関
節２３は、第１節間部材２１が固定部材２０に対して関
節軸２３ａの軸心回りに回転可能なように両部材２０，
２１を関節軸２３ａを介して連結し、第２関節２４は、
第２節間部材２２が第１節間部材２１に対して関節軸２
４ａの軸心回りに回転可能なように両部材２１，２２を
関節軸２４ａを介して連結している。このような各関節
２３，２４における各節間部材２１，２２の相対的な回
転運動によって、指機構２ａの屈伸動作が可能となる。

【００５６】この場合、図1及び図２に示すように指機
構２ａを伸ばした状態からの曲げ動作は次のように行わ
れる。即ち、指機構２ａを伸ばした状態から、指機構２
ａを曲げるときには、第１節間部材２１が手嘗部３側に
近づくように第１関節２３の関節軸２３ａの軸心回りに
第１節間部材２１を固定部材２０に対して回転させる
（図２の矢印y1の向きに第１節間部材２１を回転させ
る）と共に、第２節間部材２２の先端部が他の指機構２
ｂ〜２ｅに近づくように第２関節２４の関節軸２４ａの
軸心回りに第２節間部材２２を第１節間部材２１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２２
を回転させる）。

【００５７】この指機構２ａをその伸ばし側に付勢する
付勢手段として、図２に示すスプリング２６と、図示さ
れない他のスプリングが備えられている。図示されない
他のスプリングは、その一端部が手嘗部３の手甲形成部
材１ｂに係止され、他端部が第１関節２３の関節軸２３
ａよりも手嘗部３の周縁寄り側で第１節間部材２１に係
止されている。これにより、第１節間部材２１が該他の
スプリングの付勢力によって、指機構２ａの伸ばし側
（図２の矢印y1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２６は、その一端部が第１節間部
材２１に係止されていると共に、他端部が第２関節２４
の関節軸２４ａよりも指機構２ａの背側（図２では関節
軸２４ａのほぼ右側）で第２節間部材２２に係止されて
いる。これにより、第２節間部材２２がスプリング２６
の付勢力によって、指機構２ａの伸ばし側（図２の矢印
y2と逆向き側）に付勢されている。

【００５８】図１及び図２に示すように、手嘗部３に
は、上述のように構成された指機構２ａ〜２ｅの屈伸動
作を行わせるための駆動機構２７が内蔵されている。こ
の駆動機構２７は、後述するモータ５６（アクチュエー
タ）と併せて本発明における駆動手段２８を構成するも
のである。

【００５９】この駆動機構２７は、５本のワイヤ２９
ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂ，３１（ワイヤ部材）と、
２個の連結部材３２，３３と、５個のプーリ３４〜３８
とを具備している。

【００６０】図１に示すように、ワイヤ２９ａは、その
一端部が指機構２ｅの第１節間部材７の前記ガイドプー
リ１９側の側面部に固定され、他端部が一方の連結部材
３２の第１連結部３２ａに連結されている。図示されて
いないが、同じように、ワイヤ２９ｂは、その一端部が
指機構２ｄの第１節間部材７の前記ガイドプーリ１９側
の側面部に固定され、他端部が一方の連結部材３２の第
２連結部３２ｂに連結されている。同じく、ワイヤ３０
ａは、その一端部が指機構２ｃの第１節間部材７の前記
ガイドプーリ１９側の側面部に固定され、他端部が他方
の連結部材３３の第１連結部３３ａに連結され、ワイヤ
３０ｂは、その一端部が指機構２ｂの第１節間部材７の
前記ガイドプーリ１９側の側面部に固定され、他端部が
他方の連結部材３３の第２連結部３３ｂに連結されてい
る。

【００６１】図１、図２及び図６に示すように、前記連
結部材３２，３３は、次のようにして手嘗部３内に保持
されている。即ち、手嘗部３の手甲形成部材１ｂの手首
寄りの箇所には、手嘗部３の幅方向に延びて先端が屈曲
するブラケット４０が固設されており、このブラケット
４０から、指機構２ｃ，２ｄ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４１の中心線上に
は、前後方向に延在する切溝４１ａが形成されており、
この切溝４１ａに、上下方向の軸心を有する支軸４２が
係合されている。該支軸４２は、切溝４１ａに沿って前
後方向に移動自在とされている。更に、該支軸４２に、
手嘗部３の幅方向に延在する保持部材４３が装着されて
いる。該保持部材４３は、支軸４２の回りに揺動可能と
されていると共に、支軸４２と共に、切溝４１ａに沿っ
て前後方向に移動可能とされている。そして、この保持
部材４３の両端部からはリンク部材４３ａ，４３ｂが連
結され、各リンク部材４３ａ，４３ｂの先端には、連結
部材３２，３３が支軸４４，４５を介して揺動自在に連
結されている。

【００６２】また、連結部材３２は支軸４４から第１連
結部３２ａまでの距離が支軸４４から第２連結部３２ｂ
までの距離より小とされており、支軸４４を支点とする
と該支点は第１連結部３２ａ寄りとされている。連結部
材３３は支軸４５から第１連結部３３ａまでの距離が支
軸４５から第２連結部３３ｂまでの距離より小とされて
おり、支軸４５を支点とすると該支点は第１連結部３３
ａ寄りとされている。更に、保持部材４３はその支軸４
２から指機構２ｄ，２ｅ側の連結部材３２の支軸４４ま
での距離が支軸４２から指機構２ｂ，２ｃ側の連結部材
３３の支軸４５までの距離より小とされている。

【００６３】この構成により連結部材３２，３３は、保
持部材４３と共に前後方向に移動可能で、且つ、これら
の連結部材３２，３３の間の支軸４２の回りに揺動可能
とされる。

【００６４】前記ワイヤ３１は、その一端部が図２に示
すように、指機構２ａの内部で、該指機構２ａの第２節
間部材２２の先端部に固定され、該先端部から、第２関
節２４の関節軸２４ａの、指機構２ａの腹側の外周（図
２の関節軸２４ａの左側の外周）と、指機構２ａの内部
で第１関節２３の関節軸２３ａの回りに回転自在に該関
節軸２３ａに装着されたガイドプーリ４６ａの外周とを
経由して、固定部材２０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２１の内部には、ワイヤ
３１を第２節間部材２２の先端部からガイドプーリ４６
ａ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４６ｂ，４６ｃが回転自在に軸支されて
おり、ワイヤ３１の前記関節軸２４ａとガイドプーリ４
６ａの間の部分は、ガイドプーリ４６ｂ，４６ｃにも巻
き掛けられている。そして、ガイドプーリ４６ｂは、ワ
イヤ３１の固定部材２０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２１に指機構２ａの曲げ方向
の力が第１関節２３の関節軸２３ａ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
４６ｃは、ワイヤ３１の固定部材２０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２２に指機構２
ａの曲げ方向の力が第２関節２４の関節軸２４ａの軸心
回りに作用するような位置に設けられている。

【００６５】また、指機構２ａの固定部材２０から引き
出されたワイヤ３１は、前記プーリ３６の後方で且つ固
定部材２０寄りの位置で前記ブラケット４０に所要の姿
勢でで回転自在に軸支された前記プーリ３４，３５の外
周を順に経由した後、前記支軸４２と同心に前記保持部
材４３に回転自在に軸支されたプーリ３６の前部側の外
周に巻き掛けられている。該プーリ３６は、本発明にお
けるプーリ部材に相当するものである。

【００６６】更に、該ワイヤ３１は、プーリ３６から後
方に引き出された後、該プーリ３６の後方で前記ブラケ
ット４０に所要の姿勢で回転自在に軸支された前記プー
リ３７，３８の外周を経由し、図４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。

【００６７】なお、プーリ３４，３５，３７，３８は、
ワイヤ３１の向きや配線位置を規制するためのものであ
り、ワイヤ３１との摩擦が比較的小さいものであれば、
これらのプーリ３４，３５，３７，３８の代わりに単な
るロッド状のものをブラケット４０に固定して設け、こ
のロッド状のものの外周にワイヤ３１を巻き掛けるよう
にしてもよい。このことは、指機構２ａに備えた前記ガ
イドプーリ４６ａ〜４６ｃについても同様であり、更
に、前記ワイヤ２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂや前記
付勢手段に係わるワイヤ１８を巻き掛けた指機構２ｂ〜
２ｅのガイドプーリ１９についても同様である。

【００６８】次に、手嘗部３側から引き出された前記ワ
イヤ３１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。

【００６９】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５０内の先端部に、アクチ
ュエータ等を取り付ける機枠５１が設けられている。そ
して、この機枠５１には、前記手嘗部３の手首基部４を
連結する連結軸５２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５３，５４を介して回転自在に支
承されていると共に、この連結軸５２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タ５５
（以下、手嘗回転用モータ５５という）と、前記ワイヤ
３１を引っ張るための駆動モータ５６（以下、手指駆動
用モータ５６という）とが取付けられている。

【００７０】前記連結軸５２は、その前端部が腕体ハウ
ジング５０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５７を介して連結軸５２と同心に連結
されている。これにより、手嘗部３は、連結軸５２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５２の軸心部には、貫通穴５２ａ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３１は、こ
の貫通穴５２ａを通って、該連結軸５２の後方に導出さ
れている。

【００７１】また、連結軸５２の後方には、連結軸５２
の軸心と直行する方向に延在する巻取り軸５８が設けら
れ、この巻取り軸５８は、その両端部が前記機枠５１に
回転自在に支承されている。そして、この巻取り軸５８
に連結軸５２の貫通穴５２ａから導出されたワイヤ３１
が係止され、該巻取り軸５８を所定方向に回転させるこ
とで、該ワイヤ３１が巻取り軸５８に巻き取られて引っ
張られるようになっている。

【００７２】前記手指駆動用モータ５６は、巻取り軸５
８と平行に並んで機枠５１に取付けられており、該手指
駆動用モータ５６の回転駆動軸５６ａに装着された駆動
ギヤ５９が巻取り軸５８に装着された被動プーリ６０に
ベルト部材６１を介して接続されている。従って、この
手指駆動用モータ５６の正転作動や逆転作動によって、
巻取り軸５８が回転駆動され、該巻取り軸５８にワイヤ
３１が巻き取られたり、その巻取りが解除される。

【００７３】なお、ワイヤ３１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。

【００７４】また、前記連結軸５２の外周部には、該連
結軸５２と一体に回転自在に被動プーリ６２が挿着され
ている。そして、前記手嘗回転用モータ５５は、連結軸
５２と平行な姿勢で機枠５１に取付けられており、図５
に示すように、該手嘗回転用モータ５５の回転駆動軸５
５ａに装着されたギヤ６３が、連結軸５２の被動プーリ
６２にベルト部材６４を介して接続されている。従っ
て、手嘗回転用モータ５５の正転作動や逆転作動によっ
て、連結軸５２が回転駆動され、これに伴い、該連結軸
５２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。

【００７５】なお、本実施形態では、前記連結軸５２や
ワイヤ３１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５０は、それが手首基部４に
接触する部分５０ａ（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。

【００７６】また、図示は省略するが、腕体ハウジング
５０内には、前記手嘗回転用モータ５５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５６の回転位置（これは、ワイヤ
３１の巻取り軸５８への巻取り量に相当する）を検出す
るためのエンコーダが備えられている。そして、手嘗回
転用モータ５５や手指駆動用モータ５６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
いコントローラにより行われる。

【００７７】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２ａ〜２ｅのうち、指機構２ｂ
〜２ｅ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２ａは、通常時は、前記スプリング
２６及び図示しない他のスプリングの付勢力によって、
図１及び図２に示すように伸びている。

【００７８】この状態で、腕体５内の手指駆動用モータ
５６を作動させて、前記巻取り軸５８を手嘗部３から腕
体５内に延びるワイヤ３１の巻取り方向に回転駆動する
と、該ワイヤ３１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２ａの曲げ側に該指
機構２ａの第２節間部材２２の先端部がワイヤ３１を介
して引っ張られると共に、プーリ３６が後方に引っ張ら
れる。そして、基本的には、このプーリ３６と共に保持
部材４３及び連結部材３２，３３が図６（ａ）の状態か
ら図６（ｂ）に示すように後方に移動し、その結果、ワ
イヤ２９ａ，２９ｂを介して指機構２ｄ，２ｅの曲げ側
に該指機構２ｄ，２ｅの第１節間部材７，７が引っ張ら
れると共に、ワイヤ３０ａ，３０ｂを介して指機構２
ｂ，２ｃの曲げ側に該指機構２ｂ，２ｃの第１節間部材
７，７が引っ張られる。これにより、指機構２ａ〜２ｅ
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、単一の指駆動用モータ５６の
駆動力により、ワイヤ３１を手嘗部３側から腕体５側に
引っ張って、巻取り軸５８に巻き取ることによって、５
本の指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作が一括的に行われる。
これにより、指機構２ａ〜２ｅを用いて物体を把持する
等の作業を行うことができる。

【００７９】一方、本実施形態の多指ハンド装置１で
は、指機構２ａ〜２ｅの上述のような曲げ動作の際に、
保持部材４３及び連結部材３２，３３が後方に移動する
と、図６（ｂ）に示すように、保持部材４３の支軸４２
から指機構２ｄ，２ｅ側の連結部材３２の支軸４４まで
の距離が支軸４２から指機構２ｂ，２ｃ側の連結部材３
３の支軸４５までの距離より小とされていることによ
り、保持部材４３が傾いて指機構２ｄ，２ｅ側の連結部
材３２が僅かに早い時期に移動する。更に、連結部材３
２，３３においては、各支軸４４，４５から第２連結部
３２ｂ，３３ｂまでの距離より各支軸４４，４５から第
１連結部３２ａ，３３ａまでの距離が小とされているこ
とにより、各連結部材３２，３３が傾いてワイヤ２９ｂ
よりもワイヤ２９ａが早い時期に引っ張られ、ワイヤ３
０ｂよりもワイヤ３０ａが早い時期に引っ張られる。こ
れによって、指機構２ｅ，２ｄ，２ｃ，２ｂの順に僅か
に遅れをもって連続して曲げられ、人の手のような握る
動作を自然な形で模倣することが可能となる。なお、こ
のような指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作順位は、前記スプ
リング１６の付勢力を、指機構２ｅ，２ｄ，２ｃ，２ｂ
の順に弱く設定することでも実現できるが、付勢力の異
なる複数種のスプリング１６を用いなければならず、取
り扱いが煩わしくなるだけでなく取り付けミスが生じる
おそれがある。それに対して、本実施形態のように、保
持部材４３の支軸４２に対応する支点位置及び各連結部
材３２，３３の支軸４４，４５に対応する支点位置によ
って指機構の屈伸動作順位を機械的に設定することがで
き、複数種の付勢力のスプリング１６を用いるよりも容
易に人の手を模した指機構の屈伸動作順位を得ることが
できる。

【００８０】そして、本実施形態の多指ハンド装置１に
よれば、いずれか一つの指機構が把持しようとする物体
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。即ち、指機構
２ａ〜２ｅの曲げ動作中に例えば、指機構２ｅ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２ｅに連結されたワイヤ２９ａが連結された連結
部材３２は、指機構２ｅの隣の指機構２ｄが更に曲がる
ことができる限り、ワイヤ２９ａを引っ張れなくなった
分を支軸４４を介した天秤状の傾動により吸収し、指機
構２ｄのワイヤ２９ｂを引っ張りながら後方側に移動す
ることができる。

【００８１】また、同じように、指機構２ｂ，２ｃから
延設されたワイヤ３０ａ，３０ｂが連結された連結部材
３３は、指機構２ｂ，２ｃの少なくともいずれか一方が
更に曲がることが可能である限り、支軸４５を介して傾
動しながら後方側に移動することができる。また、指機
構２ａは、更に曲がることが可能である限り、ワイヤ３
１を腕体５内の巻取り軸５８に巻き取ることで、該ワイ
ヤ３１のプーリ３４から指機構２ａの先端部にかけての
部分の長さが短くなって、該指機構２ａの曲げ動作が行
われる。

【００８２】更にまた、指機構２ａがそれ以上曲がらな
くなった場合には、ワイヤ３１の、プーリ３４から指機
構２ａ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３１を腕体５内の巻取り軸５８に巻き取るこ
とで、プーリ３６が保持部材４３を介してその両側の連
結部材３２，３３と共に後方側に移動する。このため、
指機構２ｂ〜２ｅの曲げ動作を支障なく行うことができ
る。

【００８３】このように、いずれか一つの指機構が曲が
らなくなった場合でもワイヤ３１を前記巻取り軸５８に
巻取りつつ、前記連結部材３２，３３をプーリ保持部材
４３やプーリ３６と共に腕体５側に移動させることがで
きるため、曲がることができる他の指機構の曲げ動作を
支障なく行うことができる。

【００８４】更に、指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作に際し
て、いずれか２本の指機構が把持しようとする物体に当
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
２ｂ〜２ｅのうち、指機構２ｃと指機構２ｄとが共に曲
がらなくなった場合には、各連結部材３２，３３が共に
支軸４４，４５を介して傾動して引っ張れなくなったワ
イヤ２９ｂ，３０ａの分を吸収し、ワイヤ２９ａ，３０
ｂを引っ張りながら後方に移動することができる。この
間、指機構２ａについては、ワイヤ３１の巻取り軸５８
への巻取りにより、該ワイヤ３１のプーリ３４から指機
構２ａの先端部にかけての部分の長さが短くなって、該
指機構２ａの曲げ動作が行われる。このことは、指機構
２ｂ，２ｄの対、指機構２ｂ，２ｅの対、あるいは、指
機構２ｃ，２ｅの対が曲がらなくなった場合でも同様で
ある。

【００８５】また、指機構２ａと、指機構２ｂ〜２ｅの
いずれか一つとが、曲がらなくなった場合でも、前述の
場合と同様にして、連結部材３２，３３は、プーリ３６
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３１の巻取り軸５８への巻取りにより
曲げ動作を行うことができる。

【００８６】更に、指機構２ｂ，２ｃの対、あるいは指
機構２ｄ，２ｅ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２ｂ，２ｃの対が曲がらなくなった場合に
は、ワイヤ３０ａ，３０ｂが共に引っ張れなくなるの
で、ワイヤ３０ａ，３０ｂに連結された連結部材３３は
後方に移動できない。一方、両連結部材３２，３３をリ
ンク部材４３ａ，４３ｂを介して保持する保持部材４３
は、連結部材３３が移動できない分を支軸４２を介して
の天秤状の傾動により吸収することで後方側（腕体５
側）に移動できる。これによって、引っ張ることができ
るワイヤ２９ａ，２９ｂに連結された連結部材３２は傾
動した保持部材４３により後方側へ移動する。このよう
に、指機構２ｂ，２ｃの対が曲がらなくなっても、ワイ
ヤ３１を腕体５内の巻取り軸５８に巻取りつつ、他の指
機構２ａ，２ｄ，２ｅの曲げ動作を行うことができる。
このことは、指機構２ｄ，２ｅの対が曲がらなくなった
場合でも同様である。

【００８７】同様に、指機構２ａ〜２ｅ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、更に、指機
構２ａ〜２ｅ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２ａと、指機構２
ｂ〜２ｅ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、保持部材４３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２ａ以外の４個の指機構２ｂ〜２ｅが曲がら
なくなった場合には、保持部材４３及びこれに軸支され
た連結部材３２，３３、プーリ３６は、後方に移動でき
なくなるが、ワイヤ３１の巻取り軸５８への巻取りによ
り、該ワイヤ３１のプーリ３４から指機構２ａの先端部
にかけての部分の長さが短くなって、該指機構２ａの曲
げ動作が行われる。

【００８８】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５６の駆動力により、
ワイヤ３１を巻取り軸５８に巻き取ることで、多指ハン
ド装置１の全ての指機構２ａ〜２ｅ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２ａ〜２ｅ毎に
その作動用のアクチュエータを備えたりすることなく、
少ないアクチュエータで、５個の指機構２ａ〜２ｅ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２ａ〜２ｅ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〜２ｅによる物体の把持を確実に支障なく行うことが
できる。

【００８９】なお、上記の説明では、指機構２ａ〜２ｅ
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２ａ〜２ｅ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。即ち、指機構２ａ〜２ｅ
を曲げた状態から、例えば指駆動用モータ５６によるワ
イヤ３１の引っ張り力（巻取り軸５８への巻取り力）を
解除すれば、基本的には、指機構２ｂ〜２ｅは、それぞ
れに対応する前記スプリング１６の付勢力によって伸
び、また、指機構２ａは、スプリング２６及び図示しな
い他のスプリングの付勢力によって伸びる。そして、こ
のとき、指機構２ａ〜２ｅ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２ａ〜
２ｅは、連結部材３２，３３及びプーリ３６の前後方向
での移動やこれらを保持する保持部材４３の揺動によっ
て、支障なく伸びることができる。

【００９０】また、本実施形態の多指ハンド装置１で
は、腕体５内の前記手嘗回転用モータ５５を作動させる
ことによって、前記連結軸５２と共に手嘗部３が該連結
軸５２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３１は、手嘗部３の回転軸心
である連結軸５２の軸心に沿って延在しているため、該
ワイヤ３１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２ａ〜２ｅ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。

【００９１】更に、本実施形態の多指ハンド装置１で
は、指機構２ａを除く、指機構２ｂ〜２ｅ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１２及びリンクアーム１５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。

【００９２】また、本実施形態の多指ハンド装置１で
は、指機構２ｂ〜２ｅについては、それぞれ前記リンク
機構１３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１０の関節軸１０ａ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２ｂ〜２ｅの屈
伸が行われるようになっている。このため、前記ワイヤ
２９ａ，２９ｂは、連結部材３２から指機構２ｄ，２ｅ
に対する固定点までの長さが短くて済み、同様に、ワイ
ヤ３０ａ，３０ｂは、連結部材３３から指機構２ｂ，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２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂの全体の
必要長が短くなって、コスト的に有利なものとなる。

【００９３】また、本実施形態の多指ハンド装置１で
は、前述したように、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内のモータ５５，５６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。

【００９４】なお、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２ａ〜２ｅ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。即ち、前記リンク機
構１３を具備した各指機構２ｂ〜２ｅについては、スプ
リング１６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１０に設けたゼンマイバネ等により、
各指機構２ｂ〜２ｅの曲げ側に付勢しておく。そして、
各指機構２ｂ〜２ｅの第１節間部材７から延設したワイ
ヤ２９ａ，２９ｂ，３０ａ，３０ｂをそれぞれ、対応す
る各指機構２ｂ〜２ｅのガイドプーリ１９の、下側の外
周（各指機構２ｂ〜２ｅ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２ａについ
ては、スプリング２６及び図示しない他のスプリングに
より該指機構２ａ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２３，２４にそれぞれ設けた
ゼンマイバネ等により、該指機構２ａを曲げ側に付勢し
ておく。そして、指機構２ａの先端部から延設したワイ
ヤ３１を引っ張ったときに、指機構２ａが伸びるよう
に、該ワイヤ３１の指機構２ａ内における配線経路を調
整しておく（例えば、該ワイヤ３１を指機構２ａの背側
の面部に沿わせるように配線しておく）。

【００９５】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３１を腕体５内に引っ張ること
により、指機構２ａ〜２ｅ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２ａ〜２ｅ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。

【００９６】また、前記実施形態では、指機構２ａに連
結したワイヤ３１を腕体３内に導入して指駆動用モータ
５６により引っ張ることで、指機構２ａ〜２ｅの曲げ動
作を行うようにしたが、該ワイヤ３１の前記プーリ３８
から導出した端部を手嘗部３に固定しておき、該ワイヤ
３１の中間部を引っ張ることで指機構２ａ〜２ｅ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３７を前後方
向に移動可能なプーリ保持部材に回転自在に保持してお
き、この保持部材４３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
たアクチュエータにより引っ張るようにすれば、指機構
２ａ〜２ｅの曲げ動作を行うことができる。

【００９７】また、前記実施形態では、指機構２ｂ〜２
ｅについては、リンク機構１３を備えて、各指機構２ｂ
〜２ｅの第１節間部材７から延設したワイヤ２９ａ，２
９ｂ，３０ａ，３０ｂを引っ張って該第１節間部材７を
第１関節１０の関節軸１０ａ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２ｂ〜２ｅの屈伸動作が行われるようにしたが、
例えば、各指機構２ｂ〜２ｅ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２ｂ〜２ｅ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
形態におけるワイヤ２９ａ，２９ｂの一端部をそれぞれ
指機構２ｄ，２ｅ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、ワイヤ３０ａ，３０ｂ一端部をそれ
ぞれ指機構２ｂ，２ｃの第２節間部材８にその腹寄りの
箇所で固定しておく。そして、連結部材３２，３３を後
方側（腕体５側）に移動させてワイヤ２９ａ，２９ｂ，
３０ａ，３０ｂを引っ張ることで、各指機構２ｂ〜２ｅ
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１１、第３関節１２の関節軸の回りに回転するように
しておく。更に、前記実施形態におけるリンクアーム１
５により各指機構２ｂ〜２ｅの第１節間部材７と第３節
間部材９とを連結しておき、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１２の関節軸１２ａの
軸心回りに回転するようにしておけばよい。

【００９８】また、前記実施形態では、５個の指機構２
ａ〜２ｅを備えて人の手を模した多指ハンド装置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。

【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の多指ハンド装置の要部構成を示す平面
図。

【図３】図２のIII−III線断面図。

【図４】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】図４のIV−IV線断面図。

【図６】図１の多指ハンド装置の要部の作動説明図。

【符号の説明】

１…多指ハンド装置、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ…
指機構、３…手嘗部、４…手首基部、５…腕体、７，
８，９，２１，２２…節間部材、１０，１１，１２，２
３，２４…関節、１３…リンク機構、１６，２６…スプ
リング（付勢手段）、２８…駆動手段、２９ａ，２９
ｂ，３０ａ，３０ｂ，３１…ワイヤ（ワイヤ部材）、３
２，３３…連結部材、３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ
…連結部、３６…プーリ（プーリ部材）、４２，４４，
４５…支軸（支点）、４３…保持部材、４３ａ，４３ｂ
…リンク部材、５６…指駆動用モータ（アクチュエー
タ）。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、 前記駆動手段は、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
   の手嘗部側の端部を互いに間隔を存して連結する一対の
   連結部を備える連結部材と、該連結部材の両連結部の間
   に設けた支点を介して該連結部材を揺動自在に保持して
   前記２本のワイヤ部材の引っ張り方向に移動可能な保持
   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. 【請求項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って、 前記駆動手段は、前記複数の指機構のうちの少なくとも
   ４個の指機構が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
   嘗部側の端部を互いに間隔を存して連結する一対の連結
   部を備えた２個の連結部材と、それぞれの連結部材の両
   連結部の間に設けた支点を介して２個の連結部材を間隔
   を存して揺動自在に保持し、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移動可能で
   且つ前記２個の連結部材の間に設けた支点の回りに揺動
   可能な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. 【請求項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保
   持部材に回転自在に保持された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、前記プーリ部材が前記保持部材と
   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
   求項１記載の多指ハンド装置。
4. 【請求項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２
   個の連結部材の間で前記保持部材に回転自在に保持され
   たプーリ部材を具備し、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、前記プ
   ーリ部材が前記保持部材と共に前記４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項２記載の多指ハンド装
   置。
5. 【請求項５】前記保持部材の２個の連結部材の間に設け
   られた支点は、何れか一方の連結部材寄りに位置されて
   いることを特徴とする請求項２又は４記載の多指ハンド
   装置。
6. 【請求項６】前記連結部材の両連結部の間に設けられた
   支点は、何れか一方の連結部寄りに位置されていること
   を特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の多指
   ハンド装置。
7. 【請求項７】前記連結部材は、前記保持部材に揺動自在
   に連設されたリンク部材を介して該保持部材に保持され
   ていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に
   記載の多指ハンド装置。
8. 【請求項８】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項１乃
   至７の何れか１項に記載の多指ハンド装置。
9. 【請求項９】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項１乃至８の何れか１項に記載
   の多指ハンド装置。
10. 【請求項１０】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、該駆動ワイ
    ヤ部材を該腕体の内部側に引っ張る駆動力を該駆動ワイ
    ヤ部材に付与するアクチュエータとを具備して、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アクチ
    ュエータ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項１
    乃至９の何れか１項に記載の多指ハンド装置。
11. 【請求項１１】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項１０記載の
    多指ハンド装置。