JP2005349489A - 多自由度多指ハンド - Google Patents

Abstract

【課題】親指や人差し指等の自由度をより高くしても、ワイヤーのパス長やリード線のパス長を一定に維持することが可能な多自由度多指ハンドを提供する。
【解決手段】親指Ａ及び各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５を親指フレーム１０２に搭載して、親指Ａを親指フレーム１０２と共に回転させるので、親指Ａの各プーリと各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５のモータプーリ間の位置関係が変わらず、各ワイヤーのパス長も変わらず、各ワイヤーの張力を一定に維持することができ、常に、親指Ａの各関節ａ２〜ａ４を滑らかに回転させて、親指Ａを滑らかに屈伸させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の指を作動させて、手作業等を行うことが可能な多自由度多指ハンドに関する。

この種の従来の装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。ここでは、各モータのプーリと指の各関節のプーリ間にそれぞれのワイヤーを巻装し、各モータの回転をそれぞれのワイヤーを介して各関節のプーリに伝達して、各関節を回転させ、指を屈伸させている。

この様な指の機構では、指の各関節を個別に回転させることができ、指の自由度を高く設定することができる。
特開平６−８１７８号公報

ところで、特許文献１の様に各モータのプーリと指の各関節のプーリ間にそれぞれのワイヤーを巻装するに、各ワイヤーを各関節を経由して張架しなければならない。また、指を滑らかに屈伸させるには、各ワイヤーの張力を一定に維持して、各モータのプーリと指の各関節のプーリ間の動力伝達を滑らかにする必要がある。このため、通常は、各関節を１軸周りのみに回転させていた。この場合は、各関節の回転角度が変動しても、各モータのプーリから各関節のプーリまでのそれぞれのワイヤーのパス長が変化せず、各ワイヤーの張力も変化せず、各ワイヤーの張力を一定に維持することができる。

しかしながら、親指や人差し指等の自由度をより高くするために、例えば指の付け根の関節を２軸周りに回転させる場合は、関節の２軸周りの回転角度が変動すると、各モータのプーリから各関節のプーリまでのそれぞれのワイヤーのパス長が変化して、各ワイヤーの張力が変化し、各関節を滑らかに回転さることができず、指が滑らかに屈伸しなくなった。

従って、親指や人差し指等の自由度をより高くし、かつ指の屈伸動作を滑らかにすることは極めて困難であった。

また、各関節の回転角度を検出するセンサのリード線や指の触覚センサのリード線を各関節を経由して配線する場合は、ワイヤーのパス長の変化と同様に、各リード線のパス長も変化することになるので、各リード線を十分に長くせねばならず、各リード線の引き回しが難しくなった。

そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、親指や人差し指等の自由度をより高くしても、ワイヤーのパス長やリード線のパス長を一定に維持することが可能な多自由度多指ハンドを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の指を駆動する複数の駆動源を手の平もしくは甲に配置し、各駆動源の駆動力をそれぞれの動力伝達機構を通じて各指に伝達する多自由度多指ハンドにおいて、少なくとも１本の指及び該指を駆動する少なくとも１つの駆動源は、手の平もしくは甲に対して可動状態で共に支持されて、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源により共に作動される。

また、本発明においては、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源上に、各駆動源の制御回路を搭載している。

更に、本発明においては、制御回路は、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源周辺の凹所に嵌め入れられる。

また、本発明においては、少なくとも２本の指別に、指及び該指を駆動する少なくとも１つの駆動源が、手の平もしくは甲に対して可動状態で共に支持されて、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源により共に作動される。

更に、本発明においては、駆動源は、モータである。

また、本発明においては、手の平もしくは甲に対して可動状態で共に支持された指及び駆動源は、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源からギヤもしくはスクリューナットを通じての駆動力の伝達により共に作動される。

更に、本発明においては、指の各関節は、駆動源からプーリ及びワイヤーを通じての駆動力の伝達により駆動される。

本発明によれば、少なくとも１本の指及び該指を駆動する少なくとも１つの駆動源は、手の平もしくは甲に対して可動状態で共に支持されて、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源により共に作動される。例えば、親指及び該親指の駆動源を手の平に対して平行回転可能に共に支持し、親指及び該親指の駆動源を手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源により共に平行回転させる。また、親指を該親指の駆動源により手の平に対して垂直回転させる。従って、親指を手の平に対して平行回転及び垂直回転させることができ、親指の自由度が高くなる。しかも、親指及び該親指の駆動源は、手の平に対して平行回転可能に共に支持されているので、この平行回転により相互の位置関係が変わることがない。このため、例えばプーリとワイヤーを用いて、親指と該親指の駆動源間の動力伝達を行っても、この平行回転によりワイヤーのパス長が変化することはなく、ワイヤーの張力を一定に維持することができる。同様に、例えば親指のセンサのリード線をワイヤーに沿わせれば、少なくともワイヤーに沿う範囲では、リード線のパス長も変化しない。

また、本発明によれば、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源上に、各駆動源の制御回路を搭載している。この場合は、駆動源やセンサ等の多数のリード線を手の平もしくは甲の制御回路まで引き回して接続すれば良い。本発明の多自由度多指ハンドは、別体のアームに連結されて用いられるので、この多自由度多指ハンドの多数のリード線を手の平もしくは甲の制御回路に接続し、この制御回路の少数のリード線をアームの各関節を経由して外部へと引き回すのが好ましい。仮に、この多自由度多指ハンドの多数のリード線をそのままアームの各関節を経由して外部へと引き回すならば、それらの配線が困難であり、多自由度多指ハンド及びアームの組み立てやメンテナンスも困難になり、アームの関節でのリード線の断線発生率も高くなり、トラブルの大きな原因となる。

尚、制御回路を手の甲側に配置した場合は、制御回路が多自由度多指ハンドの作業の障害にならずに済む。

更に、本発明によれば、制御回路を手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源周辺の凹所に嵌め入れるので、制御回路を含む多自由度多指ハンドの厚みを抑えることができる。

また、本発明によれば、少なくとも２本の指別に、指及び該指を駆動する少なくとも１つの駆動源が、手の平もしくは甲に対して可動状態で共に支持されて、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源により共に作動される。これにより、２本の指の自由度が高くなる。人間の手作業では、親指及び人差し指の役目が重要である。このため、２本の指として、親指及び人差し指を選択して、親指及び人差し指の自由度を高く設定すれば、人間の手作業を代行することが可能になる。

例えば、駆動源は、モータである。

また、手の平もしくは甲に対して可動状態で共に支持された指及び駆動源は、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源からギヤもしくはスクリューナットを通じての駆動力の伝達により共に作動される。

更に、指の各関節は、駆動源からプーリ及びワイヤーを通じての駆動力の伝達により駆動される。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１乃至図４は、本発明の多自由度多指ハンドの実施例１を示している。図１は多自由度多指ハンドを手の甲側から見て示す正面図であり、図２は多自由度多指ハンドを親指側から見て示す右側面図であり、図３は多自由度多指ハンドを小指側から見て示す左側面図であり、図４は多自由度多指ハンドを手の平側から見て示す背面図である。

本実施例の多自由度多指ハンドでは、メインフレーム１０１を手の平もしくは甲に相当するものとし、親指フレーム１０２を手の平と平行回転する様にメインフレーム１０１上で軸支し、親指Ａを親指フレーム１０２上で支持している。また、人差し指フレーム１０３を手の平と平行回転する様にメインフレーム１０１上で軸支し、人差し指Ｂを人差し指フレーム１０３上で支持している。更に、中指Ｃ、薬指Ｄ、及び小指Ｅをメインフレーム１０１上で支持している。

また、親指Ａの腹と人差し指Ｂの腹が相互に対向する様に親指Ａと人差し指Ｂを配置し、かつ人差し指Ｂ、中指Ｃ、薬指Ｄ、及び小指Ｅを並設している。

更に、各指Ａ〜Ｅの動きを制御する制御回路１１１をメインフレーム１０１の手の甲に相当する部位に搭載している。

メインフレーム１０１上には、親指モータＡ１１及びスクリューナット部Ａ１２を搭載しており、親指モータＡ１１の出力軸の回転によりスクリューナット部Ａ１２を作動させ、スクリューナット部Ａ１２により図５に示す様に親指フレーム１０２を手の平に対して平行回転させる。この親指フレーム１０２の軸を親指Ａの関節ａ１とすると、親指Ａが関節ａ１周りで親指フレーム１０２と共に手の平に対して平行回転する。

親指フレーム１０２には、３個の親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５を搭載しており、各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５の出力軸の回転をそれぞれの回転伝達機構を通じて親指Ａの各関節ａ２、ａ３、ａ４に伝達して、親指Ａの各関節ａ２、a３、ａ４を回転させ、図６に示す様に親指Ａを屈伸させる。

従って、親指Ａは、４個の親指モータＡ１１、Ａ１３〜Ａ１５により４個の関節ａ１〜ａ４を個別に回転されるものであり、自由度４を有する。

また、メインフレーム１０１上には、人差し指モータＢ１１及びスクリューナット部Ｂ１２を搭載しており、人差し指モータＢ１１の出力軸の回転によりスクリューナット部Ｂ１２を作動させ、スクリューナット部Ｂ１２により図７に示す様に人差し指フレーム１０３を手の平に対して平行回転させる。この人差し指フレーム１０３の軸を人差し指Ｂの関節ｂ１とすると、人差し指Ｂが関節ｂ１周りで人差し指フレーム１０３と共に手の平に対して平行回転する。

人差し指フレーム１０３には、３個の人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５を搭載しており、各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５の出力軸の回転をそれぞれの回転伝達機構を通じて人差し指Ｂの各関節ｂ２、ｂ３、ｂ４に伝達して、人差し指Ｂの各関節ｂ２、ｂ３、ｂ４を回転させ、図８に示す様に人差し指Ｂを屈伸させる。

従って、人差し指Ｂも、親指Ａと同様に、４個の人差し指モータＢ１１、Ｂ１３〜Ｂ１５により４個の関節ｂ１〜ｂ４を個別に回転されるものであり、自由度４を有する。

また、メインフレーム１０１上には、２個の中指モータＣ１１、Ｃ１２を搭載しており、各中指モータＣ１１、Ｃ１２の出力軸の回転をそれぞれの回転伝達機構を通じて中指Ｃの各関節ｃ１、ｃ２に伝達して、各関節ｃ１、ｃ２を回転させ、更に関節ｃ２の回転を回転伝達機構を通じて関節ｃ３に伝達して、関節ｃ３を従動回転させ、図９に示す様に中指Ｃを屈伸させる。

従って、中指Ｃは、２個の中指モータＣ１１、Ｃ１２により２個の関節ｃ１、ｃ２を個別に回転されるものであり、自由度２を有する。尚、関節ｃ２に従動回転する関節ｃ３の自由度は、関節ｃ２の自由度１に含まれる。

また、メインフレーム１０１上には、１個の薬指小指モータＤＥ１１を搭載しており、薬指小指モータＤＥ１１の出力軸の回転をそれぞれの回転伝達機構を通じて薬指Ｄの各関節ｄ１、ｄ２及び小指Ｅの各関節ｅ１、ｅ２に伝達して、薬指Ｄの各関節ｄ１、ｄ２及び小指Ｅの各関節ｅ１、ｅ２を回転させ、図１０に示す様に薬指Ｄ及び小指Ｅを屈伸させる。

従って、薬指Ｄ及び小指Ｅは、１個の薬指小指モータＤＥ１１により薬指Ｄの各関節ｄ１、ｄ２及び小指Ｅの各関節ｅ１、ｅ２を回転されるものであり、自由度１を有する。

この様な多自由度多指ハンドには、合計で１１個のモータが搭載され、このハンドの総自由度が１１である。

ここで、メインフレーム１０１上側には、親指モータＡ１１、人差し指モータＢ１１、及び２個の中指モータＣ１１、Ｃ１２を配置している。また、メインフレーム１０１下側には、人差し指フレーム１０３の各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、及び薬指小指モータＤＥ１１を配置している。更に、メインフレーム１０１から下方に離間している親指フレーム１０２には、各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５を配置している。従って、多自由度多指ハンドの１１個のモータは、メインフレーム１０１上側、メインフレーム１０１下側、メインフレーム１０１から下方に離間している親指フレーム１０２に分けて配置されている。すなわち、多自由度多指ハンドの１１個のモータが３層に分けて配置されている。これにより、多自由度多指ハンドの全てのモータを該ハンドの手の平に集約させながらも、手の平のサイズを抑えることができる。

また、メインフレーム１０１上側に、親指モータＡ１１、人差し指モータＢ１１、及び２個の中指モータＣ１１、Ｃ１２等を固定配置し、メインフレーム１０１下側に、人差し指フレーム１０３及び親指フレーム１０２等を回転可能に支持している。つまり、メインフレーム１０１上側と下側に固定部品と可動部品を振り分けて配置している。このため、可動部品が固定部品に干渉することはなく、干渉防止のための余分な空間を設ける必要がない。これによっても、多自由度多指ハンドの小型化が可能になる。

尚、メインフレーム１０１上側に、人差し指フレーム１０３及び親指フレーム１０２等の可動部品を配置し、メインフレーム１０１下側に、親指モータＡ１１、人差し指モータＢ１１、及び２個の中指モータＣ１１、Ｃ１２等の固定部品を配置しても構わない。

また、指先には大きな力を必用とせず、指先の関節を駆動するモータを小さくしても構わないので、親指Ａの関節ａ４を回転させるモータを該親指Ａの各関節ａ３とａ４間に内蔵したり、人差し指Ｂの関節ｂ４を回転させるモータを該人差し指Ｂの関節ｂ３とｂ４間に内蔵しても良い。

次に、親指Ａ、人差し指Ｂ、中指Ｃ、薬指Ｄ、及び小指Ｅに係わる構成を詳細に説明する。

まず、図１乃至図４、図５及び図６、図１１〜図１９等を参照しつつ、親指Ａに係わる構成を説明する。

親指Ａは、図６に示す様に親指フレーム１０２、中空の各指胴部Ａ２１、Ａ２２、及び中空の指先部Ａ２３を有しており、関節ａ１に対応する軸Ａ２４により親指フレーム１０２をメインフレーム１０１に対して回転自在に支持し、関節ａ２に対応する軸Ａ２５により指胴部Ａ２１を親指フレーム１０２に対して回転自在に支持し、関節ａ３に対応する軸Ａ２６により指胴部Ａ２２を指胴部Ａ２１に対して回転自在に支持し、関節ａ４に対応する軸Ａ２７により指先部Ａ２３を指胴部Ａ２２に対して回転自在に支持している。

尚、図６においては、後で述べる軸Ａ２５のアイドラープーリやワイヤー等を省略している。

図１１は、親指フレーム１０２とメインフレーム１０１との連結箇所を部分的に破断して示す図である。また、図１２は、図１１のＦ−Ｆに沿う縦断面図である。図１１及び図１２に示す様に関節ａ１に対応する軸Ａ２４は、親指フレーム１０２に接続固定されて、メインフレーム１０１側で回転自在に軸支され、また回転角度センサＡ６１の検出軸に接続され、更にスクリューナット部Ａ１２のヨークＡ３２に接続固定されている。

スクリューナット部Ａ１２では、スクリューＡ３３の両端を回転自在に軸支して、スクリューＡ３３の一端にギヤＡ３４を固定し、このギヤＡ３４を親指モータＡ１１の出力軸のギヤＡ３５に歯合させている。また、ナットＡ３６をスクリューＡ３３に螺合させてから、ナットＡ３６の側面に板片Ａ３７を当接して、ナットＡ３６の回転を禁止し、この状態でナットＡ３６の突起Ａ３８をヨークＡ３２の長孔Ａ３９に差し入れている。

親指モータＡ１１の出力軸が回転すると、各ギヤＡ３４、３５が回転して、スクリューＡ３３が回転し、回転を禁止されたナットＡ３６がスクリューＡ３３に沿って移動し、ヨークＡ３２の長孔Ａ３９がナットＡ３６の突起Ａ３８に追従移動して、ヨークＡ３２が親指フレーム１０２の軸Ａ２４と共に回転し、親指フレーム１０２も回転し、親指Ａが関節ａ１周りで手の平に対して平行回転する。回転角度センサＡ６１は、親指フレーム１０２の軸Ａ２４の回転角度、つまり手の平に対する親指Ａの平行回転角度を検出する。例えば、親指Ａの平行回転角度の目標値を設定し、回転角度センサＡ６１により検出された親指Ａの平行回転角度が目標値となる様に親指モータＡ１１により親指Ａを回転させる。

図１３は、親指フレーム１０２上の各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５、及び各指胴部Ａ２１、Ａ２２、及び指先部Ａ２３等を部分的に破断して示す横断面図である。図１３に示す様に親指フレーム１０２には、関節ａ２に対応する軸Ａ２５を支持するための一対の支持片１０２ａを突設している。軸Ａ２５には、該軸Ａ２５と共に回転する従動プーリＡ４１を接続固定し、各アイドラープーリＡ４２、Ａ４３を該軸Ａ２５並びに従動プーリＡ４１に対して回転自在に支持し、また回転角度センサＡ６２の検出軸を接続している。従動プーリＡ４１には、指胴部Ａ２１の連結片Ａ４４を接続固定しているので、指胴部Ａ２１が関節ａ２周りで従動プーリＡ４１と共に回転する。

また、指胴部Ａ２１の先端側で関節ａ３に対応する軸Ａ２６を支持している。軸Ａ２６には、該軸Ａ２６と共に回転する従動プーリＡ４５を接続固定し、アイドラープーリＡ４６を該軸Ａ２６並びに従動プーリＡ４５に対して回転自在に支持し、また回転角度センサＡ６３の検出軸を接続している。従動プーリＡ４５には、指胴部Ａ２２の連結片Ａ４７を接続固定しているので、指胴部Ａ２２が従動プーリＡ４５と共に回転する。

更に、指胴部Ａ２２の先端側で関節ａ４に対応する軸Ａ２７を支持している。軸Ａ２７には、該軸Ａ２７と共に回転する従動プーリＡ４８を接続固定し、また回転角度センサＡ６４の検出軸を接続している。従動プーリＡ４８には、指先部Ａ２３の連結片Ａ４９を接続固定しているので、指先部Ａ２３が従動プーリＡ４９と共に回転する。

図１４は、親指フレーム１０２上の各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５、及び指胴部Ａ２１等を示す側面図である。図１３及び図１４に示す様に親指モータＡ１３の出力軸のモータプーリＡ５１と軸Ａ２５の従動プーリＡ４１には、２本のワイヤーＡ５２を張架している。

図１５は、張架された状態の各ワイヤーＡ５２の形状を示す斜視図である。図１５に示す様に各ワイヤーＡ５２は、各プーリＡ５１、Ａ４１間で交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＡ５１に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＡ４１に固定されている。

親指モータＡ１３の出力軸が回転すると、モータプーリＡ５１が回転し、このモータプーリＡ５１の回転が各ワイヤーＡ５２を介して従動プーリＡ４１に伝達され、従動プーリＡ４１が軸Ａ２５及び連結片Ａ４４と共に回転し、指胴部Ａ２１が関節ａ２周りで回転する。このとき、回転角度センサＡ６２（図１３に示す）は、軸Ａ２５（関節ａ２）の回転角度を検出する。例えば、関節ａ２の回転角度の目標値を設定し、回転角度センサＡ６２により検出された関節ａ２の回転角度が目標値となる様に親指モータＡ１３により関節ａ２を回転させる。

図１６は、親指フレーム１０２上の各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５、及び各指胴部Ａ２１、Ａ２２等を部分的に破断して示す側面図である。図１３及び図１６に示す様に親指モータＡ１４の出力軸のモータプーリＡ５３と、軸Ａ２５のアイドラープーリＡ４２と、軸Ａ２６の従動プーリＡ４５には、２本のワイヤーＡ５４を張架しており、各ワイヤーＡ５４を中空の指胴部Ａ２１に通している。

図１７は、張架された状態の各ワイヤーＡ５４の形状を示す斜視図である。図１７に示す様に各ワイヤーＡ５４は、各プーリＡ５３、Ａ４２間で交差され、各プーリＡ４２、Ａ４５間でも交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＡ５３に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＡ４５に固定されている。

親指モータＡ１４の出力軸が回転すると、モータプーリＡ５３が回転し、このモータプーリＡ５３の回転が各ワイヤーＡ５４を介してアイドラープーリＡ４２及び従動プーリＡ４５に伝達され、アイドラープーリＡ４２が空転し、従動プーリＡ４５が軸Ａ２６及び連結片Ａ４７と共に回転し、指胴部Ａ２２が関節ａ３周りで回転する。このとき、回転角度センサＡ６３（図１３に示す）は、軸Ａ２６（関節ａ３）の回転角度を検出する。この回転角度センサＡ６３により検出された関節ａ３の回転角度が目標値となる様に親指モータＡ１４により関節ａ３を回転させる。

図１８は、親指フレーム１０２上の各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５、及び各指胴部Ａ２１、Ａ２２、指先部Ａ２３等を部分的に破断して示す側面図である。図１３及び図１８に示す様に親指モータＡ１５の出力軸のモータプーリＡ５５と、軸Ａ２５のアイドラープーリＡ４３と、軸Ａ２６のアイドラープーリＡ４６と、軸Ａ２７の従動プーリＡ４８には、２本のワイヤーＡ５６を張架しており、各ワイヤーＡ５６を中空の各指胴部Ａ２１、Ａ２２に通している。

図１９は、張架された状態の各ワイヤーＡ５６の形状を示す斜視図である。図１９に示す様に各ワイヤーＡ５６は、各プーリＡ５５、Ａ４３間で交差され、各プーリＡ４３、Ａ４６間及び各プーリＡ４６、Ａ４８間でもそれぞれ交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＡ５５に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＡ４８に固定されている。

親指モータＡ１５の出力軸が回転すると、モータプーリＡ５５が回転し、このモータプーリＡ５５の回転が各ワイヤーＡ５６を介してアイドラープーリＡ４３、アイドラープーリＡ４６、及び従動プーリＡ４８に伝達され、各アイドラープーリＡ４３、Ａ４６が空転し、従動プーリＡ４８が軸Ａ２７及び連結片Ａ４９と共に回転し、指先部Ａ２３が関節ａ４周りで回転する。このとき、回転角度センサＡ６４（図１３に示す）は、軸Ａ２７（関節ａ４）の回転角度を検出する。この回転角度センサＡ６４により検出された関節ａ４の回転角度が目標値となる様に親指モータＡ１５により関節ａ４を回転させる。

この様な親指Ａに係わる構成においては、親指Ａ及び各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５を搭載した親指フレーム１０２をメインフレーム１０１側で回転自在に支持して、この親指フレーム１０２をメインフレーム１０１側の親指モータＡ１１及びスクリューナット部Ａ１２により回転させている。このため、親指Ａが親指フレーム１０２と共に回転されても、親指Ａの各プーリと各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５のモータプーリＡ５１、Ａ５３、Ａ５５間の位置関係が変わらず、各ワイヤーＡ５２、Ａ５４、Ａ５６のパス長も変わらず、各ワイヤーＡ５２、Ａ５４、Ａ５６の張力を一定に維持することができ、常に、親指Ａの各関節ａ２〜ａ４を滑らかに回転させて、親指Ａを滑らかに屈伸させることができる。すなわち、親指Ａの自由度を４に設定しながらも、親指Ａの各関節ａ２〜ａ４を回転させるための各ワイヤーＡ５２、Ａ５４、Ａ５６のパス長を一定に維持して、親指Ａを滑らかに屈伸させることができる。

また、各回転角度センサＡ６２〜Ａ６４のリード線（図示せず）も、各ワイヤーと同様に、親指Ａの各関節ａ２〜ａ４を経由するので、該各リード線のパス長も一定に維持することができ、該各リード線が短くなって、それらの引き回しが容易になり、該各リード線のストレスを抑えて、該各リード線の断線の発生確率を抑えることができる。

更に、親指Ａの先端周りや腹に触覚センサを配置して、触覚センサの各リード線を親指Ａの各関節ａ２〜ａ４を経由させる場合も、該各リード線のパス長を一定に維持することができ、該各リード線の引き回しが容易になり、該各リード線のストレスを抑えて、該各リード線の断線の発生確率を抑えることができる。

次に、図１乃至図４、図７及び図８、図２０〜図２８等を参照しつつ、人差し指Ｂに係わる構成を説明する。

人差し指Ｂは、図８に示す様に人差し指フレーム１０３、中空の各指胴部Ｂ２１、Ｂ２２、及び中空の指先部Ｂ２３を有しており、関節ｂ１に対応する軸Ｂ２４により人差し指フレーム１０３をメインフレーム１０１に対して回転自在に支持し、関節ｂ２に対応する軸Ｂ２５により指胴部Ｂ２１を人差し指フレーム１０３に対して回転自在に支持し、関節ｂ３に対応する軸Ｂ２６により指胴部Ｂ２２を指胴部Ｂ２１に対して回転自在に支持し、関節ｂ４に対応する軸Ｂ２７により指先部Ｂ２３を指胴部Ｂ２２に対して回転自在に支持している。

尚、図８においては、後で述べる軸Ｂ２５のアイドラープーリやワイヤー等を省略している。

図２０は、人差し指フレーム１０３とメインフレーム１０１との連結箇所を部分的に破断して示す図である。また、図２１は、図２０のＦ−Ｆに沿う縦断面図である。図２０及び図２１に示す様に関節ｂ１に対応する軸Ｂ２４は、人差し指フレーム１０３に接続固定されて、メインフレーム１０１側で回転自在に軸支され、また回転角度センサＢ６１の検出軸に接続され、更に人差し指フレーム１０３を介してスクリューナット部Ｂ１２のヨークＢ３２に接続固定されている。

スクリューナット部Ｂ１２では、スクリューＢ３３の両端を回転自在に軸支して、スクリューＢ３３の一端を人差し指モータＢ１１の出力軸に接続している。また、ナットＢ３６をスクリューＢ３３に螺合させてから、ナットＢ３６の側面に板片Ｂ３７を当接して、ナットＢ３６の回転を禁止し、この状態でナットＢ３６の突起Ｂ３８をヨークＢ３２の長孔Ｂ３９に差し入れている。

人差し指モータＢ１１の出力軸が回転すると、スクリューＢ３３が回転し、回転を禁止されたナットＢ３６がスクリューＢ３３に沿って移動し、ヨークＢ３２の長孔Ｂ３９がナットＢ３６の突起Ｂ３８に追従移動して、ヨークＢ３２が人差し指フレーム１０３の軸Ｂ２４と共に回転し、人差し指フレーム１０３も回転し、人差し指Ｂが関節ｂ１周りで手の平に対して平行回転する。このとき、回転角度センサＢ３１は、人差し指フレーム１０３の軸Ｂ２４の回転角度、つまり手の平に対する人差し指Ｂの平行回転角度を検出する。この回転角度センサＢ６１により検出された人差し指Ｂの平行回転角度が目標値となる様に人差し指モータＢ１１により人差し指Ｂを回転させる。

図２２は、人差し指フレーム１０３上の各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、及び各指胴部Ｂ２１、Ｂ２２、及び指先部Ｂ２３等を部分的に破断して示す図である。図２２に示す様に人差し指フレーム１０３には、関節ｂ２に対応する軸Ｂ２５を支持するための一対の支持片１０３ａを突設している。軸Ｂ２５には、該軸Ｂ２５と共に回転する従動プーリＢ４１を接続固定し、各アイドラープーリＢ４２、Ｂ４３を該軸Ｂ２５並びに従動プーリＢ４１に対して回転自在に支持し、また回転角度センサＢ６２の検出軸を接続している。従動プーリＢ４１には、指胴部Ｂ２１の連結片Ｂ４４を接続固定しているので、指胴部Ｂ２１が関節ｂ２周りで従動プーリＢ４１と共に回転する。

また、指胴部Ｂ２１の先端側で関節ｂ３に対応する軸Ｂ２６を支持している。軸Ｂ２６には、該軸Ｂ２６と共に回転する従動プーリＢ４５を接続固定し、アイドラープーリＢ４６を該軸Ｂ２６並びに従動プーリＢ４５に対して回転自在に支持し、また回転角度センサＢ６３の検出軸を接続している。従動プーリＢ４５には、指胴部Ｂ２２の連結片Ｂ４７を接続固定しているので、指胴部Ｂ２２が関節ｂ３周りで従動プーリＢ４５と共に回転する。

更に、指胴部Ｂ２２の先端側で関節ｂ４に対応する軸Ｂ２７を支持している。軸Ｂ２７には、該軸Ｂ２７と共に回転する従動プーリＢ４８を接続固定し、また回転角度センサＢ６４の検出軸を接続している。従動プーリＢ４８には、指先部Ｂ２３の連結片Ｂ４９を接続固定しているので、指先部Ｂ２３が関節ｂ４周りで従動プーリＢ４８と共に回転する。

尚、人差し指フレーム１０３の一対の支持片１０３ｂにより支持された軸１０３ｃは、各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５と同一高さに３個のアイドラープーリＢ４０を回転自在に軸支している。

図２３は、人差し指フレーム１０３上の各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、及び指胴部Ｂ２１等を示す側面図である。図２２及び図２３に示す様に人差し指モータＢ１３の出力軸のモータプーリＢ５１と、アイドラープーリＢ４０と、軸Ｂ２５の従動プーリＢ４１には、２本のワイヤーＢ５２を張架している。

図２４は、張架された状態の各ワイヤーＢ５２の形状を示す斜視図である。図２４に示す様に各ワイヤーＢ５２は、各プーリＢ５１、Ｂ４０間で交差され、各プーリＢ４０、Ｂ４１間でも交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＢ５１に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＢ４１に固定されている。

人差し指モータＢ１３の出力軸が回転すると、モータプーリＢ５１が回転し、このモータプーリＢ５１の回転が各ワイヤーＢ５２を介してアイドラープーリＢ４０及び従動プーリＡ４１に伝達され、アイドラープーリＢ４０が空転し、従動プーリＢ４１が軸Ｂ２５及び連結片Ｂ４４と共に回転し、指胴部Ｂ２１が関節ｂ２周りで回転する。このとき、回転角度センサＢ６２（図２２に示す）は、軸Ｂ２５（関節ｂ２）の回転角度を検出する。この回転角度センサＢ６２により検出された関節ｂ２の回転角度が目標値となる様に親指モータＢ１３により関節ｂ２を回転させる。

図２５は、人差し指フレーム１０３上の各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、及び各指胴部Ｂ２１、Ｂ２２等を部分的に破断して示す側面図である。図２２及び図２５に示す様に人差し指モータＢ１４の出力軸のモータプーリＢ５３と、アイドラープーリＢ４０と、軸Ｂ２５のアイドラープーリＢ４２と、軸Ｂ２６の従動プーリＢ４５には、２本のワイヤーＢ５４を張架しており、各ワイヤーＢ５４を中空の指胴部Ｂ２１に通している。

図２６は、張架された状態の各ワイヤーＢ５４の形状を示す斜視図である。図２６に示す様に各ワイヤーＢ５４は、各プーリＢ５３、Ｂ４０間で交差され、各プーリＢ４０、Ｂ４２間及び各プーリＢ４２、Ｂ４５間でも交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＢ５３に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＢ４５に固定されている。

人差し指モータＢ１４の出力軸が回転すると、モータプーリＢ５３が回転し、このモータプーリＢ５３の回転が各ワイヤーＢ５４を介してアイドラープーリＢ４０、アイドラープーリＢ４２、及び従動プーリＢ４５に伝達され、各アイドラープーリＢ４０、Ｂ４２が空転し、従動プーリＢ４５が軸Ｂ２６及び連結片Ｂ４７と共に回転し、指胴部Ｂ２２が関節ｂ３周りで回転する。このとき、回転角度センサＢ６３（図２２に示す）は、軸Ｂ２６（関節ｂ３）の回転角度を検出する。この回転角度センサＢ６３により検出された関節ｂ３の回転角度が目標値となる様に親指モータＢ１４により関節ｂ３を回転させる。

図２７は、人差し指フレーム１０３上の各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、及び各指胴部Ｂ２１、Ｂ２２、指先部Ｂ２３等を部分的に破断して示す側面図である。図２２及び図２７に示す様に人差し指モータＢ１５の出力軸のモータプーリＢ５５と、アイドラープーリＢ４０と、軸Ｂ２５のアイドラープーリＢ４３と、軸Ｂ２６のアイドラープーリＢ４６と、軸Ｂ２７の従動プーリＢ４８には、２本のワイヤーＢ５６を張架しており、各ワイヤーＢ５６を中空の各指胴部Ｂ２１、Ｂ２２に通している。

図２８は、張架された状態の各ワイヤーＢ５６の形状を示す斜視図である。図２８に示す様に各ワイヤーＢ５６は、各プーリＢ５５、Ｂ４０間で交差され、各プーリＢ４０、Ｂ４３間、各プーリＢ４３、Ｂ４６間、及び各プーリＢ４６、Ｂ４８間でもそれぞれ交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＢ５５に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＢ４８に固定されている。

人差し指モータＢ１５の出力軸が回転すると、モータプーリＢ５５が回転し、このモータプーリＢ５５の回転が各ワイヤーＢ５６を介してアイドラープーリＢ４０、アイドラープーリＢ４３、アイドラープーリＢ４６、及び従動プーリＢ４８に伝達され、各アイドラープーリＢ４０、Ｂ４３、Ｂ４６が空転し、従動プーリＢ４８が軸Ｂ２７及び連結片Ｂ４９と共に回転し、指先部Ｂ２３が関節ｂ４周りで回転する。このとき、回転角度センサＢ６４（図２２に示す）は、軸Ｂ２７（関節ｂ４）の回転角度を検出する。この回転角度センサＢ６４より検出された関節ｂ４の回転角度が目標値となる様に親指モータＢ１５により関節ｂ３を回転させる。

この様な人差し指Ｂに係わる構成においては、人差し指Ｂ及び各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５を搭載した人差し指フレーム１０３をメインフレーム１０１側で回転自在に支持して、この人差し指フレーム１０３をメインフレーム１０１側の人差し指モータＢ１１及びスクリューナット部Ｂ１２により回転させている。このため、人差し指Ｂが人差し指フレーム１０３と共に回転されても、人差し指Ｂの各プーリと各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５のモータプーリＢ５１、Ｂ５３、Ｂ５５間の位置関係が変わらず、各ワイヤーＢ５２、Ｂ５４、Ｂ５６のパス長も変わらず、各ワイヤーＢ５２、Ｂ５４、Ｂ５６の張力を一定に維持することができ、常に、人差し指Ｂの各関節ｂ２〜ｂ４を滑らかに回転させて、人差し指Ｂを滑らかに屈伸させることができる。すなわち、人差し指Ｂの自由度を４に設定しながらも、人差し指Ｂの各関節ｂ２〜ｂ４を回転させるための各ワイヤーＢ５２、Ｂ５４、Ｂ５６のパス長を一定に維持して、人差し指Ｂを滑らかに屈伸させることができる。

また、各回転角度センサＢ６２〜Ｂ６４のリード線（図示せず）も、各ワイヤーと同様に、人差し指Ｂの各関節ｂ２〜ｂ４を経由するので、該各リード線のパス長も一定に維持することができ、該各リード線の引き回しが容易になり、該各リード線のストレスを抑えて、該各リード線の断線の発生確率を抑えることができる。

更に、人差し指Ｂの先端周りや腹に触覚センサを配置して、触覚センサの各リード線を人差し指Ｂの各関節ｂ２〜ｂ４を経由させる場合も、該各リード線のパス長を一定に維持することができ、該各リード線が短くなって、それらの引き回しが容易になり、該各リード線のストレスを抑えて、該各リード線の断線の発生確率を抑えることができる。

次に、図１乃至図４、図９、図２９〜図３５等を参照しつつ、中指Ｃに係わる構成を説明する。

中指Ｃは、図９に示す様に中空の各指胴部Ｃ２１、Ｃ２２、及び中空の指先部Ｃ２３を有しており、関節ｃ１に対応する軸Ｃ２４により指胴部Ｃ２１をメインフレーム１０１に対して回転自在に支持し、関節ｃ２に対応する軸Ｃ２５により指胴部Ｃ２２を指胴部Ｃ２１に対して回転自在に支持し、関節ｃ３に対応する軸Ｃ２６により指先部Ｃ２３を指胴部Ｃ２２に対して回転自在に支持している。

尚、図９においては、後で述べる軸Ｃ２４のアイドラープーリやワイヤー等を省略している。

図２９は、メインフレーム１０１上の各中指モータＣ１１、Ｃ１２、及び各指胴部Ｃ２１、Ｃ２２、及び指先部Ｃ２３等を部分的に破断して示す図である。図２８に示す様にメインフレーム１０１には、関節ｃ１に対応する軸Ｃ２４を支持するための一対の支持片１０１ａを突設している。軸Ｃ２４には、該軸Ｃ２４と共に回転する従動プーリＣ３１を接続固定し、アイドラープーリＣ３２を該軸Ｃ２４並びに従動プーリＣ３１に対して回転自在に支持し、また回転角度センサＣ５１の検出軸を接続している。従動プーリＣ３１には、指胴部Ｃ２１の連結片Ｃ３３を接続固定しているので、指胴部Ｃ２１が関節ｃ１周りで従動プーリＣ３１と共に回転する。

また、指胴部Ｃ２１の先端側で関節ｃ２に対応する軸Ｃ２５を支持している。軸Ｃ２５には、該軸Ｃ２５と共に回転する従動プーリＣ３４及び動力伝達プーリＣ３５を接続固定し、また回転角度センサＣ５２の検出軸を接続している。従動プーリＣ３４には、指胴部Ｃ２２の連結片Ｃ３６を接続固定しているので、指胴部Ｃ２２が関節ｃ２周りで従動プーリＣ３４と共に回転する。

更に、指胴部Ｃ２２の先端側で関節ｃ３対応する軸Ｃ２６を支持している。軸Ｃ２６には、該軸Ｃ２６と共に回転する従動プーリＣ３７を接続固定している。従動プーリＣ３７には、指先部Ｃ２３の連結片Ｃ３８を接続固定しているので、指先部Ｃ２３が関節ｃ３周りで従動プーリＣ３７と共に回転する。

図３０は、メインフレーム１０１上の各中指モータＣ１１、Ｃ１２、及び指胴部Ｃ２１等を示す側面図である。図２９及び図３０に示す様に中指モータＣ１１の出力軸のモータプーリＣ４１と軸Ｃ２４の従動プーリＣ３１には、２本のワイヤーＣ４２を張架している。

図３１は、張架された状態の各ワイヤーＣ４２の形状を示す斜視図である。図３１に示す様に各ワイヤーＣ４２は、各プーリＣ３１、Ｃ４１間で交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＣ４１に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＣ３１に固定されている。

中指モータＣ１１の出力軸が回転すると、モータプーリＣ４１が回転し、このモータプーリＣ４１の回転が各ワイヤーＣ４２を介して従動プーリＣ３１に伝達され、従動プーリＣ３１が軸Ｃ２４及び連結片Ｃ３３と共に回転し、指胴部Ｃ２１が関節ｃ１周りで回転する。このとき、回転角度センサＣ５１（図２９に示す）は、軸Ｃ２４（関節ｃ１）の回転角度を検出する。この回転角度センサＣ５１により検出された関節ｃ１の回転角度が目標値となる様に中指モータＣ１１により関節ｃ１を回転させる。

図３２は、中指フレーム１０１上の各中指モータＣ１１、Ｃ１２、及び各指胴部Ｃ２１、Ｃ２２等を部分的に破断して示す側面図である。図２９及び図３２に示す様に中指モータＣ１２の出力軸のモータプーリＣ４３と、軸Ｃ２４のアイドラープーリＣ３２と、軸Ｃ２５の従動プーリＣ３４には、２本のワイヤーＣ４４を張架しており、各ワイヤーＣ４４を中空の指胴部Ｃ２１に通している。

図３３は、張架された状態の各ワイヤーＣ４４の形状を示す斜視図である。図３３に示す様に各ワイヤーＣ４４は、各プーリＣ４３、Ｃ３２間で交差され、各プーリＣ３２、Ｃ３４間でも交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＣ４３に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＣ３４に固定されている。

中指モータＣ１２の出力軸が回転すると、モータプーリＣ４３が回転し、このモータプーリＣ４３の回転が各ワイヤーＣ４４を介してアイドラープーリＣ３２及び従動プーリＣ３４に伝達され、アイドラープーリＣ３２が空転し、従動プーリＣ３４が軸Ｃ２５及び連結片Ｃ３６と共に回転し、指胴部Ｃ２２が関節ｃ２周りで回転する。このとき、回転角度センサＣ５２（図２９に示す）は、軸Ｃ２５（関節ｃ２）の回転角度を検出する。この回転角度センサＣ５２により検出された関節ｃ２の回転角度が目標値となる様に中指モータＣ１２により関節ｃ２を回転させる。

図３４は、各指胴部Ｃ２１、Ｃ２２、及び指先部Ｃ２３等を部分的に破断して示す側面図である。図２９及び図３４に示す様に軸Ｃ２５の動力伝達プーリＣ３５と、軸Ｃ２６の従動プーリＣ３７には、２本のワイヤーＣ４５を張架しており、各ワイヤーＣ４５を中空の指胴部Ｃ２２に通している。

図３５は、張架された状態の各ワイヤーＣ４５の形状を示す斜視図である。図３５に示す様に各ワイヤーＣ４５は、各プーリＣ３５、Ｃ３７間で交差されて張架され、それらの一端Ｐ１を動力伝達プーリＣ３５に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＣ３７に固定されている。

先に述べた様に中指モータＣ１２の出力軸が回転して、従動プーリＣ３４が軸Ｃ２５と共に回転すると、動力伝達プーリＣ３５も軸Ｃ２５と共に回転し、この動力伝達プーリＣ３５の回転が各ワイヤーＣ４５を介して従動プーリＣ３７に伝達されて、従動プーリＣ３７が軸Ｃ２６及び連結片Ｃ３８と共に回転し、指先部Ｃ２３が関節ｃ３周りで回転する。

この様な中指Ｃに係わる構成においては、中指Ｃの各プーリＣ３１、Ｃ３２、Ｃ３４と各中指モータＣ１１、Ｃ１２のモータプーリＣ４１、Ｃ４３間の位置関係が変わらず、各ワイヤーＣ４２、Ｃ４４のパス長も変わらず、各ワイヤーＣ４２、Ｃ４４の張力を一定に維持することができ、常に、中指Ｃの各関節ｃ１、ｃ２を滑らかに回転させて、中指Ｃを滑らかに屈伸させることができる。

また、各回転角度センサＣ５１、Ｃ５２のリード線（図示せず）も、各ワイヤーと同様に、中指Ｃの各関節ｃ１、ｃ２を経由するので、該各リード線のパス長も一定に維持することができ、該各リード線の引き回しが容易になり、該各リード線のストレスを抑えて、該各リード線の断線の発生確率を抑えることができる。

更に、中指Ｃの先端周りや腹に触覚センサを配置して、触覚センサの各リード線を中指Ｃの各関節ｃ１、ｃ２を経由させる場合も、該各リード線のパス長を一定に維持することができ、該各リード線の引き回しが容易になり、該各リード線のストレスを抑えて、該各リード線の断線の発生確率を抑えることができる。

次に、図１乃至図４、図１０、図３６〜図４０等を参照しつつ、薬指Ｄ及び小指Ｅに係わる構成を説明する。

薬指Ｄは、図１０に示す様に中空の各指胴部Ｄ２１、Ｄ２２、及び中空の指先部Ｄ２３を有しており、関節ｄ１に対応する軸ＤＥ２４により指胴部Ｄ２１をメインフレーム１０１に対して回転自在に支持し、関節ｄ２に対応する軸Ｄ２５により指胴部Ｄ２２を指胴部Ｄ２１に対して回転自在に支持し、関節ｄ３に対応する軸Ｄ２６により指先部Ｄ２３を指胴部Ｄ２２に対して回転自在に支持している。同様に、小指Ｅも、図１０に示す様に中空の各指胴部Ｅ２１、Ｅ２２、及び中空の指先部Ｅ２３と、関節ｅ１に対応する軸ＤＥ２４、関節ｅ２に対応する軸Ｅ２５、関節ｅ３に対応する軸ＤＥ２６を有している。

尚、図１０においては、後で述べる軸ＤＥ２４のアイドラープーリやワイヤー等を省略している。

図３６は、メインフレーム１０１上の薬指小指モータＤＥ１１の周辺を部分的に破断して示す横断面図である。また、図３７は、図３６のＦ−Ｆに沿う縦断面図である。図３６及び図３７に示す様にメインフレーム１０１には、各関節ｄ１、ｅ１に対応する軸ＤＥ２４を回転自在に軸支するための一対の支持片１０１ｃを突設している。軸ＤＥ２４には、ギヤＤＥ３１を固定支持し、また一対のプーリＤ３２、Ｅ３２を回転自在に通して、各プーリＤ３２、Ｅ３２をそれぞれの支持片１０１ｃに固定している。ギヤボックスＤＥ３２は、ギヤＤＥ３３、一対のベベルギヤＤＥ３４、及び一対のギヤＤＥ３５等を歯合させたものであり、各ギヤＤＥ３５の一方を薬指小指モータＤＥ１１の出力軸に接続して、この出力軸の回転をギヤＤＥ３３に伝達し、このギヤＤＥ３３に歯合されるギヤＤＥ３１を回転させる。

図３８は、メインフレーム１０１上の軸ＤＥ２４、各指胴部Ｄ２１、Ｄ２２、指先部Ｄ２３、各指胴部Ｅ２１、Ｅ２２、指先部Ｅ２３等を部分的に破断して示す図である。図３８に示す様に軸ＤＥ２４のギヤＤＥ３１には、各指胴部Ｄ２１、Ｅ２１の連結片Ｄ３３、Ｅ３３を接続固定している。このため、各指胴部Ｄ２１、Ｅ２１が各関節ｄ１、ｅ１周りでギヤＤＥ３１と共に回転する。

また、指胴部Ｄ２１の先端側で関節ｄ２に対応する軸Ｄ２５を支持している。軸Ｄ２５には、該軸Ｄ２５と共に回転する従動プーリＤ３４を接続固定し、また回転角度センサＤＥ４１の検出軸を接続している。従動プーリＤ３４には、指胴部Ｄ２２の連結片Ｄ３５を接続固定しているので、指胴部Ｄ２２が関節ｄ２周りで従動プーリＤ３４と共に回転する。

同様に、指胴部Ｅ２１の先端側で関節ｅ２に対応する軸Ｅ２５を支持している。軸Ｅ２５には、該軸Ｅ２５と共に回転する従動プーリＥ３４を接続固定している。従動プーリＥ３４には、指胴部Ｅ２２の連結片Ｅ３５を接続固定しているので、指胴部Ｅ２２が関節ｅ２周りで従動プーリＥ３４と共に回転する。

図３９は、各指胴部Ｄ２１、Ｄ２２を部分的に破断して示す側面図である。図３８及び図３９に示す様に軸ＤＥ２４のプーリＤ３２と軸Ｄ２５の従動プーリＤ３４には、２本のワイヤーＤ３６を張架している。

図４０は、張架された状態の各ワイヤーＤ３６の形状を示す斜視図である。図４０に示す様に各ワイヤーＤ３６は、各プーリＤ３２、Ｄ３４間で交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をプーリＤ３２に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＤ３４に固定されている。

薬指小指モータＤＥ１１の出力軸が回転すると、この出力軸の回転がギヤボックスＤＥ３２を介してギヤＤＥ３１に伝達されて、ギヤＤＥ３１が回転し、指胴部Ｄ２１も関節ｄ１周りで回転する。このとき、回転角度センサＤＥ４１（図３８に示す）は、軸ＤＥ２４（関節ｄ１）の回転角度を検出する。この回転角度センサＤＥ４１により検出された関節ｄ１の回転角度が目標値となる様に薬指小指モータＤＥ１１により関節ｄ１を回転させる。

また、関節ｄ１周りの指胴部Ｄ２１の回転に伴って、各ワイヤーＤ３５が軸ＤＥ２４周りを周回するものの、支持片１０１ｃに固定されたプーリＤ３２が回転しないことことから、各ワイヤーＤ３６がプーリＤ３２から繰り出されたり引き込まれて、従動プーリＤ３４が軸Ｄ２５及び連結片Ｄ３５と共に回転し、指胴部Ｄ２２が関節ｄ２周りで回転する。従って、各指胴部Ｄ２１、Ｄ２２が同時に回転する。

また、各指胴部Ｅ２１、Ｅ２２、及び指先部Ｅ２３についても、各指胴部Ｄ２１、Ｄ２２、及び指先部Ｄ２３と同様に、軸ＤＥ２４のプーリＥ３２と軸Ｅ２５の従動プーリＥ３４に各ワイヤーＥ３６を張架しているので、薬指小指モータＤＥ１１の出力軸が回転すると、指胴部Ｅ２１が関節ｅ１周りで回転すると共に、指胴部Ｅ２２が関節ｅ２周りで回転する。

この様な薬指Ｄ及び小指Ｅに係わる構成においては、薬指Ｄ及び小指ＥのプーリＤ３４、Ｅ３４とプーリＤ３２、Ｅ３２間の位置関係が変わらず、各ワイヤーＤ３６、Ｅ３６のパス長も変わらず、各ワイヤーＤ３６、Ｅ３６の張力を一定に維持することができ、常に、薬指Ｄ及び小指Ｅの各関節ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２を滑らかに回転させて、薬指Ｄ及び小指Ｅを滑らかに屈伸させることができる。

また、薬指Ｄ及び小指Ｅの先端周りや腹に触覚センサを配置して、触覚センサの各リード線を薬指Ｄ及び小指Ｅの各関節ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２を経由させる場合も、該各リード線のパス長を一定に維持することができ、該各リード線の引き回しが容易になり、該各リード線のストレスを抑えて、該各リード線の断線の発生確率を抑えることができる。

ところで、メインフレーム１０１上の制御回路１１１は、各指Ａ〜Ｅの動きを制御するためのものであり、各指Ａ〜Ｅを動かすための１１個のモータのリード線、各指Ａ〜Ｅの各関節の回転角度を検出するための１１個の回転角度センサのリード線、及び各指Ａ〜Ｅの先端や腹に設けられた各触覚センサのリード線が制御回路１１１まで引き回わされて、ここに接続されている。

制御回路１１１は、１１個のモータのリード線を通じて、該各モータを駆動制御したり、１１個の回転角度センサのリード線を通じて、各関節の回転角度を検出したり、各触覚センサのリード線を通じて、各指Ａ〜Ｅによる対象物の把持力を検出する。そして、制御回路１１１は、先に述べた様に各指別に、指の各関節の回転角度の目標値を設定し、各回転角度センサにより検出された各関節の回転角度がそれぞれの目標値となる様に各モータにより各関節を回転させる。また、各指Ａ〜Ｅによる対象物の把持に際し、制御回路１１１は、各触覚センサにより検出された各指Ａ〜Ｅによる対象物の把持力が一定になる様に各モータにより各関節を回転させる。

この様に制御回路１１１を多自由度多指ハンドのメインフレーム１０１に搭載し、各モータのリード線、各回転角度センサのリード線、及び各触覚センサのリード線を制御回路１１１に接続し、制御回路１１１により各指Ａ〜Ｅを制御しているので、これらのリード線を、多自由度多指ハンドを支持するアーム（図示せず）を通じて外部に引き回す必要がなく、制御回路１１１の少数のラインをアームの各関節を経由して外部コンピュータ（図示せず）に接続するだけで済み、ラインの断線発生率を抑えることができる。また、制御回路１１１と外部コンピュータ（図示せず）を１個のコネクタにより接続することができ、多自由度多指ハンドをアームから外しての修繕等が簡単になり、メンテナンス性が向上する。

仮に、各モータのリード線、各回転角度センサのリード線、及び各触覚センサのリード線をそのままアームの各関節を経由して引き回すならば、それらの配線が困難であり、多自由度多指ハンド及びアームの組み立てやメンテナンスも困難になり、関節でのリード線の断線発生率も高くなり、トラブルの大きな原因となる。

この様なリード線の断線発生率は、多自由度多指ハンドの自由度が高くなって、リード線の本数が増加したり、アームの自由度が高くなって、アームの各関節の動きが複雑になる程に高くなるので、制御回路１１１を多自由度多指ハンドに搭載することの利点は大きいと言える。

また、メインフレーム１０１にモータなどが可動配置されている上に制御回路１１１を設置すると、可動配置されている部材との干渉や、干渉による制御回路１１１の破損防止のため制御回路１１１は可動配置されている部材などと十分クリアランスをあけなければならない。しかし、モータなどが固定配置されている側、本実施例ではメインフレーム１０１上側、すなわち手の甲側に制御回路１１１を配置すれば、可動配置されている部材による干渉を避けるためのクリアランスを設ける必要もなく、更に制御回路１１１上の各電子部品は、メインフレーム１０１上の親指モータＡ１１、人差し指モータＢ１１、各スクリューナット部Ａ１２、Ｂ１２、及び各中指モータＣ１１、Ｃ１２の隙間もしくは周辺の空きスペースに嵌め入れられる様に配置される。このため、制御回路１１１を含む多自由度多指ハンドの厚みを抑えることができる。

ただし、各モータのモータプーリや各指の関節のプーリから外れる様に、制御回路１１１を配置する。これにより、ワイヤーの張力調節等のときに、制御回路１１１を外す必要がなくなり、メンテナンス性が向上する。

また、制御回路１１１をフレームや各モータの金属部分に当接させる。これにより、制御回路１１１の熱をフレームや各モータに伝導して、制御回路１１１を放熱させることができ、格別の放熱用部品を用いる必要がなくなる。

更に、制御回路１１１をメインフレーム１０１上の手の甲に相当する部位に配置しているので、制御回路１１１が各指Ａ〜Ｅによる対象物の把持等の作業の障害にならずに済む。

尚、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、親指、人差し指、中指、薬指、及び小指を設定しているが、指の数を減少させても良い。この場合は、親指及び人差し指を残しておけば、手の能力を大幅に劣化させずに済む。望ましくは、３本以上が良い。これにより、人間が用いる道具等を扱うことが可能になる。

また、指の関節を回転させるために、モータ、プーリ、及びワイヤーを組み合わせて用いたが、これだけではなく、形状記憶合金や高分子材料で作られた直動式のアクチュエータを適用しても良い。

更に、触覚センサとして、力の大きさだけではなく、力の方向も検出し得るものを適用しても良い。

本発明の多自由度多指ハンドの実施例１を示す正面図である。 図１の多自由度多指ハンドを親指側から見て示す右側面図である。 図１の多自由度多指ハンドを小指側から見て示す左側面図である。 図１の多自由度多指ハンドを手の平側から見て示す背面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指の回転動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指の屈伸動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける人差し指の回転動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける人差し指の屈伸動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける中指の屈伸動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける薬指及び小指の屈伸動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレームとメインフレームとの連結箇所を部分的に破断して示す図である。 図１１のＦ−Ｆに沿う縦断面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレーム上の各親指モータ及び親指等を部分的に破断して示す横断面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレーム上の各親指モータ及び親指の１つの指胴部等を示す側面図である。 図１４の親指モータのプーリと親指の指胴部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレーム上の各親指モータ及び親指の２つの指胴部等を部分的に破断して示す側面図である。 図１６の親指モータのプーリと親指の各指胴部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレーム上の各親指モータ及び親指の各指胴部と指先部等を部分的に破断して示す側面図である。 図１８の親指モータのプーリと親指の各指胴部、指先部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける人差し指フレームとメインフレームとの連結箇所を部分的に破断して示す図である。 図２０のＦ−Ｆに沿う縦断面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける人差し指フレーム上の各人差し指モータ及び人差し指等を部分的に破断して示す横断面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける人差し指フレーム上の各人差し指モータ及び人差し指の１つの指胴部等を示す側面図である。 図２３の人差し指モータのプーリと人差し指の指胴部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける人差し指フレーム上の各人差し指モータ及び人差し指の２つの指胴部等を部分的に破断して示す側面図である。 図２５の人差し指モータのプーリと人差し指の各指胴部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける人差し指フレーム上の各人差し指モータ及び人差し指の各指胴部と指先部等を部分的に破断して示す側面図である。 図２７の人差し指モータのプーリと人差し指の各指胴部、指先部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける中指フレーム上の各中指モータ及び中指等を部分的に破断して示す横断面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける中指フレーム上の各中指モータ及び中指の１つの指胴部等を示す側面図である。 図３０の中指モータのプーリと中指の指胴部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける中指フレーム上の各中指モータ及び中指の２つの指胴部等を部分的に破断して示す側面図である。 図３２の中指モータのプーリと中指の各指胴部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける中指の各指胴部と指先部等を部分的に破断して示す側面図である。 図３４の中指の各指胴部、指先部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおけるメインフレーム上の薬指小指モータの周辺を部分的に破断して示す横断面図である。 図３６のＦ−Ｆに沿う縦断面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける薬指及び小指等を部分的に破断して示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける薬指及び小指の各指胴部と指先部等を部分的に破断して示す側面図である。 図３９の薬指及び小指の各指胴部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。

符号の説明

１０１ メインフレーム
１０２ 親指フレーム
１０３ 人差し指フレーム
Ａ 親指
Ａ１１、Ａ１３、Ａ１４、Ａ１５ 親指モータ
Ａ１２ スクリューナット部
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４ 関節
Ｂ 人差し指
Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５ 人差し指モータ
Ｂ１２ スクリューナット部
ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４ 関節
Ｃ 中指
Ｃ１１、Ｃ１２ 中指モータ
ｃ１、ｃ２、ｃ３ 関節
Ｄ 薬指
ＤＥ１１ 薬指小指モータ
ｄ１、ｄ２ 関節
Ｅ 小指
ｅ１、ｅ２ 関節

Claims (7)

1. 複数の指を駆動する複数の駆動源を手の平もしくは甲に配置し、各駆動源の駆動力をそれぞれの動力伝達機構を通じて各指に伝達する多自由度多指ハンドにおいて、
   少なくとも１本の指及び該指を駆動する少なくとも１つの駆動源は、手の平もしくは甲に対して可動状態で共に支持されて、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源により共に作動されることを特徴とする多自由度多指ハンド。
2. 手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源上に、各駆動源の制御回路を搭載したことを特徴とする請求項１に記載の多自由度多指ハンド。
3. 制御回路は、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源周辺の凹所に嵌め入れられることを特徴とする請求項２に記載の多自由度多指ハンド。
4. 少なくとも２本の指別に、指及び該指を駆動する少なくとも１つの駆動源が、手の平もしくは甲に対して可動状態で共に支持されて、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源により共に作動されることを特徴とする請求項１に記載の多自由度多指ハンド。
5. 駆動源は、モータであることを特徴とする請求項１に記載の多自由度多指ハンド。
6. 手の平もしくは甲に対して可動状態で共に支持された指及び駆動源は、手の平もしくは甲に固定支持された他の駆動源からギヤもしくはスクリューナットを通じての駆動力の伝達により共に作動されることを特徴とする請求項１に記載の多自由度多指ハンド。
7. 指の各関節は、駆動源からプーリ及びワイヤーを通じての駆動力の伝達により駆動されることを特徴とする請求項１に記載の多自由度多指ハンド。
   
   
   

Images