JP2006116667A - Articulated mechanism and robot hand - Google Patents

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JP2006116667A JP2004308518A JP2004308518A JP2006116667A JP 2006116667 A JP2006116667 A JP 2006116667A JP 2004308518 A JP2004308518 A JP 2004308518A JP 2004308518 A JP2004308518 A JP 2004308518A JP 2006116667 A JP2006116667 A JP 2006116667A
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Hiroyuki Tadano
宏之 多田野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an articulated mechanism and a robot hand, having excellent durability and ease of installation. <P>SOLUTION: This articulated mechanism includes: a plurality of frames 3a to 3c serially arranged; a plurality of joints 4a to 4c connecting the frames 3a to 3c to be tilted; a driving part 5b for generating the power for tilting the suitable frame; and a power transmission part 7 for transmitting the power generated by the driving part 5b to the suitable joint, wherein in the power transmitting part 7, the power transmission element between the joints is composed of gears. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、屈伸可能な多関節機構、ならびに物体を把持可能とするロボットハンドに関する。   The present invention relates to a multi-joint mechanism that can bend and stretch, and a robot hand that can grip an object.

一般的に、ロボットハンドにおいて、人の手に近似した多様な動きを実現して物体を操りやすくするには、多数の関節つまり自由度が必要である。このロボットハンドの指機構は、多数の関節を有し、モーター等の駆動部で発生する動力をワイヤーで各関節に伝達することで、屈伸可能にしている。前記駆動部は、関節の数と同数用いられており、これらの多数の駆動部は、例えば掌に相当する部分に搭載されている(特許文献1参照。)。   In general, in a robot hand, a large number of joints, that is, degrees of freedom, are required in order to realize various movements similar to human hands and to easily manipulate an object. The finger mechanism of the robot hand has a large number of joints, and transmits power generated by a driving unit such as a motor to each joint by a wire so that it can bend and stretch. The number of the drive units is the same as the number of joints, and many of these drive units are mounted, for example, on a portion corresponding to a palm (see Patent Document 1).

この場合、関節の数と同数の駆動部を用いているために、ロボットハンドを小型化できない。しかし、単純に駆動部の数を減らすと自由度が少なくなり、多様な動きができなくなる。   In this case, since the same number of drive units as the number of joints are used, the robot hand cannot be reduced in size. However, if the number of drive units is simply reduced, the degree of freedom is reduced and various movements cannot be performed.

これに対し、駆動部の数を減らして小型化ならびに低コスト化を図るために、二つの関節を連係して駆動するようにしたものがある(特許文献2参照。)。例えば指機構において、指先の関節と、それに隣接する中間の関節とを連係して動作させるようにしている。このように二つの関節を連係動作させることで、駆動部の数を減らすことはできるが、指機構を細かく動かすことが難しくなる。そのため、ロボットハンドの把持状態を多様に作ることができなくなるので、複雑な形状の物体を把持しにくくなるとともに、物体を操りにくくなる。   On the other hand, in order to reduce the number of drive units and reduce the size and cost, there is one in which two joints are linked and driven (see Patent Document 2). For example, in a finger mechanism, a joint of a fingertip and an intermediate joint adjacent to the finger joint are operated in conjunction with each other. By linking the two joints in this way, the number of drive units can be reduced, but it is difficult to move the finger mechanism in detail. For this reason, since it is impossible to make various gripping states of the robot hand, it becomes difficult to grip an object having a complicated shape and to manipulate the object.

そこで、二つの関節の連係動作を必要に応じて解除させることができれば、多様なロボットハンドの把持状態を作ることができ、好ましい。上記特許文献2では、関節にある二つのプーリの間に摩擦クラッチを挿入し、連係動作を解除可能にしている。この構成では、指機構に負荷がなければ二つの関節が連係動作して回転するが、摩擦力を超える負荷が指機構にかかると、二つの関節を連係動作させないようになる。
特開平6−8178号公報 特開2003−89087号公報
Therefore, it is preferable that the joint operation of the two joints can be released as necessary, so that various gripping states of the robot hand can be created. In Patent Document 2, a friction clutch is inserted between two pulleys in a joint so as to be able to cancel the linkage operation. In this configuration, if there is no load on the finger mechanism, the two joints rotate in association with each other. However, if a load exceeding the frictional force is applied to the finger mechanism, the two joints are not linked.
JP-A-6-8178 JP 2003-89087 A

上記従来例では、まず、ワイヤー駆動方式であるので、組立時にワイヤーの引き回しが難しく、また、使用経過に伴いワイヤーが緩むおそれがあり、さらにワイヤーの耐久性が不十分であるといった不具合が懸念される。   In the above conventional example, first, since it is a wire drive system, it is difficult to route the wire at the time of assembly, there is a concern that the wire may loosen with the progress of use, and there is a concern that the durability of the wire is insufficient. The

また、上記従来例では、摩擦クラッチを用いて二つの関節の連係動作を解除可能にしているが、この連係動作の解除は任意には行えないので、意図的に多様なロボットハンドの把持状態を作ることができない。しかも、大きな把持力が作用したとき、二つの関節の連係動作が勝手に解除されてしまうため、ロボットハンドの把持状態や条件が制限される等、複雑な形状の物体の把持ができなくなる。このように、従来例のロボットハンドでは、把持した物体を操る時に何らかの制限が加わるなど、より高度な把持動作を行うことができない。   In the above conventional example, the linkage operation of the two joints can be canceled using the friction clutch. However, since the linkage operation cannot be canceled arbitrarily, various gripping states of the robot hand are intentionally set. I can't make it. In addition, when a large gripping force is applied, the joint operation of the two joints is released without permission, so that it is impossible to grip an object having a complicated shape, such as the gripping state and conditions of the robot hand being restricted. As described above, the robot hand of the conventional example cannot perform a more advanced gripping operation such as some restrictions when manipulating the gripped object.

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、耐久性および施工性に優れた多関節機構ならびにロボットハンドの提供を目的とする。また、本発明は、小型化および低コスト化を図ったうえで、多様な動きを可能にした多関節機構ならびにロボットハンドの提供を目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a multi-joint mechanism and a robot hand excellent in durability and workability. It is another object of the present invention to provide a multi-joint mechanism and a robot hand that enable various movements while reducing the size and cost.

本発明に係る多関節機構は、直列配置される複数のフレームと、各フレームをそれぞれ傾動可能に連結する複数の関節と、前記適宜のフレームを傾動させるための動力を発生する駆動部と、この駆動部で発生する動力を前記適宜の関節に伝達する動力伝達部とを備え、前記動力伝達部において前記各関節間での動力伝達要素をギアで構成していることを特徴としている。   The multi-joint mechanism according to the present invention includes a plurality of frames arranged in series, a plurality of joints that connect the respective frames so as to be tiltable, a drive unit that generates power for tilting the appropriate frames, And a power transmission unit that transmits the power generated by the drive unit to the appropriate joint. In the power transmission unit, a power transmission element between the joints is constituted by a gear.

本発明の多関節機構は、要するに、多関節を有する装置全般に適用される。   In short, the multi-joint mechanism of the present invention is applied to all devices having multi-joints.

この場合、動力伝達部としてのギアが、従来例のワイヤーに比べて静的強度ならびに疲労強度に優れている等、耐久性が向上する。しかも、従来例のワイヤーに比べて組み立てやすくなるので、自動組立が可能になる。   In this case, durability is improved, for example, the gear as the power transmission unit is superior in static strength and fatigue strength compared to the conventional wire. And since it becomes easy to assemble compared with the wire of a prior art example, automatic assembly becomes possible.

本発明に係る多関節機構は、直列配置される複数のフレームと、各フレームをそれぞれ傾動可能に連結する複数の関節と、前記複数のフレームのうちの基端フレームを傾動させるための動力を発生する第1駆動部と、前記複数のフレームのうちの中間フレームを駆動するための動力を発生する第2駆動部と、前記第1駆動部で発生する動力を前記基端フレームに伝達する第1動力伝達部と、前記第2駆動部で発生する動力を前記中間フレームに伝達する第2動力伝達部とを備え、前記第2動力伝達部において前記各関節間での動力伝達要素をギアで構成していることを特徴としている。   The multi-joint mechanism according to the present invention generates a plurality of frames arranged in series, a plurality of joints that connect the respective frames so as to be tiltable, and a power for tilting a proximal end frame of the plurality of frames. A first driving unit that performs power generation, a second driving unit that generates power for driving an intermediate frame of the plurality of frames, and a first driving unit that transmits power generated by the first driving unit to the base frame. A power transmission unit; and a second power transmission unit configured to transmit power generated by the second drive unit to the intermediate frame, and a power transmission element between the joints in the second power transmission unit is configured by a gear. It is characterized by that.

この場合、先端フレームを直接的に駆動する駆動部を備えていないから、構成が簡素となり、小型化、コンパクト化を図るうえで有利となる。   In this case, since the drive unit that directly drives the front end frame is not provided, the configuration is simplified, which is advantageous for downsizing and downsizing.

好ましくは、前記各関節のうち基端関節は、その両端がベースに固定されかつ前記基端フレームの一端に回動可能に支持される軸とされ、前記中間関節は、その両端が前記基端フレームの他端に固定されかつ前記中間フレームの一端に回動可能に貫通支持される軸とされ、前記先端関節は、その両端が前記中間フレームの他端に固定されかつ前記先端フレームの一端に回動可能に貫通支持される軸とされており、前記第2動力伝達部において前記各関節間での動力伝達要素は、基端関節としての軸に相対回動可能に支持される基端空転ギアと、前記中間フレームに固定されかつ中間関節としての軸に回動可能に支持される中間ギアと、前記基端空転ギアと中間ギアとの間に配置されて互いに噛合する一つまたは複数の基端中継ギアとを含む構成とされる。   Preferably, among the joints, the proximal joint is a shaft whose both ends are fixed to the base and rotatably supported by one end of the proximal frame, and the both ends of the intermediate joint are the proximal ends. The shaft is fixed to the other end of the frame and rotatably supported by one end of the intermediate frame, and the tip joint is fixed to the other end of the intermediate frame and is connected to one end of the tip frame. The power transmission element between the joints in the second power transmission unit is supported by a shaft as a proximal joint so as to be rotatable relative to the shaft. A gear, an intermediate gear fixed to the intermediate frame and rotatably supported by a shaft serving as an intermediate joint, and one or a plurality of gears disposed between the proximal idle gear and the intermediate gear and meshing with each other Including the relay relay gear It is.

この場合、各関節の構成や、動力伝達部の構成を特定したものであり、上記同様、耐久性ならびに施工性の向上が可能になる。   In this case, the configuration of each joint and the configuration of the power transmission unit are specified, and the durability and workability can be improved as described above.

好ましくは、前記複数のフレームのうちの先端フレームを前記中間フレームの傾動動作に連係させる連係状態と、前記先端フレームを前記中間フレームに対し自由に傾動可能とする連係解除状態とを意図的に実現する切り替え部を備えた構成とされる。   Preferably, a linkage state in which the tip frame of the plurality of frames is linked to the tilting operation of the intermediate frame and a linkage release state in which the tip frame is freely tiltable with respect to the intermediate frame are intentionally realized. It is set as the structure provided with the switching part to perform.

この場合、連係解除状態にすると、先端フレームが中間フレームに対し自由に傾動可能な状態になるから、この先端フレームを適宜の物体に当接させるときに、先端フレームの広範囲を前記物体に沿わせた状態で当接させることが可能になる。   In this case, when the linkage is released, the tip frame can be freely tilted with respect to the intermediate frame. Therefore, when the tip frame is brought into contact with an appropriate object, a wide range of the tip frame is set along the object. It is possible to make it contact in the state.

好ましくは、前記切り替え部は、中間関節としての軸で前記中間ギアと隣り合わせに回動可能に支持される中間空転ギアと、前記先端フレームに固定されかつ先端関節としての軸に回動可能に支持される先端ギアと、前記中間空転ギアと前記先端ギアとの間に配置されて互いに噛合する一つまたは複数の中間中継ギアと、この中間空転ギアを非回転に拘束して前記連係状態にしたりあるいは中間空転ギアの回転を許容して前記連係解除状態にしたりするストッパーとを含む構成とされる。   Preferably, the switching unit is supported by a shaft serving as an intermediate joint so as to be rotatable adjacent to the intermediate gear, and an intermediate idler gear fixed to the tip frame and rotatably supported by a shaft serving as a tip joint. A front end gear, one or a plurality of intermediate relay gears arranged between the intermediate idle gear and the front end gear and meshing with each other, and the intermediate idle gear is non-rotated to be in the linked state. Or it is set as the structure containing the stopper which accept | permits rotation of an intermediate | middle idling gear, and makes it the said linkage cancellation | release state.

この場合、切り替え部もギアで構成しているから、上記同様、耐久性ならびに施工性の向上が可能になる。   In this case, since the switching portion is also constituted by a gear, durability and workability can be improved as described above.

好ましくは、前記ストッパーは、前記中間空転ギアの歯間に嵌入されて前記中間空転ギアを非回転に拘束する係止片と、この係止片を前記中間空転ギアの歯間に嵌入させるよう突出させたり前記中間空転ギアの歯間から抜くよう後退させたりする動作部とを含む構成とされる。   Preferably, the stopper is fitted between the teeth of the intermediate idling gear so as to restrain the intermediate idling gear from non-rotating, and protrudes so as to fit the catching piece between the teeth of the intermediate idling gear. And a moving part that is retracted so as to be pulled out between the teeth of the intermediate idle gear.

この場合、ストッパーを係止片と動作部のみの簡単な構成にしているから、設備コストを抑制するうえで有利となる。   In this case, since the stopper has a simple structure including only the locking piece and the operating portion, it is advantageous for suppressing the equipment cost.

好ましくは、前記動作部は、ソレノイドで構成することができる。好ましくは、前記動作部は、高分子アクチュエータで構成することができる。   Preferably, the operation unit may be configured by a solenoid. Preferably, the operation unit may be composed of a polymer actuator.

これらの場合、ストッパーの動作部を比較的小型でかつ安価なものとすることが可能になり、占有スペースおよび設備コストを抑制するうえで有利となる。   In these cases, the operating portion of the stopper can be made relatively small and inexpensive, which is advantageous in reducing the occupied space and equipment cost.

好ましくは、前記先端フレームとそれに連結される中間フレームとに、当該先端フレームを前記中間フレームに対し一傾動方向に傾動させるよう弾発付勢するバネを設けることができる。   Preferably, the tip frame and the intermediate frame coupled thereto may be provided with a spring that urges and urges the tip frame to tilt in one tilting direction with respect to the intermediate frame.

この場合、連係解除状態において、先端フレームが中間フレームの傾動方向と反対向きに安易に動きにくくなり、また、先端フレームが物体に当接したときに、物体に当接した状態を保ちやすくなる。   In this case, in the linkage release state, the tip frame is not easily moved in the direction opposite to the tilting direction of the intermediate frame, and when the tip frame is in contact with the object, it is easy to maintain the state in contact with the object.

好ましくは、必要に応じて前記駆動部を駆動または非駆動にして前記各フレームの傾動動作を制御する制御部を有する構成とされる。   Preferably, the control unit is configured to control the tilting operation of each frame by driving or non-driving the driving unit as necessary.

好ましくは、前記各関節には、互いに連結するフレーム間の相対的な傾きを測定する角度センサを設けることができる。   Preferably, each joint may be provided with an angle sensor for measuring a relative inclination between frames connected to each other.

この場合、角度センサの出力に基づき各フレームの傾き角度を認識することが可能になる。   In this case, the tilt angle of each frame can be recognized based on the output of the angle sensor.

好ましくは、前記制御部は、前記連係状態において前記各フレームを傾動させるとき、前記角度センサの出力に基づき前記各フレームの姿勢を認識し、要求される姿勢にする処理を実行するものとされる。   Preferably, when the frames are tilted in the linked state, the control unit recognizes the posture of each frame based on the output of the angle sensor, and executes a process for obtaining the required posture. .

この場合、各フレームの傾き角度の調整が比較的容易かつ高精度に行えるようになる。   In this case, the inclination angle of each frame can be adjusted relatively easily and with high accuracy.

好ましくは、前記先端フレームには、力覚センサを設けることができる。この場合、力覚センサの出力に基づき先端フレームの物体に対する接触状態を認識することが可能になる。   Preferably, a force sensor can be provided on the tip frame. In this case, it is possible to recognize the contact state of the tip frame with the object based on the output of the force sensor.

好ましくは、前記制御部は、前記連係状態において前記各フレームを傾動させている過程で前記先端フレームが物体に接触したときに前記力覚センサの出力に基づき前記切り替え部の駆動部によりストッパーを後退させて前記中間空転ギアを回転可能な連係解除状態にする処理を実行するものとされる。   Preferably, the control unit retracts the stopper by the driving unit of the switching unit based on the output of the force sensor when the tip frame contacts an object in the process of tilting the frames in the linked state. Thus, a process of bringing the intermediate idle gear into a rotatable disengaged state is executed.

この場合、先端フレームを物体に任意の状態で当接させることが可能になり、多関節機構の動きを多様化できる。   In this case, the tip frame can be brought into contact with the object in an arbitrary state, and the movement of the multi-joint mechanism can be diversified.

本発明に係るロボットハンドは、ベースと、このベースにそれぞれ片持ち梁状に支持されかつ突出方向複数箇所に関節を有する複数の指機構とを含むものであって、前記複数の指機構のうち少なくとも一つが、上述した多関節機構とされることを特徴としている。   A robot hand according to the present invention includes a base and a plurality of finger mechanisms each supported by the base in a cantilever shape and having joints in a plurality of locations in the protruding direction, At least one of the features is the multi-joint mechanism described above.

この場合、ロボットハンドの指機構の動きを多様化できるようになり、人の指の動きに近似した高度な動きが可能になる。   In this case, the movement of the finger mechanism of the robot hand can be diversified, and a high-level movement similar to the movement of a human finger becomes possible.

ここでのロボットハンドは、適宜の物体を把持するような人の手(手首より先の部分)として利用されるが、その他、人の足(足首より先の部分)や、腕や足の構成と類似した機構を有するロボットとしても利用することが可能である。   The robot hand here is used as a human hand (a part ahead of the wrist) that holds an appropriate object, but in addition, a human foot (a part ahead of the ankle), a configuration of an arm or a foot It can also be used as a robot having a similar mechanism.

本発明によれば、耐久性および施工性に優れた多関節機構ならびにロボットハンドを提供することができる。また、本発明は、小型化および低コスト化を図ったうえで、多様な動きを可能にした多関節機構ならびにロボットハンドを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the multi joint mechanism and robot hand excellent in durability and workability can be provided. In addition, the present invention can provide a multi-joint mechanism and a robot hand that enable various movements while reducing the size and cost.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔多関節機構の説明〕
図1から図8を参照して、多関節機構1の最良の実施形態を説明する。この多関節機構1は、例えばロボットハンドの指機構等として利用される。
[Description of multi-joint mechanism]
The best embodiment of the multi-joint mechanism 1 will be described with reference to FIGS. This multi-joint mechanism 1 is used as a finger mechanism of a robot hand, for example.

多関節機構1は、図1から図3に示すように、直列に配置した三つのフレーム3a,3b,3cを三つの関節4a,4b,4cでそれぞれ傾動可能に連結した状態でベース2に片持ち梁状に支持されており、二つの駆動部5a,5bと2系統の動力伝達部6,7と切り替え部8とでもって、三つのフレーム3a〜3cを三つの関節4a〜4cを中心として傾動させるようになっている。   As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the multi-joint mechanism 1 is a piece connected to the base 2 in a state where three frames 3a, 3b, 3c arranged in series are connected to each other by three joints 4a, 4b, 4c so as to be tiltable. It is supported in the form of a cantilever, with two drive parts 5a, 5b, two systems of power transmission parts 6, 7, and a switching part 8, with three frames 3a-3c centered on three joints 4a-4c. It is designed to tilt.

以下、各部を詳細に説明する。   Hereinafter, each part will be described in detail.

ベース2には、基端フレーム3aの一端が基端関節4aを介して傾動可能に支持されており、この基端フレーム3aの他端には、中間フレーム3bの一端が中間関節4bを介して傾動可能に支持されており、この中間フレーム3bの他端には、先端フレーム3cが先端関節4cを介して傾動可能に支持されている。   One end of a base end frame 3a is supported on the base 2 so as to be tiltable via a base end joint 4a, and one end of an intermediate frame 3b is connected to the other end of the base end frame 3a via an intermediate joint 4b. The tip frame 3c is supported by the other end of the intermediate frame 3b through the tip joint 4c so as to be tiltable.

各関節4a〜4cは、隣り合うフレーム3a〜3cそれぞれを傾動可能に連結する軸とされている。詳しくは、基端関節4aは、両端がベース2に固定されかつ基端フレーム3aの一端に回動可能に貫通支持される軸とされている。中間関節4bは、両端が基端フレーム3aの他端に固定されかつ中間フレーム3bの一端に回動可能に貫通支持される軸とされている。先端関節4cは、両端が中間フレーム3bの他端に固定されかつ先端フレーム3cの一端に回動可能に貫通支持される軸とされている。   Each joint 4a-4c is made into the axis | shaft which connects each adjacent frame 3a-3c so that tilting is possible. Specifically, the proximal joint 4a is an axis that is fixed to the base 2 at both ends and is pivotally supported by one end of the proximal frame 3a. The intermediate joint 4b is a shaft whose both ends are fixed to the other end of the base frame 3a and pivotally supported by one end of the intermediate frame 3b. The distal joint 4c is a shaft whose both ends are fixed to the other end of the intermediate frame 3b and rotatably supported by one end of the distal frame 3c.

第1、第2駆動部5a,5bは、いずれも、例えばモーター等からなり、ベース2に搭載されている。第1駆動部5aは、基端フレーム3aを傾動するための回転動力を発生するものであり、第2駆動部5bは、中間フレーム3bを傾動するための回転動力を発生するものである。   Each of the first and second drive units 5 a and 5 b is made of, for example, a motor and mounted on the base 2. The first drive unit 5a generates rotational power for tilting the proximal end frame 3a, and the second drive unit 5b generates rotational power for tilting the intermediate frame 3b.

第1動力伝達部6は、第1駆動部5aで発生する回転動力を基端関節4aに伝達するものである。この第1動力伝達部6は、図1および図2に示すように、第1駆動部5aの出力軸(符号省略)に固定される第1プーリ6aと、基端フレーム3aに固定されかつ基端関節4aとしての軸の一端側に回動可能に貫通支持される基端プーリ6bと、第1プーリ6aと基端プーリ6bとに跨って巻き掛けられる第1ワイヤー6cとで構成されている。   The first power transmission unit 6 transmits the rotational power generated by the first drive unit 5a to the proximal joint 4a. As shown in FIGS. 1 and 2, the first power transmission unit 6 includes a first pulley 6a fixed to an output shaft (reference number omitted) of the first drive unit 5a, a base end frame 3a, and a base pulley. It is comprised by the base end pulley 6b penetrated and supported by the one end side of the axis | shaft as the end joint 4a, and the 1st wire 6c wound over the 1st pulley 6a and the base end pulley 6b. .

第2動力伝達部7は、第2駆動部5bで発生する回転動力を中間関節4bに伝達するものである。この第2動力伝達部7は、図1から図3に示すように、第2駆動部5aの出力軸(符号省略)に固定される第2プーリ7aと、基端関節4aとしての軸の他端側で基端プーリ6bと隣り合わせに回動可能に貫通支持される基端空転プーリ7bと、第2プーリ7aと基端空転プーリ7bとに跨って巻き掛けられる第2ワイヤー7cと、基端空転プーリ7bと一体に形成される基端空転ギア7dと、中間フレーム3bに固定されかつ中間関節4bとしての軸の一端側に回動可能に貫通支持される中間ギア7eと、基端空転ギア7dと中間ギア7eとの間に配置されて互いに噛合する三つの基端中継ギア7f,7g,7hとで構成されている。   The second power transmission unit 7 transmits rotational power generated by the second drive unit 5b to the intermediate joint 4b. As shown in FIGS. 1 to 3, the second power transmission unit 7 includes a second pulley 7a fixed to an output shaft (reference numeral omitted) of the second drive unit 5a, and a shaft as the proximal joint 4a. A proximal idler pulley 7b that is rotatably supported by the proximal side next to the proximal pulley 6b, a second wire 7c wound around the second pulley 7a and the proximal idler pulley 7b, and a proximal end A base idle gear 7d formed integrally with the idle pulley 7b, an intermediate gear 7e fixed to the intermediate frame 3b and rotatably supported on one end side of the shaft as the intermediate joint 4b, and a base idle gear It is comprised by three base end relay gears 7f, 7g, and 7h which are arrange | positioned between 7d and the intermediate | middle gear 7e, and mesh | engage with each other.

なお、三つの基端中継ギア7f,7g,7hは、支軸(符号省略)を介して基端フレーム3aに回動可能に支持されている。この基端中継ギア7f,7g,7hの数は特に限定されないが、中間ギア7eを基端空転ギア7dと同一方向に回転させるには奇数とする必要がある。しかし、第2駆動部であるモーター5bを反転させれば済むことなので、中間ギア7eと基端空転ギア7dは同一方に回転させる必要はない。   Note that the three proximal relay gears 7f, 7g, and 7h are rotatably supported by the proximal frame 3a via support shafts (reference numerals omitted). The number of the base end relay gears 7f, 7g, and 7h is not particularly limited, but it is necessary to make the intermediate gear 7e an odd number to rotate in the same direction as the base end idle gear 7d. However, since it is only necessary to reverse the motor 5b as the second drive unit, the intermediate gear 7e and the base end idling gear 7d do not need to be rotated in the same direction.

切り替え部8は、先端フレーム3cを中間フレーム3bの傾動動作に連係させて傾動させる連係状態と、先端フレーム3cを中間フレーム3bの傾動動作に連係させずに自由傾動可能とする連係解除状態とに切り替えるものである。   The switching unit 8 is in a linked state in which the tip frame 3c is tilted by being linked to the tilting operation of the intermediate frame 3b, and a linkage release state in which the tip frame 3c is freely tiltable without being linked to the tilting operation of the intermediate frame 3b. It is to switch.

この切り替え部8は、図1および図2に示すように、中間関節4bとしての軸の他端側で中間ギア7eと隣り合わせに回動可能に貫通支持される中間空転ギア8aと、先端フレーム3cに固定されかつ先端関節4cとしての軸の一端側に回動可能に貫通支持される先端ギア8bと、中間空転ギア8aと先端ギア8bとの間に配置されて互いに噛合する二つの中間中継ギア8c,8dと、中間空転ギア8aを非回転に拘束する状態と回転を許容する状態とに切り替えるストッパー9とで構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the switching unit 8 includes an intermediate idle gear 8a that is rotatably supported adjacent to the intermediate gear 7e on the other end side of the shaft as the intermediate joint 4b, and a front end frame 3c. A tip gear 8b fixed to the shaft and rotatably supported on one end of the shaft as the tip joint 4c, and two intermediate relay gears arranged between the intermediate idle gear 8a and the tip gear 8b and meshing with each other 8c and 8d, and a stopper 9 that switches between a state in which the intermediate idle gear 8a is restrained from non-rotation and a state in which rotation is allowed.

なお、二つの中間中継ギア8c,8dは、支軸(符号省略)を介して中間フレーム3bに回動可能に支持されている。この中間中継ギア8c,8dの数は特に限定されないが、先端ギア8bを中間ギア7eと同一方向に回転させるには偶数とする必要がある。   The two intermediate relay gears 8c and 8d are rotatably supported by the intermediate frame 3b via a support shaft (reference numeral omitted). The number of intermediate relay gears 8c, 8d is not particularly limited, but it is necessary to make the tip gear 8b an even number to rotate in the same direction as the intermediate gear 7e.

ところで、ストッパー9は、ソレノイドで構成されている。このソレノイドからなるストッパー9は、図2に示すように、円筒形の電磁石9aと、電磁石9aの中心に一端側が突出する状態でかつ非接触となる状態で挿入される可動鉄心9bと、可動鉄心9bの突出端側外周に巻回されるコイル9cと、可動鉄心9bの突出端に一直線上に連結された係止片9dとから構成されている。   By the way, the stopper 9 is comprised with the solenoid. As shown in FIG. 2, the stopper 9 made of a solenoid includes a cylindrical electromagnet 9a, a movable iron core 9b inserted in a state where one end protrudes from the center of the electromagnet 9a and is in a non-contact state, and a movable iron core The coil 9c is wound around the outer periphery of the projecting end of 9b, and the engaging piece 9d is connected in a straight line to the projecting end of the movable iron core 9b.

このストッパー9の動作としては、可動鉄心9bを突出させることによって係止片9dを中間空転ギア8aの歯間に嵌入させている場合に、中間空転ギア8aを非回転に拘束する状態にすることができ、また、可動鉄心9bを後退させることによって係止片9dを中間空転ギア8aの歯間から抜き出している場合に、中間空転ギア8aの回転を許容する状態とすることができる。   As an operation of the stopper 9, when the locking piece 9d is fitted between the teeth of the intermediate idling gear 8a by projecting the movable iron core 9b, the intermediate idling gear 8a is set in a non-rotating state. In addition, when the locking piece 9d is extracted from between the teeth of the intermediate idle gear 8a by retreating the movable iron core 9b, the intermediate idle gear 8a can be allowed to rotate.

このソレノイドからなるストッパー9は、電磁石9aへの通電時に可動鉄心9bを突出させて、非通電時に可動鉄心9bが後退している構成になっている。但し、ストッパー9は、非通電時に可動鉄心9bが突出した状態で保持される構成であってもよい。   The stopper 9 made of a solenoid has a configuration in which the movable iron core 9b protrudes when the electromagnet 9a is energized, and the movable iron core 9b is retracted when the electromagnet 9a is not energized. However, the stopper 9 may be configured to be held in a state in which the movable iron core 9b protrudes when power is not supplied.

また、電磁石9aは、係止片9dを進退変位させるだけであってパワーの小さなもので十分であるから、ソレノイドからなるストッパー9を基端フレーム3aに収納配置でき、全体の小型化が可能になる。但し、ストッパー9はベース2側に配置してもよい。   Further, since the electromagnet 9a only needs to move the engaging piece 9d forward and backward and has a small power, it is sufficient to store and dispose the solenoid stopper 9 in the base end frame 3a, and the entire size can be reduced. Become. However, the stopper 9 may be disposed on the base 2 side.

次に、動作を説明する。   Next, the operation will be described.

まず、第1駆動部5aを駆動すると、例えば第1ワイヤー6cを介して基端プーリ6bが図4の矢印X方向(反時計方向)に回転されるので、図4に示すように、この基端プーリ6bと一体の基端フレーム3aが基端プーリ6bと同方向(下向き)に傾動される。これにより、基端フレーム3aがベース2に対して所定角度θ1傾く。   First, when the first drive unit 5a is driven, the base pulley 6b is rotated in the direction indicated by the arrow X (counterclockwise) in FIG. 4 via, for example, the first wire 6c. Therefore, as shown in FIG. The base frame 3a integral with the end pulley 6b is tilted in the same direction (downward) as the base pulley 6b. As a result, the base end frame 3a is inclined with respect to the base 2 by a predetermined angle θ1.

また、第2駆動部5bを第1駆動部5aと同様に駆動すると、例えば第2ワイヤー7cを介して基端空転プーリ7bが回転されるとともに、基端空転プーリ7bと一体回転する基端空転ギア7dによって三つの基端中継ギア7f,7g,7hを介して中間ギア7eが基端空転ギア7dと同方向に回転されるので、この中間ギア7eと一体の中間フレーム3bが中間ギア7eと同方向(下向き)に傾動される。これにより、図5に示すように、中間フレーム3bが基端フレーム3aに対して所定角度θ2傾く。   Further, when the second drive unit 5b is driven in the same manner as the first drive unit 5a, for example, the base idle rotation pulley 7b is rotated via the second wire 7c, and the base end idle rotation that rotates integrally with the base end idle pulley 7b is performed. Since the intermediate gear 7e is rotated by the gear 7d in the same direction as the base idle gear 7d via the three base end relay gears 7f, 7g, and 7h, the intermediate frame 3b integrated with the intermediate gear 7e is connected to the intermediate gear 7e. Tilt in the same direction (downward). As a result, as shown in FIG. 5, the intermediate frame 3b is inclined at a predetermined angle θ2 with respect to the base end frame 3a.

このとき、ストッパー9の係止片9dを中間空転ギア8aの歯間に嵌入させて、中間空転ギア8aを非回転に拘束している場合、図5に示すように、中間フレーム3bの傾動動作によって非回転の中間空転ギア8aと噛合する二つの基端中継ギア8c,8dが自転しながら中間空転ギア8aの外周を中間フレーム3bの傾動方向と同方向に公転されるので、先端ギア8bが中間フレーム3bの傾動方向と同方向に回転され、この先端ギア8bと一体の先端フレーム3cが中間フレーム3bの傾動方向と同方向(下向き)に傾動される。これにより、先端フレーム3cが中間フレーム3bに対して所定角度θ3傾く。   At this time, when the locking piece 9d of the stopper 9 is fitted between the teeth of the intermediate idle gear 8a and the intermediate idle gear 8a is restrained from non-rotating, the intermediate frame 3b is tilted as shown in FIG. Thus, the two base end relay gears 8c, 8d meshing with the non-rotating intermediate idle gear 8a revolve around the outer periphery of the intermediate idle gear 8a in the same direction as the tilt direction of the intermediate frame 3b while rotating. The tip frame 3c integrated with the tip gear 8b is tilted in the same direction (downward) as the tilt direction of the intermediate frame 3b. As a result, the leading end frame 3c is inclined at a predetermined angle θ3 with respect to the intermediate frame 3b.

つまり、中間空転ギア8aを非回転に拘束すると、第2駆動部5bで発生する動力を中間関節4bを介して先端関節4cに伝達することができるので、先端フレーム3cを中間フレーム3bの傾動動作に連係して傾動させる連係状態にできる。   That is, if the intermediate idle gear 8a is constrained to be non-rotating, the power generated by the second drive unit 5b can be transmitted to the distal joint 4c via the intermediate joint 4b, so that the distal frame 3c is tilted by the intermediate frame 3b. It can be linked to be tilted in conjunction with.

一方、ストッパー9の係止片9dを中間空転ギア8aの歯間から抜き出して、中間空転ギア8aを自由回転可能にしている場合、図6に示すように、中間フレーム3bが傾動しても中間空転ギア8aと噛合する基端中継ギア8c,8dが自転されなくなるので、先端ギア8bと一体の先端フレーム3cは傾動されなくなる。但し、先端ギア8bは何れにも拘束されていないので、先端ギア8bと一体の先端フレーム3cは先端関節4cを支点として上下いずれの方向にも傾動可能になっている。なお、図6の状態では、先端フレーム3cが自重により中間フレーム3bに対し下向きに所定角度θ4傾くことになる。   On the other hand, when the locking piece 9d of the stopper 9 is extracted from between the teeth of the intermediate idle gear 8a and the intermediate idle gear 8a can be freely rotated, as shown in FIG. Since the base end relay gears 8c and 8d meshing with the idle gear 8a are not rotated, the front end frame 3c integrated with the front end gear 8b is not tilted. However, the tip gear 8b is not constrained by any of them, so that the tip frame 3c integrated with the tip gear 8b can tilt in any direction up and down with the tip joint 4c as a fulcrum. In the state of FIG. 6, the leading end frame 3c is inclined by a predetermined angle θ4 downward with respect to the intermediate frame 3b due to its own weight.

つまり、中間空転ギア8aを自由回転可能にすると、第2駆動部5bで発生する動力を基端フレーム3aから中間フレーム3bまで伝達するものの、中間フレーム3bから先端フレーム3cへの伝達を遮断することができるので、先端フレーム3cを中間フレーム3bの傾動動作に連係させない自由傾動可能な連係解除状態にできる。   That is, when the intermediate idle gear 8a is freely rotatable, the power generated by the second drive unit 5b is transmitted from the base frame 3a to the intermediate frame 3b, but the transmission from the intermediate frame 3b to the front frame 3c is cut off. Therefore, the distal end frame 3c can be brought into a linkage release state capable of free tilting without being linked to the tilting motion of the intermediate frame 3b.

このような多関節機構1において、棒状の物体10に対する先端フレーム3cの当接状態を説明する。   In such a multi-joint mechanism 1, the contact state of the distal end frame 3c with respect to the rod-like object 10 will be described.

まず、切り替え部8を連係状態にしている場合、棒状の物体10に先端フレーム3cを当接させようとすると、例えば図7に示すように、中間フレーム3bおよび先端フレーム3cが連係してそれぞれ傾動するために、棒状の物体10の外周面に対して先端フレーム3cの先端縁が当接することになる。   First, when the switching unit 8 is in the linked state, if the tip frame 3c is brought into contact with the rod-like object 10, the intermediate frame 3b and the tip frame 3c are linked and tilted, for example, as shown in FIG. For this purpose, the tip edge of the tip frame 3 c comes into contact with the outer peripheral surface of the rod-like object 10.

しかし、切り替え部8を連係状態にしておいて、中間フレーム3bを基端フレーム3aに対し所定角度傾動させた後で、切り替え部8を連係解除状態にすると、中間フレーム3bに対し先端フレーム3cが自由に傾動可能になるので、棒状の物体10の外周面に先端フレーム3cの先端角が当接しても、この先端フレーム3cが中間フレーム3bの傾動方向と反対向き(図の上向き)に動くことになって、図8に示すように、先端フレーム3cの側面が棒状の物体10の外周面に沿って当接するようになる。このように先端フレーム3cの側面部分の広範囲が棒状の物体10の外周面に当接する。この時点で、再度、切り替え部8を連係状態にすれば、前記当接状態を維持できるようになる。   However, when the switching unit 8 is in the linked state and the intermediate frame 3b is tilted with respect to the base frame 3a by a predetermined angle and then the switching unit 8 is in the linked release state, the distal frame 3c is moved relative to the intermediate frame 3b. Since it can be freely tilted, even if the tip angle of the tip frame 3c contacts the outer peripheral surface of the rod-like object 10, the tip frame 3c moves in the direction opposite to the tilt direction of the intermediate frame 3b (upward in the figure). Thus, as shown in FIG. 8, the side surface of the tip frame 3 c comes into contact with the outer peripheral surface of the rod-like object 10. In this way, the wide range of the side surface portion of the tip frame 3 c comes into contact with the outer peripheral surface of the rod-shaped object 10. At this time, the contact state can be maintained by bringing the switching unit 8 into the linked state again.

以上説明した多関節機構1によれば、次のような効果が得られる。   According to the multi-joint mechanism 1 described above, the following effects can be obtained.

まず、第2動力伝達部7において、基端関節4aから中間関節4bまでの動力伝達要素をギア機構(7b〜7h)で行うようにしているとともに、中間関節4bから先端関節4cまでの動力伝達要素をギア機構(8a〜8d)で行うようにしているから、従来例のワイヤーを用いる場合に比べて静的強度ならびに疲労強度に優れている等、耐久性が向上するとともに、従来例のワイヤーを用いる場合に比べて組み立てやすくなるので、自動組立が可能になる等、施工性が向上する。   First, in the second power transmission unit 7, the power transmission element from the proximal joint 4a to the intermediate joint 4b is performed by the gear mechanism (7b to 7h), and the power transmission from the intermediate joint 4b to the distal joint 4c is performed. Since the elements are operated by the gear mechanism (8a to 8d), the durability is improved, such as excellent static strength and fatigue strength compared to the case of using the conventional wire, and the conventional wire. Since it becomes easier to assemble compared with the case of using, the workability is improved such that automatic assembly becomes possible.

また、駆動部の数を関節の数より少なくしているので、小型化ならびに低コスト化を図ることができる。このように駆動部の数を関節の数より少なくしても、すべてのフレーム3a〜3cをそれぞれ独立して傾動させることが可能になるので、多様な動きを可能にすることができる。   In addition, since the number of drive units is smaller than the number of joints, it is possible to reduce the size and cost. Thus, even if the number of driving units is smaller than the number of joints, all the frames 3a to 3c can be tilted independently, and thus various movements can be made possible.

以下、本発明の多関節機構1の他の実施形態について説明する。   Hereinafter, other embodiments of the multi-joint mechanism 1 of the present invention will be described.

(1)上記ストッパー9は、長さを電気的に可変制御できる高分子アクチュエータ9eで構成することができる。この場合、例えば図9に示すように、ストッパー9としての高分子アクチュエータ9eの先端に係止片9dを連結する。この高分子アクチュエータ9eでは、その長さを長くして係止片9dを中間空転ギア8aの歯間に嵌入させると、中間フレーム3bと先端フレーム3cとを連係させて動かすことができる。一方、高分子アクチュエータ9eの長さを短くして係止片9dを中間空転ギア8aの歯間から抜き出すと、中間フレーム3bと先端フレーム3cとの連係動作を解除できる。なお、係止片9dを後退させる力は小さくてよく、また係止片9dの変位ストロークも中間空転ギア8aの歯の高さ程度と短くてよいので、高分子アクチュエータ9eに要求される仕様は厳しくならずに済む。しかも、高分子アクチュエータ9eは、上述したソレノイドよりも軽量、小型であるので、基端フレーム3a内部に収納配置しやすくなり、好ましい。   (1) The stopper 9 can be composed of a polymer actuator 9e whose length can be electrically variably controlled. In this case, for example, as shown in FIG. 9, a locking piece 9d is connected to the tip of a polymer actuator 9e as a stopper 9. In the polymer actuator 9e, when the length thereof is increased and the locking piece 9d is fitted between the teeth of the intermediate idle gear 8a, the intermediate frame 3b and the front end frame 3c can be linked and moved. On the other hand, when the length of the polymer actuator 9e is shortened and the locking piece 9d is extracted from between the teeth of the intermediate idle gear 8a, the link operation between the intermediate frame 3b and the tip frame 3c can be released. The force required to retract the locking piece 9d may be small, and the displacement stroke of the locking piece 9d may be as short as the height of the teeth of the intermediate idle gear 8a, so the specifications required for the polymer actuator 9e are You don't have to be strict. In addition, since the polymer actuator 9e is lighter and smaller than the solenoid described above, it is preferable that the polymer actuator 9e is housed and arranged inside the proximal end frame 3a.

(2)上記実施形態において、中間フレーム3bと先端フレーム3cとの連係解除状態では、先端フレーム3cが自由に回動できるので、例えば図10に示すように、中間フレーム3bと先端フレーム3cとに跨って、先端フレーム3cを中間フレーム3bに対し下向きに弾性的に傾かせるためのバネ11を組み込むようにしてもよい。図10において、バネ11は、一点鎖線で示している。   (2) In the above embodiment, in the state in which the linkage between the intermediate frame 3b and the tip frame 3c is released, the tip frame 3c can freely rotate. For example, as shown in FIG. A spring 11 for elastically tilting the front end frame 3c downward with respect to the intermediate frame 3b may be incorporated. In FIG. 10, the spring 11 is indicated by a one-dot chain line.

この場合、連結解除状態において、バネ11の弾性復元力によって先端フレーム3cが自由に回転せずに一方向に傾くようになるので、先端フレーム3cを当接対象となる物体10に当接させた状態において、先端フレーム3cが物体10から離れることが防止される。   In this case, in the disconnected state, the distal end frame 3c does not rotate freely but tilts in one direction due to the elastic restoring force of the spring 11, so that the distal end frame 3c is brought into contact with the object 10 to be contacted. In the state, the tip frame 3c is prevented from being separated from the object 10.

このようなバネ11の弾性復元力であるが、多関節機構1の使用対象に応じて適宜設定すればよい。仮に、バネ11の弾性復元力を大きくすると、連係解除状態において物体10に対する接触圧が強くなりすぎて好ましくない場合が生ずる。そこで、バネ11の弾性復元力を、例えば関節のロストルク以下に設定すれば、大きな外力が作用しない限り、先端フレーム3cが勝手に一方向に傾動することはない。どれくらいのバネ定数を設定するかは多関節機構1の使用対象に応じて適宜決定すればよい。但し、図示していないが、先端フレーム3cの先端ギア8bを、ストッパーなどで完全に止めることも可能であるが、連係解除状態では、先端フレーム3cを、ある程度自由に回動可能とするほうが好ましい。   Such an elastic restoring force of the spring 11 may be set as appropriate according to the usage target of the multi-joint mechanism 1. If the elastic restoring force of the spring 11 is increased, the contact pressure against the object 10 becomes too strong in the disengaged state, which may be undesirable. Therefore, if the elastic restoring force of the spring 11 is set to be equal to or less than the joint loss torque, for example, the distal end frame 3c does not tilt in one direction without a large external force. What spring constant is to be set may be appropriately determined according to the usage target of the multi-joint mechanism 1. However, although not shown, it is possible to completely stop the front end gear 8b of the front end frame 3c with a stopper or the like, but it is preferable that the front end frame 3c can be freely rotated to some extent in the disengagement state. .

(3)上記実施形態において、第1動力伝達部6のワイヤー機構(6a〜6c)および第2動力伝達部7のワイヤー機構(7a〜7c)を、図示していないが、ギア機構とすることができる。   (3) In the said embodiment, although the wire mechanism (6a-6c) of the 1st power transmission part 6 and the wire mechanism (7a-7c) of the 2nd power transmission part 7 are not shown in figure, it is set as a gear mechanism. Can do.

(4)上記実施形態では、3つのフレームを3つの関節で傾動可能に連結した構成の多関節機構1を例に挙げているが、3つ以上のフレームを3つ以上の関節で傾動可能に連結した構成であっても、本発明を適用できる。その場合、連係状態や連係解除状態とに切り替える対象となる2つのフレームとしては、先端フレームとそれに連結される中間フレームが望ましい。しかしこれに限定されるわけではなく、多関節機構の中間部にある2つのフレームを連携状態や、連係解除状態とに切り替える対象としてもよい。これは、多関節機構の用途によって決めてやればよい。   (4) In the above embodiment, the multi-joint mechanism 1 having a configuration in which three frames are connected to be tiltable by three joints is taken as an example, but three or more frames can be tilted by three or more joints. The present invention can be applied even to a connected configuration. In that case, as the two frames to be switched to the linked state and the linked release state, a front end frame and an intermediate frame coupled thereto are desirable. However, the present invention is not limited to this, and two frames in the middle part of the multi-joint mechanism may be switched to the linked state or the linked release state. This may be determined according to the use of the multi-joint mechanism.

〔ロボットハンドの説明〕
図11から図23を参照して、本発明に係るロボットハンドの実施形態を説明する。ここでのロボットハンドは、人の手に対応した形状にした例を挙げている。
[Explanation of robot hand]
An embodiment of a robot hand according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this example, the robot hand has a shape corresponding to a human hand.

ロボットハンドは、手のひらに相当するベース15に、例えば五本の指機構20,30,40,50,60をそれぞれ片持ち梁状に支持させた構成である。   The robot hand has a configuration in which, for example, five finger mechanisms 20, 30, 40, 50, and 60 are supported in a cantilever shape on a base 15 corresponding to a palm.

第1〜第5指機構20〜60は、以下で詳細に説明するように、それぞれ、駆動部(本実施の形態ではモーター)および動力伝達部を介して適宜多様な動きができるようになっている。   As will be described in detail below, the first to fifth finger mechanisms 20 to 60 can appropriately perform various movements via a drive unit (a motor in the present embodiment) and a power transmission unit, respectively. Yes.

この実施形態のロボットハンドでは、第2指機構30および第3指機構40に、上記多関節機構1と同様の構成を適用している。   In the robot hand of this embodiment, the same configuration as that of the multi-joint mechanism 1 is applied to the second finger mechanism 30 and the third finger mechanism 40.

まず、第1指機構20、第4指機構50ならびに第5指機構60を説明してから、第2指機構30および第3指機構40を説明する。   First, the first finger mechanism 20, the fourth finger mechanism 50, and the fifth finger mechanism 60 will be described, and then the second finger mechanism 30 and the third finger mechanism 40 will be described.

〔第1指機構20〕
第1指機構20は、図11から図13に示すように、親指に相当するものであり、直列に配置した三つのフレーム21a,21b,21cを三つの関節22a,22b,22cでそれぞれ傾動可能に連結した構成である。
[First finger mechanism 20]
As shown in FIGS. 11 to 13, the first finger mechanism 20 corresponds to a thumb and can tilt three frames 21a, 21b, and 21c arranged in series by three joints 22a, 22b, and 22c, respectively. It is the structure connected to.

三つのフレーム21a,21b,21cのうち、基端フレーム21aは、第1アングル23に基端関節22aを介して傾動可能に支持されている。この第1アングル23は、付け根関節としての回転軸24を介してベース15に支持されている。回転軸24の中心軸線は、各関節22a〜22cの中心軸線と略直交している。   Of the three frames 21a, 21b, and 21c, the base end frame 21a is supported by the first angle 23 via the base end joint 22a so as to be tiltable. The first angle 23 is supported by the base 15 via a rotation shaft 24 as a root joint. The central axis of the rotating shaft 24 is substantially orthogonal to the central axes of the joints 22a to 22c.

この第1指機構20は、三つのフレーム21a,21b,21cが第1、第2、第3駆動部25a,25b,25cで個別に傾動され、第1指機構20全体が第4駆動部25dで回転軸24周りに旋回されるようになっており、計四つの自由度を有している。   In the first finger mechanism 20, the three frames 21a, 21b, and 21c are individually tilted by the first, second, and third driving units 25a, 25b, and 25c, and the entire first finger mechanism 20 is the fourth driving unit 25d. Is rotated around the rotation axis 24 and has a total of four degrees of freedom.

第1〜第3駆動部25a〜25cは、第1アングル23に搭載されており、詳細に図示していないが、3系統の動力伝達部を介して三つのフレーム21a〜21cを三つの関節22a〜22cを支点としてそれぞれ個別に傾動させる。   Although the 1st-3rd drive parts 25a-25c are mounted in the 1st angle 23 and are not illustrated in detail, three frames 21a-21c are connected to three joints 22a via three power transmission parts. Each of them is tilted individually with ˜22c as fulcrums.

第4駆動部25dは、ベース15に搭載されており、直動―回転変換部26を介して第1アングル23を回転軸24を支点として回転させる。直動―回転変換部26は、ベース15上に回転可能に支持されるスクリュー28aと、スクリュー28aに螺合されるナット28bと、ナット28bに一体化されかつ回転軸24に固定された揺動アーム28cと、第4駆動部25dの出力軸(符号省略)に固定され駆動ギア27aと、スクリュー28aの一端に固定されかつ駆動ギア27aに噛合される従動ギア27aとを有している。スクリュー28aおよびナット28bは、送りねじ機構を構成している。   The fourth drive unit 25d is mounted on the base 15 and rotates the first angle 23 about the rotation shaft 24 via a linear motion-rotation conversion unit 26. The linear motion-rotation conversion unit 26 is a screw 28 a that is rotatably supported on the base 15, a nut 28 b that is screwed to the screw 28 a, and a swing that is integrated with the nut 28 b and fixed to the rotary shaft 24. The arm 28c has a drive gear 27a fixed to the output shaft (reference number omitted) of the fourth drive unit 25d, and a driven gear 27a fixed to one end of the screw 28a and meshed with the drive gear 27a. The screw 28a and the nut 28b constitute a feed screw mechanism.

この第1指機構20の動作を説明する。   The operation of the first finger mechanism 20 will be described.

(a)第1駆動部25aを駆動すると、基端関節22aを支点として、基端フレーム21a、中間フレーム21bおよび先端フレーム21cの全体が一体的に傾動する。   (A) When the first drive unit 25a is driven, the proximal end frame 21a, the intermediate frame 21b, and the distal end frame 21c are tilted integrally with the proximal end joint 22a as a fulcrum.

(b)第2駆動部25bを駆動すると、中間関節22bを支点として、中間フレーム21bおよび先端フレーム21cが一体的に傾動する。   (B) When the second drive unit 25b is driven, the intermediate frame 21b and the distal end frame 21c are integrally tilted with the intermediate joint 22b as a fulcrum.

(c)第3駆動部25cを駆動すると、先端関節22cの中心を支点として、指先フレーム21cのみが傾動する。   (C) When the third drive unit 25c is driven, only the fingertip frame 21c tilts with the center of the distal joint 22c as a fulcrum.

(d)第4駆動部25dを駆動すると、駆動ギア27aおよび従動ギア27bを介してスクリュー28aが回転される。このスクリュー28aの回転に伴いナット28bがスクリュー28aに沿って直線的に往復移動し、このナット28bと一体の揺動アーム28cが一方向に所定角度回転するので、第1指機構20全体が回転軸24を中心に旋回する。第1指機構20の旋回方向は、スクリュー28aの回転方向を変換することでコントロールできる。   (D) When the fourth drive unit 25d is driven, the screw 28a is rotated via the drive gear 27a and the driven gear 27b. As the screw 28a rotates, the nut 28b linearly reciprocates along the screw 28a, and the swing arm 28c integrated with the nut 28b rotates by a predetermined angle in one direction, so that the entire first finger mechanism 20 rotates. It turns around the axis 24. The turning direction of the first finger mechanism 20 can be controlled by changing the rotation direction of the screw 28a.

〔第4指機構50および第5指機構60〕
図11から図13に示すように、第4指機構50は、薬指に相当するものであり、直列に配置した三つのフレーム51a,51b,51cを三つの関節52a,52b,52cでそれぞれ傾動可能に連結した構成である。第5指機構60は、小指に相当するものであり、直列に配置した三つのフレーム61a,61b,61cを三つの関節62a,62b,62cでそれぞれ傾動可能に連結した構成である。
[Fourth finger mechanism 50 and fifth finger mechanism 60]
As shown in FIGS. 11 to 13, the fourth finger mechanism 50 corresponds to a ring finger, and three frames 51 a, 51 b, 51 c arranged in series can be tilted by three joints 52 a, 52 b, 52 c, respectively. It is the structure connected to. The fifth finger mechanism 60 corresponds to a little finger, and has a configuration in which three frames 61a, 61b, 61c arranged in series are connected to each other by three joints 62a, 62b, 62c so as to be tiltable.

第4指機構50および第5指機構60は、図11および図13に示すように、回転軸63によって連結されている。この回転軸63を第10駆動部64の動力で回転させることによって第4指機構50および第5指機構60を連係して屈伸させる。第10駆動部64はアングル65に搭載されている。第10駆動部64と回転軸63とは例えばギア機構(図示省略)によって連結されているが、このギア機構の詳細な構成は省略する。   As shown in FIGS. 11 and 13, the fourth finger mechanism 50 and the fifth finger mechanism 60 are connected by a rotating shaft 63. By rotating the rotating shaft 63 with the power of the tenth drive unit 64, the fourth finger mechanism 50 and the fifth finger mechanism 60 are linked and stretched. The tenth drive unit 64 is mounted on the angle 65. The tenth drive unit 64 and the rotary shaft 63 are connected by, for example, a gear mechanism (not shown), but the detailed configuration of this gear mechanism is omitted.

この第4指機構50および第5指機構60の動作を説明する。第10駆動部64を駆動すると、第5指機構60が基端関節62aを支点として、基端フレーム61a、中間フレーム61bおよび先端フレーム61cの全体が傾動する。このとき、基端フレーム61aの傾動動作に連係して中間フレーム61bが傾動し、この中間フレーム61bの傾動動作に連係して先端フレーム61cが傾動するようになっている。なお、第4指機構50は第5指機構60と連結されているので、第5指機構60と同じ動きをする。このように、第4、第5指機構50,60は、合わせて一つの自由度を有している。   The operation of the fourth finger mechanism 50 and the fifth finger mechanism 60 will be described. When the tenth drive unit 64 is driven, the fifth finger mechanism 60 tilts the entire base end frame 61a, intermediate frame 61b, and front end frame 61c with the base end joint 62a as a fulcrum. At this time, the intermediate frame 61b tilts in conjunction with the tilting operation of the proximal end frame 61a, and the distal end frame 61c tilts in conjunction with the tilting operation of the intermediate frame 61b. Since the fourth finger mechanism 50 is connected to the fifth finger mechanism 60, the fourth finger mechanism 50 moves in the same manner as the fifth finger mechanism 60. As described above, the fourth and fifth finger mechanisms 50 and 60 have one degree of freedom in total.

〔第2指機構30〕
図11および図14に示すように、第2指機構30は、人差し指に相当するものであり、直列に配置した三つのフレーム31a,31b,31cを三つの関節32a,32b,32cでそれぞれ傾動可能に連結した構成である。
[Second finger mechanism 30]
As shown in FIGS. 11 and 14, the second finger mechanism 30 corresponds to an index finger, and three frames 31 a, 31 b, 31 c arranged in series can be tilted by three joints 32 a, 32 b, 32 c, respectively. It is the structure connected to.

三つのフレーム31a〜31cのうち、基端フレーム31aは、第2アングル33に基端関節32aを介して傾動可能に支持されている。この第2アングル33は、付け根関節としての回転軸34を介してベース15に支持されている。回転軸34の中心軸線は、各関節32a〜32cの中心軸線と略直交している。   Of the three frames 31a to 31c, the proximal end frame 31a is supported by the second angle 33 via the proximal end joint 32a so as to be tiltable. The second angle 33 is supported by the base 15 via a rotation shaft 34 as a root joint. The central axis of the rotating shaft 34 is substantially orthogonal to the central axes of the joints 32a to 32c.

この第2指機構30は、三つのフレーム31a〜31cが第5、第6駆動部35a,35bで傾動され、第2機構30全体が第7駆動部35cで付け根関節としての回転軸34周りに旋回されるようになっている。   In the second finger mechanism 30, the three frames 31 a to 31 c are tilted by the fifth and sixth drive portions 35 a and 35 b, and the entire second mechanism 30 is rotated around the rotation shaft 34 as a root joint by the seventh drive portion 35 c. It is designed to turn.

第5、第6駆動部35a,35bは、第2アングル33に搭載されており、図16から図18に示すように、第1、第2動力伝達部6,7を介して、基端フレーム31aと中間フレーム31bとを基端関節32aと中間関節32bとを支点としてそれぞれ個別に傾動させるようになっている。そして、先端フレーム31cは、図17に示すように、切り替え部8によって、中間フレーム31bと連係して駆動する連係状態と連係しない連係解除状態とに切り替えられるようになっている。   The fifth and sixth drive portions 35a and 35b are mounted on the second angle 33, and as shown in FIGS. 16 to 18, the base end frame is interposed via the first and second power transmission portions 6 and 7. 31a and the intermediate frame 31b are individually tilted with the proximal joint 32a and the intermediate joint 32b as fulcrums. As shown in FIG. 17, the leading end frame 31 c is switched by the switching unit 8 between a linked state that is driven in linkage with the intermediate frame 31 b and a linked release state that is not linked.

第7駆動部35cは、図11に示すように、ベース15に搭載されており、直動―回転変換部36を介して第2アングル33を付け根関節としての回転軸34を支点として旋回させる。   As shown in FIG. 11, the seventh drive unit 35 c is mounted on the base 15, and rotates around the rotation shaft 34 as a root joint with the second angle 33 via the linear motion-rotation conversion unit 36.

直動―回転変換部36は、第7駆動部35cの出力軸(符号省略)に固定されるスクリュー37aと、スクリュー37aに螺合されるナット37bと、ナット37bに一体化されかつ回転軸34に固定された揺動アーム37cとを有している。   The linear motion-rotation conversion unit 36 is integrated with the screw 37a fixed to the output shaft (not shown) of the seventh drive unit 35c, a nut 37b screwed to the screw 37a, the nut 37b, and the rotation shaft 34. And a swing arm 37c fixed to the head.

スクリュー37aおよびナット37bが送りねじ機構を構成している。スクリュー37aは、ベース15上に回転可能に支持されている。   The screw 37a and the nut 37b constitute a feed screw mechanism. The screw 37a is rotatably supported on the base 15.

直動―回転変換部36の動作としては、第7駆動部35cを駆動すると、直動―回転変換部36のスクリュー37aが回転される。このスクリュー37aの回転に伴いナット37bがスクリュー37aに沿って直線的に往復移動し、このナット37bと一体の揺動アーム37cが一方向に所定角度回転するので、第2指機構30全体が回転軸34を中心に旋回する。第2指機構30の旋回方向は、スクリュー37aの回転方向を変換することでコントロールできる。   As an operation of the linear motion-rotation conversion unit 36, when the seventh drive unit 35c is driven, the screw 37a of the linear motion-rotation conversion unit 36 is rotated. As the screw 37a rotates, the nut 37b linearly reciprocates along the screw 37a, and the swing arm 37c integrated with the nut 37b rotates by a predetermined angle in one direction, so that the entire second finger mechanism 30 rotates. It turns around the axis 34. The turning direction of the second finger mechanism 30 can be controlled by changing the rotation direction of the screw 37a.

〔第3指機構40〕
図11および図20に示すように、第3指機構40は、中指に相当するものであり、直列に配置した三つのフレーム41a,41b,41cを三つの関節42a,42b,42cでそれぞれ傾動可能に連結した構成である。
[Third finger mechanism 40]
As shown in FIGS. 11 and 20, the third finger mechanism 40 corresponds to the middle finger, and can tilt the three frames 41a, 41b, 41c arranged in series by the three joints 42a, 42b, 42c, respectively. It is the structure connected to.

三つのフレーム41a〜41cのうち、基端フレーム41aは、第3アングル43に基端関節42aを介して傾動可能に支持されている。この第3アングル43は、ベース15に固定されており、この第3アングル43には、三つのフレーム41a〜41cを傾動させるための第8、第9駆動部44a,44bが搭載されている。   Of the three frames 41a to 41c, the base end frame 41a is supported by the third angle 43 via the base end joint 42a so as to be tiltable. The third angle 43 is fixed to the base 15, and eighth and ninth drive portions 44 a and 44 b for tilting the three frames 41 a to 41 c are mounted on the third angle 43.

この第3指機構40は、三つのフレーム41a〜41cが第8、第9駆動部44a,44bで傾動されるようになっている。   In the third finger mechanism 40, the three frames 41a to 41c are tilted by the eighth and ninth drive portions 44a and 44b.

そして、上記第2指機構30および第3指機構40には、それぞれ、図1から図10に示した多関節機構1における第1、第2動力伝達部6,7および切り替え部8と同一の機構を備えているので、以下で簡単に説明する。   The second finger mechanism 30 and the third finger mechanism 40 are the same as the first and second power transmission units 6 and 7 and the switching unit 8 in the multi-joint mechanism 1 shown in FIGS. Since it has a mechanism, it will be briefly described below.

第1動力伝達部6は、第5駆動部35a(第8駆動部44a)で発生する回転動力を基端関節32a(42a)に伝達するものである。この第1動力伝達部6は、図16および図17に示すように、第5駆動部35a(第8駆動部44a)の出力軸(符号省略)に固定される第1プーリ6aと、基端フレーム31a(41a)に固定されかつ基端関節32a(42a)としての軸の一端側に回動可能に貫通支持される基端プーリ6bと、第1プーリ6aと基端プーリ6bとに跨って巻き掛けられる第1ワイヤー6cとで構成されている。   The first power transmission unit 6 transmits rotational power generated by the fifth drive unit 35a (eighth drive unit 44a) to the proximal joint 32a (42a). As shown in FIGS. 16 and 17, the first power transmission unit 6 includes a first pulley 6a fixed to an output shaft (reference numeral omitted) of the fifth drive unit 35a (eighth drive unit 44a), and a proximal end. A base end pulley 6b that is fixed to the frame 31a (41a) and rotatably supported by one end of a shaft serving as a base end joint 32a (42a), straddling the first pulley 6a and the base end pulley 6b. It is comprised with the 1st wire 6c wound.

第2動力伝達部7は、第6駆動部35b(第9駆動部44b)で発生する回転動力を中間関節32b(42b)に伝達するものである。この第2動力伝達部7は、図16から図18に示すように、第6駆動部35b(第9駆動部44b)の出力軸(符号省略)に固定される第2プーリ7aと、基端関節32a(42a)としての軸の他端側で基端プーリ6bと隣り合わせに回動可能に貫通支持される基端空転プーリ7bと、第2プーリ7aと基端空転プーリ7bとに跨って巻き掛けられる第2ワイヤー7cと、基端空転プーリ7bと一体に形成される基端空転ギア7dと、中間フレーム31b(41b)に固定されかつ中間関節32b(42b)としての軸の一端側に回動可能に貫通支持される中間ギア7eと、基端空転ギア7dと中間ギア7eとの間に配置されて互いに噛合する三つの基端中継ギア7f,7g,7hとで構成されている。なお、三つの基端中継ギア7f,7g,7hは、支軸(符号省略)を介して基端フレーム31a(41a)に回動可能に支持されている。   The second power transmission unit 7 transmits the rotational power generated by the sixth drive unit 35b (the ninth drive unit 44b) to the intermediate joint 32b (42b). As shown in FIGS. 16 to 18, the second power transmission unit 7 includes a second pulley 7a fixed to an output shaft (reference number omitted) of the sixth drive unit 35b (the ninth drive unit 44b), and a proximal end. Winding over the base idler pulley 7b that is rotatably supported by the other end of the shaft as the joint 32a (42a) so as to be rotatable adjacent to the base pulley 6b, the second pulley 7a, and the base idler pulley 7b A second wire 7c to be hung, a proximal idler gear 7d formed integrally with the proximal idler pulley 7b, and fixed to the intermediate frame 31b (41b) and rotated to one end of the shaft as the intermediate joint 32b (42b). The intermediate gear 7e is movably supported by the through-holes, and the three base end relay gears 7f, 7g, and 7h are disposed between the base end idle gear 7d and the intermediate gear 7e and mesh with each other. The three base end relay gears 7f, 7g, and 7h are rotatably supported by the base end frame 31a (41a) via a support shaft (reference numeral omitted).

切り替え部8は、先端フレーム31c(41c)を中間フレーム31b(41b)の傾動動作に連係させて傾動させる連係状態と、先端フレーム31c(41c)を中間フレーム31b(41b)の傾動動作に連係させずに自由傾動可能とする連係解除状態とに切り替えるものである。   The switching unit 8 links the leading end frame 31c (41c) to the tilting operation of the intermediate frame 31b (41b) and links the leading end frame 31c (41c) to the tilting operation of the intermediate frame 31b (41b). Without switching to the linkage release state that allows free tilting.

この切り替え部8は、図16および図17に示すように、中間関節32b(42b)としての軸の他端側で中間ギア7eと隣り合わせに回動可能に貫通支持される中間空転ギア8aと、先端フレーム31c(41c)に固定されかつ先端関節32c(42c)としての軸の一端側に回動可能に貫通支持される先端ギア8bと、中間空転ギア8aと先端ギア8bとの間に配置されて互いに噛合する二つの中間中継ギア8c,8dと、中間空転ギア8aを非回転に拘束する状態と回転を許容する状態とに切り替えるストッパー9とで構成されている。なお、二つの中間中継ギア8c,8dは、支軸(符号省略)を介して中間フレーム31b(41b)に回動可能に支持されている。   As shown in FIGS. 16 and 17, the switching unit 8 includes an intermediate idle gear 8 a that is rotatably supported by the other end side of the shaft as the intermediate joint 32 b (42 b) so as to be rotatable adjacent to the intermediate gear 7 e. A tip gear 8b fixed to the tip frame 31c (41c) and rotatably supported by one end of a shaft as the tip joint 32c (42c) is disposed between the intermediate idle gear 8a and the tip gear 8b. The intermediate relay gears 8c, 8d meshing with each other, and a stopper 9 for switching the intermediate idle gear 8a to a non-rotating state and a rotating-permitting state. The two intermediate relay gears 8c and 8d are rotatably supported by the intermediate frame 31b (41b) via a support shaft (reference numeral omitted).

なお、ストッパー9は、ソレノイドで構成されている。このソレノイドからなるストッパー9は、円筒形の電磁石9aと、電磁石9aの中心に一端側が突出する状態でかつ非接触となる状態で挿入される可動鉄心9bと、可動鉄心9bの突出端側外周に巻回されるコイル9cと、可動鉄心9bの突出端に一直線上に連結された係止片9dとから構成されている。   The stopper 9 is composed of a solenoid. The solenoid stopper 9 includes a cylindrical electromagnet 9a, a movable iron core 9b inserted in a non-contact state with one end projecting from the center of the electromagnet 9a, and a projecting end side outer periphery of the movable iron core 9b. The coil 9c is wound and a locking piece 9d connected in a straight line to the protruding end of the movable iron core 9b.

次に、上記第2指機構30および第3指機構40の動作を説明する。   Next, operations of the second finger mechanism 30 and the third finger mechanism 40 will be described.

まず、第5駆動部35a(第8駆動部44a)を駆動すると、基端関節32a(基端関節42a)を支点として、基端フレーム31a(基端フレーム41a)、中間フレーム31b(中間フレーム41b)および先端フレーム31c(先端フレーム41c)の全体が一体的に傾動する。   First, when the fifth drive unit 35a (eighth drive unit 44a) is driven, the base end frame 31a (base end frame 41a) and the intermediate frame 31b (intermediate frame 41b) with the base end joint 32a (base end joint 42a) as a fulcrum. ) And the tip frame 31c (tip frame 41c) as a whole are tilted integrally.

また、第6駆動部35b(第9駆動部44b)を駆動すると、中間関節32b(中間関節42b)を支点として、中間フレーム31b(中間フレーム41b)および先端フレーム31c(先端フレーム41c)が一体的に傾動する。   Further, when the sixth drive unit 35b (the ninth drive unit 44b) is driven, the intermediate frame 31b (the intermediate frame 41b) and the distal end frame 31c (the distal end frame 41c) are integrated with the intermediate joint 32b (the intermediate joint 42b) as a fulcrum. Tilt to.

このとき、切り替え部8によって、ストッパー9の係止片9dを中間空転ギア8aの歯間に嵌入させて、中間空転ギア8aを非回転に拘束している場合、図19に示すように、中間フレーム31b(中間フレーム41b)が所定角度θ2傾くと、その傾動動作によって非回転の中間空転ギア8aと噛合する二つの基端中継ギア8c,8dが自転しながら中間空転ギア8aの外周を中間フレーム31b(中間フレーム41b)の傾動方向と同方向に公転されるので、先端ギア8bが中間フレーム31b(中間フレーム41b)の傾動方向と同方向に回転され、この先端ギア8bと一体の先端フレーム31c(先端フレーム41c)が中間フレーム31b(中間フレーム41b)の傾動方向と同方向(下向き)に傾動される。これにより、先端フレーム31c(先端フレーム41c)が中間フレーム31b(中間フレーム41b)に対して所定角度θ3傾く。   At this time, in the case where the locking piece 9d of the stopper 9 is fitted between the teeth of the intermediate idle gear 8a by the switching portion 8 and the intermediate idle gear 8a is restrained to non-rotation, as shown in FIG. When the frame 31b (intermediate frame 41b) is tilted by a predetermined angle θ2, the two base end relay gears 8c, 8d meshing with the non-rotating intermediate idle gear 8a by the tilting operation rotate around the outer periphery of the intermediate idle gear 8a while rotating. Since 31b (intermediate frame 41b) is revolved in the same direction as the tilt direction, the tip gear 8b is rotated in the same direction as the tilt direction of the intermediate frame 31b (intermediate frame 41b), and the tip frame 31c integral with the tip gear 8b. The (front end frame 41c) is tilted in the same direction (downward) as the tilt direction of the intermediate frame 31b (intermediate frame 41b). Thereby, the front end frame 31c (front end frame 41c) is inclined at a predetermined angle θ3 with respect to the intermediate frame 31b (intermediate frame 41b).

つまり、中間空転ギア8aを非回転に拘束すると、第2駆動部5bで発生する動力を中間関節4bを介して先端関節4cに伝達することができるので、先端フレーム31c(先端フレーム41c)を中間フレーム31b(中間フレーム41b)に連係して傾動動作させる連係状態にできる。   That is, if the intermediate idle gear 8a is constrained to be non-rotating, the power generated by the second drive unit 5b can be transmitted to the distal joint 4c via the intermediate joint 4b, so that the distal frame 31c (the distal frame 41c) is intermediate. It is possible to be in a linked state in which the frame 31b (intermediate frame 41b) is linked and tilted.

一方、ストッパー9の係止片9dを中間空転ギア8aの歯間から抜き出して、中間空転ギア8aを自由回転可能にしている場合、図20に示すように、中間フレーム31b(中間フレーム41b)が所定角度θ2傾いても、中間空転ギア8aと噛合する基端中継ギア8c,8dが自転されなくなるので、先端ギア8bと一体の先端フレーム31c(先端フレーム41c)は傾動されなくなる。但し、先端ギア8bは何れにも拘束されていないので、先端ギア8bと一体の先端フレーム31c(先端フレーム41c)は先端関節4cを支点として上下いずれの方向にも傾動可能になっている。なお、図20の状態では、先端フレーム31c(先端フレーム41c)が自重により中間フレーム31b(中間フレーム41b)に対し下向きに所定角度θ4傾くことになる。   On the other hand, when the locking piece 9d of the stopper 9 is extracted from between the teeth of the intermediate idle gear 8a and the intermediate idle gear 8a is freely rotatable, the intermediate frame 31b (intermediate frame 41b) is shown in FIG. Even if the predetermined angle θ2 is inclined, the proximal relay gears 8c and 8d meshing with the intermediate idle gear 8a are not rotated, so that the distal end frame 31c (the distal end frame 41c) integral with the distal end gear 8b is not tilted. However, since the tip gear 8b is not restrained in any way, the tip frame 31c (tip frame 41c) integral with the tip gear 8b can tilt in any direction up and down with the tip joint 4c as a fulcrum. In the state of FIG. 20, the front end frame 31c (front end frame 41c) is inclined downward by a predetermined angle θ4 with respect to the intermediate frame 31b (intermediate frame 41b) due to its own weight.

つまり、中間空転ギア8aを自由回転可能にすると、第2駆動部5bで発生する動力を基端フレーム31a(基端フレーム41a)から中間フレーム31b(中間フレーム41b)まで伝達するものの、中間フレーム31b(中間フレーム41b)から先端フレーム31c(先端フレーム41c)への伝達を遮断することができるので、先端フレーム31c(先端フレーム41c)を中間フレーム31b(中間フレーム41b)に連係して傾動動作させない自由傾動可能な連係解除状態にできる。   That is, if the intermediate idle gear 8a is freely rotatable, the power generated by the second drive unit 5b is transmitted from the base frame 31a (base frame 41a) to the intermediate frame 31b (intermediate frame 41b), but the intermediate frame 31b. Since transmission from the (intermediate frame 41b) to the tip frame 31c (tip frame 41c) can be blocked, the tip frame 31c (tip frame 41c) is free to be tilted in conjunction with the intermediate frame 31b (intermediate frame 41b). Tiltable linkage release state.

次に、上述したロボットハンドにより、例えばチョーク等の棒状の物体70を把持する場合の動作を説明する。   Next, the operation in the case of gripping a rod-like object 70 such as a chalk with the robot hand described above will be described.

まず、第2、第3指機構30,40の先端フレーム31c,41cと中間フレーム31b,41bとを連係させる連係状態にしたままで、物体70を掴ませるようにすると、図21に示すように、物体70の外周に先端フレーム31c,41cの先端縁が当接して、第2、第3指機構30,40の先端フレーム31c,41cの先端縁で摘んだような形態となり、把持状態が不安定になる。   First, as shown in FIG. 21, when the object 70 is gripped while the tip frames 31c and 41c and the intermediate frames 31b and 41b of the second and third finger mechanisms 30 and 40 are linked to each other, the object 70 is gripped. The tip edges of the tip frames 31c and 41c come into contact with the outer periphery of the object 70, and are gripped by the tip edges of the tip frames 31c and 41c of the second and third finger mechanisms 30 and 40. Become stable.

しかし、第2、第3指機構30,40の先端フレーム31c,41cと中間フレーム31b,41bとを連係させない連係解除状態にしておいて、物体70を掴ませるようにすれば、先端フレーム31c,41cが自由に傾動できるので、図22に示すように、指が開く方向にやや回転して先端フレーム31c,41cの側面が物体70に添った好ましい把持状態になる。この状態になると、再び連係を実行し指先部から把持力が発生するようになり、しっかりと物体70を把持することができる。   However, if the distal end frames 31c and 41c of the second and third finger mechanisms 30 and 40 and the intermediate frames 31b and 41b are in a disengaged state and the object 70 is gripped, the distal end frames 31c and 31c, Since 41c can tilt freely, as shown in FIG. 22, the finger rotates slightly in the opening direction, and the side surfaces of the end frames 31c and 41c are in a preferred gripping state along the object 70. In this state, the linkage is executed again, and a gripping force is generated from the fingertip portion, so that the object 70 can be gripped firmly.

但し、第2、第3指機構30,40において、連係解除状態にすると、先端フレーム31c,41cが何れにも拘束されずに自由に回動するようになるので、例えば図23に示すように、適切な把持状態を作り出すことができなくなる場合がある。この点を考慮し、第2、第3指機構30,40においては、図10で示したバネ11を組み込むようにするのが好ましい。このバネ11を組み込めば、第2、第3指機構30,40の先端フレーム31c,41cが常時において手のひら側に傾動するよう弾発付勢されるので、ロボットハンド全体にしてみれば物体70を握りこむような形にできる。特に、連係解除状態において、先端フレーム31c,41cが物体70に接触すると、接触したままに保つことができるので、人の手の動きにより近づくようになる。   However, in the second and third finger mechanisms 30 and 40, when the linkage is released, the end frames 31c and 41c can freely rotate without being constrained by any of them, for example, as shown in FIG. In some cases, an appropriate gripping state cannot be created. Considering this point, it is preferable to incorporate the spring 11 shown in FIG. 10 in the second and third finger mechanisms 30 and 40. If this spring 11 is incorporated, the end frames 31c and 41c of the second and third finger mechanisms 30 and 40 are always elastically biased so as to tilt toward the palm side. It can be shaped like a grasp. In particular, when the distal end frames 31c and 41c come into contact with the object 70 in the disengagement state, they can be kept in contact with each other.

なお、連係状態にしておいて物体70に先端フレーム31c,41cの先端縁を当接させてから、この当接した時点で、連係解除状態にするように制御してもよい。このように把持動作の途中で連係を解除し、その後再び連係状態に切り替えるという制御を行うには、連係解除状態と連係状態との切り替えタイミングが重要になる。   It is also possible to perform control so that the linkage is released after the tip edges of the tip frames 31c and 41c are brought into contact with the object 70 in the linked state. Thus, in order to perform control of releasing the linkage in the middle of the gripping operation and then switching to the linkage state again, the switching timing between the linkage release state and the linkage state becomes important.

そのためには、例えば先端フレーム31c,41cの先端角から側面にかけて力覚センサ(図示省略)を取り付け、この力覚センサの出力で、連係の解除、実行を制御すればよい。この場合には、図22に示す状態のときに力覚センサにて先端フレーム31c,41cにかかるせん断力や垂直力などを測定することで、先端フレーム31c,41cに無理な力が加わったとしたら連係を解除してやればよい。また予め連係を解除している場合には、物体70に接触したのを検出してそのタイミングで連係を実行させてやれば、物体70に把持力を加えてやることができる。   For this purpose, for example, a force sensor (not shown) may be attached from the tip angle to the side of the tip frames 31c and 41c, and the release and execution of the linkage may be controlled by the output of the force sensor. In this case, if an unreasonable force is applied to the end frames 31c and 41c by measuring the shearing force or vertical force applied to the end frames 31c and 41c with a force sensor in the state shown in FIG. What is necessary is just to cancel linkage. If the linkage is canceled in advance, it is possible to apply a gripping force to the object 70 by detecting contact with the object 70 and executing the linkage at that timing.

ところで、上述したロボットハンドにおける各指機構20〜60の傾動動作ならびに第1、第2指機構20,30の旋回動作は、各関節にポテンショメータ等の角度センサ(図示省略)を搭載して、この角度センサで各回転部分の回転角度を検出し、その検出値に基づいて制御部(図示省略)により制御することができる。   By the way, the tilting operation of each finger mechanism 20 to 60 and the turning operation of the first and second finger mechanisms 20 and 30 in the robot hand described above are implemented by mounting an angle sensor (not shown) such as a potentiometer at each joint. The rotation angle of each rotating portion can be detected by the angle sensor, and can be controlled by a control unit (not shown) based on the detected value.

他の方法として、各関節に搭載している前記角度センサの値から判断する方法もある。仮に把持動作が決まっているのであれば、制御部(図示省略)によって予め設定された回転角で連係動作を解除し、次の設定された回転角で再び連係させるようにすればよい。更に連係の解除動作、連係動作を繰り返して最後に指機構を基のまっすぐな状態に戻すときは、連係状態にしている二つの関節の回転角を一致させなければならない。そのときは、各関節に搭載している前記角度センサの値を確認しながら、連係動作を実行するタイミングを決めてやればよい。   As another method, there is a method of judging from the value of the angle sensor mounted on each joint. If a gripping operation is determined, the linkage operation is canceled at a rotation angle set in advance by a control unit (not shown), and the linkage operation is performed again at the next rotation angle set. Further, when the link release operation and the link operation are repeated and the finger mechanism is finally returned to the original straight state, the rotation angles of the two joints in the link state must be matched. At that time, the timing for executing the linkage operation may be determined while checking the value of the angle sensor mounted on each joint.

上記のようにして制御部(図示省略)で先端フレーム31c,41cとそれに隣接する中間フレーム31b,41bの連係動作と連係解除動作とを選択的に行うようにすれば、多様なロボットハンドの把持状態を作ることができる。そのため連係動作の実行、連係の解除動作の実行を適宜制御することが多様なロボットハンドの把持状態を作るうえで重要になってくる。   If the control unit (not shown) selectively performs the linkage operation and the linkage release operation of the front end frames 31c and 41c and the adjacent intermediate frames 31b and 41b as described above, a variety of robot hands can be gripped. Can make a state. Therefore, it is important to appropriately control the execution of the linkage operation and the execution of the linkage release operation in order to create various gripping states of the robot hand.

以上説明したロボットハンドでは、その第2指機構30および第3指機構40における先端フレーム31c,41cを中間フレーム31b,41bの傾動動作に連係して傾動させるように構成することにより、関節の数より駆動部としてのモーターの数を少なくしている。そのため、ロボットハンドの小型化ならびに低コスト化を図ることができる。   In the robot hand described above, the distal end frames 31c and 41c in the second finger mechanism 30 and the third finger mechanism 40 are configured to tilt in conjunction with the tilting operation of the intermediate frames 31b and 41b, so that the number of joints is increased. The number of motors as drive units is reduced. Therefore, the robot hand can be reduced in size and cost.

しかも、このように駆動部としてのモーターの使用数を少なくしても、先端フレーム31c,41cを中間フレーム31b,41bと連係させる連係状態と連係させない連係解除状態とを切り替えることによって、ロボットハンドによる物体70の把持姿勢を比較的多様化できるようになる。   Moreover, even if the number of motors used as the drive unit is reduced in this way, by switching between the linkage state in which the end frames 31c and 41c are linked to the intermediate frames 31b and 41b and the linkage release state in which the tip frames 31c and 41c are not linked, The gripping posture of the object 70 can be relatively diversified.

また、第2、第3指機構30,40に備える第2動力伝達部7においては、第2駆動部5bから基端関節4aまでの動力伝達要素をワイヤー機構(7a〜7c)として、基端関節4aから中間関節4bまでの動力伝達要素をギア機構(7d〜7h)としている。このように第2動力伝達部7において第2、第3指機構30,40の外部に前記ワイヤー機構を配置した場合、第2駆動部5bの配置を自由にできるようになる。また、第2動力伝達部7において第2、第3指機構30,40の内部に前記ギア機構を配置した場合、当該ギア機構の施工性、メンテナンス性ならびに信頼性を向上できるようになる。もちろん、図示していないが、第2動力伝達部7において第2駆動部5bから基端関節4aまでの動力伝達要素をギア機構としてもよい。   Moreover, in the 2nd power transmission part 7 with which the 2nd, 3rd finger mechanisms 30 and 40 are equipped, the power transmission element from the 2nd drive part 5b to the proximal end joint 4a is made into a wire mechanism (7a-7c), and a proximal end The power transmission element from the joint 4a to the intermediate joint 4b is a gear mechanism (7d to 7h). As described above, when the wire mechanism is arranged outside the second and third finger mechanisms 30 and 40 in the second power transmission unit 7, the second drive unit 5b can be arranged freely. In addition, when the gear mechanism is arranged inside the second and third finger mechanisms 30 and 40 in the second power transmission unit 7, the workability, maintainability and reliability of the gear mechanism can be improved. Of course, although not shown, the power transmission element from the second drive unit 5b to the proximal joint 4a in the second power transmission unit 7 may be a gear mechanism.

また、第2、第3指機構30,40に備える切り替え部8についても、中間関節4bから先端関節4cまでの動力伝達要素をギア機構(8a〜8d)にしているから、当該ギア機構の施工性、メンテナンス性ならびに信頼性を向上できるようになる。   Moreover, since the power transmission element from the intermediate joint 4b to the tip joint 4c is also the gear mechanism (8a to 8d) for the switching unit 8 provided in the second and third finger mechanisms 30 and 40, the construction of the gear mechanism is performed. , Maintenance and reliability can be improved.

以下、上記ロボットハンドの他の実施形態を説明する。   Hereinafter, other embodiments of the robot hand will be described.

(1)上記実施形態において、第1指機構20、第4指機構50、第5指機構60における動力伝達部については、詳細に説明していないが、従来例と同様のワイヤー機構を用いることができるし、また、上記第2指機構30や第3指機構40における動力伝達部と同様のギヤ機構を用いることができる。   (1) In the said embodiment, although it does not demonstrate in detail about the power transmission part in the 1st finger mechanism 20, the 4th finger mechanism 50, and the 5th finger mechanism 60, the same wire mechanism as a prior art example is used. Moreover, the same gear mechanism as the power transmission part in the said 2nd finger mechanism 30 or the 3rd finger mechanism 40 can be used.

(2)上記実施形態のロボットハンドでは、第2指機構30と第3指機構40とについて、先端フレーム31c,41cを中間フレーム31b,41bに連係させる連係状態と連係させない連係解除状態とを意図的に実現できるように構成した例を挙げたが、第1指機構20、第4指機構50、第5指機構60についても同様に構成することができ、どの箇所に適用するのかは、ロボットハンドの目的に応じて決めてやればよい。但し、上記実施形態のように、親指に相当する第1指機構20は、関節の数と同数の駆動部を用いた構成にしているので、人の手の親指と略同様に動かせるようになっており、ロボットハンドを多様に動かすうえでは有利である。   (2) In the robot hand of the above embodiment, the second finger mechanism 30 and the third finger mechanism 40 are intended to be in a linked state in which the end frames 31c and 41c are linked to the intermediate frames 31b and 41b and in a linked release state in which the tip frames 31c and 41c are linked. However, the first finger mechanism 20, the fourth finger mechanism 50, and the fifth finger mechanism 60 can be configured in the same manner. Decide according to the purpose of the hand. However, as in the above-described embodiment, the first finger mechanism 20 corresponding to the thumb is configured to use the same number of drive units as the number of joints, and can be moved in substantially the same manner as the thumb of a human hand. This is advantageous for moving the robot hand in various ways.

(3)上記実施形態では、3つのフレームを有する指機構において、先端フレームと中間フレームとを連係状態と連係解除状態とに切り替えるようにしているが、3つ以上のフレームを3つ以上の関節で傾動可能に連結した構成であっても、本発明を適用できる。その場合、連係状態や連係解除状態とに切り替える対象となる2つのフレームとしては、先端フレームとそれに連結される中間フレームとなる。   (3) In the above embodiment, in the finger mechanism having three frames, the tip frame and the intermediate frame are switched between the linked state and the linked release state, but the three or more frames are switched to the three or more joints. Even if it is the structure connected so that tilting is possible, this invention can be applied. In that case, the two frames to be switched to the linked state and the linked release state are the leading end frame and the intermediate frame coupled thereto.

本発明に係る多関節機構の一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the multi joint mechanism which concerns on this invention. 図1の多関節機構を一側(図では右側)から見た図である。It is the figure which looked at the multi-joint mechanism of FIG. 1 from one side (the right side in the figure). 図1の多関節機構を他側(図では左側)から見た図である。It is the figure which looked at the multi joint mechanism of FIG. 1 from the other side (left side in a figure). 図2の基端フレームの動きを示す図である。It is a figure which shows the motion of the base end frame of FIG. 図2の中間フレームと先端フレームとの連係時の動きを示す図である。It is a figure which shows the motion at the time of cooperation of the intermediate | middle frame of FIG. 2, and a front-end | tip frame. 図2の中間フレームと先端フレームとの連係解除時の動きを示す図である。It is a figure which shows the motion at the time of cancellation | release of linkage with the intermediate | middle frame of FIG. 2, and a front-end | tip frame. 図5の状態において先端フレームの物体に対する当接状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the contact state with respect to the object of a front-end | tip frame in the state of FIG. 図6の状態において先端フレームの物体に対する当接状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the contact state with respect to the object of a front-end | tip frame in the state of FIG. 図1のストッパーの他の例で、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to FIG. 2 in the other example of the stopper of FIG. 本発明に係る多関節機構の他の実施形態で、図2に対応する図である。It is a figure corresponding to Drawing 2 in other embodiments of the articulated mechanism concerning the present invention. 本発明に係るロボットハンドの一実施形態を甲側から見た上面図である。It is the top view which looked at one embodiment of the robot hand concerning the present invention from the former side. 図11のロボットハンドを第1指機構側から見た図である。It is the figure which looked at the robot hand of FIG. 11 from the 1st finger mechanism side. 図11のロボットハンドを第5指機構側から見た図である。It is the figure which looked at the robot hand of FIG. 11 from the 5th finger mechanism side. 図11の第2指機構単体を示す側面図である。It is a side view which shows the 2nd finger mechanism single-piece | unit of FIG. 図11の第3指機構単体を示す側面図である。It is a side view which shows the 3rd finger mechanism single-piece | unit of FIG. 図14の第2指機構および図15の第3指機構を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd finger mechanism of FIG. 14, and the 3rd finger mechanism of FIG. 図16の第2、第3指機構を一側(図では右側)から見た図である。It is the figure which looked at the 2nd, 3rd finger mechanism of Drawing 16 from one side (the figure right side). 図16の第2、第3指機構を他側(図では左側)から見た図である。It is the figure which looked at the 2nd, 3rd finger mechanism of Drawing 16 from the other side (left side in a figure). 図18の第2、第3指機構における中間フレームと先端フレームとの連係時の動きを示す図である。It is a figure which shows the motion at the time of the cooperation of the intermediate | middle frame and front-end | tip frame in the 2nd, 3rd finger mechanism of FIG. 図18の第2、第3指機構における中間フレームと先端フレームとの連係解除時の動きを示す図である。It is a figure which shows the motion at the time of cancellation | release of linkage with the intermediate | middle frame and front-end | tip frame in the 2nd, 3rd finger mechanism of FIG. 図11のロボットハンドによる物体の把持状態の好ましくない例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the unpreferable example of the holding state of the object by the robot hand of FIG. 図11のロボットハンドによる物体の把持状態の好ましい例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the preferable example of the holding | grip state of the object by the robot hand of FIG. 図11のロボットハンドによる物体の把持状態の好ましくない他の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other example of the unpreferable holding | grip state of the object by the robot hand of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 多関節機構
2 ベース
3a 基端フレーム
3b 中間フレーム
3c 先端フレーム
4a 基端関節
4b 中間関節
4c 先端関節
5a 第1駆動部
5b 第2駆動部
6 第1動力伝達部
6a 第1プーリ
6b 基端プーリ
6c 第1ワイヤー
7 第2動力伝達部
7a 第2プーリ
7b 基端空転プーリ
7c 第2ワイヤー
7d 基端空転ギア
7e 中間ギア
7f〜7h 基端中継ギア
8 切り替え部
8a 中間空転ギア
8b 先端ギア
8c,8d 中間中継ギア
9 ストッパー
10 物体
15 ベース
20 第1指機構
30 第2指機構
31a 基端フレーム
31b 中間フレーム
31c 先端フレーム
32a 基端関節
32b 中間関節
32c 先端関節
35a 第2指機構用の第5駆動部
35b 第2指機構用の第6駆動部
40 第3指機構
41a 基端フレーム
41b 中間フレーム
41c 先端フレーム
42a 基端関節
42b 中間関節
42c 先端関節
44a 第3指機構用の第8駆動部
44b 第3指機構用の第9駆動部
50 第4指機構
60 第5指機構
70 物体
1 Articulated mechanism
2 base
3a Base frame
3b Intermediate frame
3c Tip frame
4a proximal joint
4b Intermediate joint
4c Tip joint
5a 1st drive part
5b Second drive unit
6 1st power transmission part
6a First pulley
6b Base end pulley
6c 1st wire
7 Second power transmission unit
7a Second pulley
7b Base idle pulley
7c Second wire
7d Base idler gear
7e Intermediate gear 7f-7h Proximal relay gear
8 Switching part
8a Intermediate idle gear
8b Tip gear 8c, 8d Intermediate relay gear
9 stopper 10 object 15 base 20 first finger mechanism 30 second finger mechanism 31a proximal frame 31b intermediate frame 31c distal frame 32a proximal joint 32b intermediate joint 32c distal joint 35a fifth drive unit 35b second finger mechanism 6th drive part for finger mechanism 40 3rd finger mechanism 41a Base end frame 41b Intermediate frame 41c End frame 42a Base end joint 42b Intermediate joint 42c End joint 44a 8th drive part for 3rd finger mechanism 44b For 3rd finger mechanism 9th drive part 50 4th finger mechanism 60 5th finger mechanism 70 Object

Claims (15)

直列配置される複数のフレームと、各フレームをそれぞれ傾動可能に連結する複数の関節と、前記適宜のフレームを傾動させるための動力を発生する駆動部と、この駆動部で発生する動力を前記適宜の関節に伝達する動力伝達部とを備え、
前記動力伝達部において前記各関節間での動力伝達要素をギアで構成していることを特徴とする多関節機構。
A plurality of frames arranged in series, a plurality of joints that connect each frame so as to be tiltable, a drive unit that generates power for tilting the appropriate frame, and a power generated by the drive unit A power transmission unit that transmits to the joints of
In the power transmission unit, a power transmission element between the joints is constituted by a gear.
直列配置される複数のフレームと、
各フレームをそれぞれ傾動可能に連結する複数の関節と、
前記複数のフレームのうちの基端フレームを傾動させるための動力を発生する第1駆動部と、
前記複数のフレームのうちの中間フレームを駆動するための動力を発生する第2駆動部と、
前記第1駆動部で発生する動力を前記基端フレームに伝達する第1動力伝達部と、
前記第2駆動部で発生する動力を前記中間フレームに伝達する第2動力伝達部とを備え、
前記第2動力伝達部において前記各関節間での動力伝達要素をギアで構成していることを特徴とする多関節機構。
A plurality of frames arranged in series;
A plurality of joints that connect each frame in a tiltable manner;
A first drive unit that generates power for tilting a proximal frame of the plurality of frames;
A second drive unit that generates power for driving an intermediate frame of the plurality of frames;
A first power transmission unit configured to transmit power generated by the first drive unit to the base frame;
A second power transmission unit that transmits power generated by the second drive unit to the intermediate frame;
In the second power transmission unit, a power transmission element between the joints is constituted by a gear.
請求項2に記載の多関節機構において、
前記各関節のうち基端関節は、その両端がベースに固定されかつ前記基端フレームの一端に回動可能に支持される軸とされ、前記中間関節は、その両端が前記基端フレームの他端に固定されかつ前記中間フレームの一端に回動可能に貫通支持される軸とされ、前記先端関節は、その両端が前記中間フレームの他端に固定されかつ前記先端フレームの一端に回動可能に貫通支持される軸とされており、
前記第2動力伝達部において前記各関節間での動力伝達要素は、基端関節としての軸に相対回動可能に支持される基端空転ギアと、前記中間フレームに固定されかつ中間関節としての軸に回動可能に支持される中間ギアと、前記基端空転ギアと中間ギアとの間に配置されて互いに噛合する一つまたは複数の基端中継ギアとを含む構成とされていることを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to claim 2,
Among the joints, the base joint is a shaft whose both ends are fixed to the base and is rotatably supported by one end of the base frame, and the intermediate joint has both ends other than the base frame. The shaft is fixed to the end and is pivotally supported by one end of the intermediate frame, and the tip joint is fixed to the other end of the intermediate frame and rotatable to one end of the tip frame. It is assumed that the shaft is penetrated and supported by
The power transmission element between the joints in the second power transmission unit includes a base idle gear that is supported by a shaft serving as a base end joint so as to be relatively rotatable, a base end idling gear fixed to the intermediate frame, and An intermediate gear rotatably supported on the shaft, and one or a plurality of proximal relay gears arranged between the proximal idle gear and the intermediate gear and meshing with each other. Features a multi-joint mechanism.
請求項2または3に記載の多関節機構において、
前記複数のフレームのうちの先端フレームを前記中間フレームの傾動動作に連係させる連係状態と、前記先端フレームを前記中間フレームに対し自由に傾動可能とする連係解除状態とを意図的に実現する切り替え部を備えていることを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to claim 2 or 3,
A switching unit that intentionally realizes a linkage state in which the tip frame of the plurality of frames is linked to the tilting operation of the intermediate frame and a linkage release state in which the tip frame is freely tiltable with respect to the intermediate frame. An articulated mechanism characterized by comprising:
請求項4に記載の多関節機構において、
前記切り替え部は、中間関節としての軸で前記中間ギアと隣り合わせに回動可能に支持される中間空転ギアと、前記先端フレームに固定されかつ先端関節としての軸に回動可能に支持される先端ギアと、前記中間空転ギアと前記先端ギアとの間に配置されて互いに噛合する一つまたは複数の中間中継ギアと、この中間空転ギアを非回転に拘束して前記連係状態にしたりあるいは中間空転ギアの回転を許容して前記連係解除状態にしたりするストッパーとを含む構成とされていることを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to claim 4,
The switching unit includes an intermediate idler gear that is rotatably supported adjacent to the intermediate gear by an axis as an intermediate joint, and a distal end that is fixed to the distal end frame and is rotatably supported by an axis as a distal joint. A gear, one or a plurality of intermediate relay gears arranged between the intermediate idle gear and the tip gear and meshing with each other, and the intermediate idle gear is restricted to non-rotation to be in the linked state or the intermediate idle gear. A multi-joint mechanism characterized by including a stopper that allows the rotation of the gear to be in the disengaged state.
請求項5に記載の多関節機構において、
前記ストッパーは、前記中間空転ギアの歯間に嵌入されて前記中間空転ギアを非回転に拘束する係止片と、この係止片を前記中間空転ギアの歯間に嵌入させるよう突出させたり前記中間空転ギアの歯間から抜くよう後退させたりする動作部とを含む構成とされていることを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to claim 5,
The stopper is inserted between the teeth of the intermediate idle gear and is locked to prevent the intermediate idle gear from rotating, and the stopper is protruded to be inserted between the teeth of the intermediate idle gear. A multi-joint mechanism characterized by including a moving part that moves backward so as to be pulled out between the teeth of the intermediate idle gear.
請求項6に記載の多関節機構において、
前記動作部は、ソレノイドで構成されていることを特徴とする多関節機構。
In the multi-joint mechanism according to claim 6,
The multi-joint mechanism characterized in that the operating part is constituted by a solenoid.
請求項6に記載の多関節機構において、
前記動作部は、高分子アクチュエータで構成されていることを特徴とする多関節機構。
In the multi-joint mechanism according to claim 6,
The multi-joint mechanism characterized in that the operating part is composed of a polymer actuator.
請求項4から8のいずれかに記載の多関節機構において、
前記先端フレームとそれに連結される中間フレームとに、当該先端フレームを前記中間フレームに対し一傾動方向に傾動させるよう弾発付勢するバネが設けられていることを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to any one of claims 4 to 8,
A multi-joint mechanism characterized in that a spring for resiliently biasing the tip frame in a tilting direction with respect to the intermediate frame is provided on the tip frame and an intermediate frame connected thereto.
請求項1から9のいずれかに記載の多関節機構において、
必要に応じて前記駆動部を駆動または非駆動にして前記各フレームの傾動動作を制御する制御部を有することを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to any one of claims 1 to 9,
A multi-joint mechanism comprising a control unit that controls the tilting operation of each frame by driving or non-driving the driving unit as required.
請求項1から10のいずれかに記載の多関節機構において、
前記各関節には、互いに連結するフレーム間の相対的な傾きを測定する角度センサが設けられていることを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to any one of claims 1 to 10,
Each articulated mechanism is provided with an angle sensor for measuring a relative inclination between frames connected to each other.
請求項11に記載の多関節機構において、
前記制御部は、前記連係状態において前記各フレームを傾動させるとき、前記角度センサの出力に基づき前記各フレームの姿勢を認識し、要求される姿勢にする処理を実行することを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to claim 11,
The controller is configured to recognize a posture of each frame based on an output of the angle sensor and to perform a required posture when tilting each frame in the linkage state. mechanism.
請求項1から12のいずれかに記載の多関節機構において、
前記先端フレームには、力覚センサが設けられていることを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to any one of claims 1 to 12,
A multi-joint mechanism characterized in that a force sensor is provided on the distal end frame.
請求項13に記載の多関節機構において、
前記制御部は、前記連係状態において前記各フレームを傾動させている過程で前記先端フレームが物体に接触したときに前記力覚センサの出力に基づき前記切り替え部の駆動部によりストッパーを後退させて前記中間空転ギアを回転可能な連係解除状態にする処理を実行することを特徴とする多関節機構。
The multi-joint mechanism according to claim 13,
The controller is configured to retract the stopper by the driving unit of the switching unit based on the output of the force sensor when the tip frame contacts an object in the process of tilting the frames in the linked state. A multi-joint mechanism characterized by executing a process for releasing an intermediate idler gear in a disengageable linkage state.
ベースと、このベースにそれぞれ片持ち梁状に支持されかつ突出方向複数箇所に関節を有する複数の指機構とを含むロボットハンドにおいて、
前記複数の指機構のうち少なくとも一つが、上記請求項1から14のいずれかに記載の多関節機構とされていることを特徴とするロボットハンド。
In a robot hand including a base and a plurality of finger mechanisms each supported by the base in a cantilever shape and having joints in a plurality of positions in the protruding direction,
A robot hand, wherein at least one of the plurality of finger mechanisms is the multi-joint mechanism according to any one of claims 1 to 14.
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