JP2015037713A - Electromotive artificial hand - Google Patents
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Description
本発明は五本の指をモータで駆動する電動義手に関する。 The present invention relates to an electric prosthesis that drives five fingers with a motor.
五本の指をモータで駆動する電動義手では親指、人指し指、中指、薬指、小指のそれぞれにモータを取付け、このモータを正逆回転制御することで指を曲げたり伸ばしたりしている。このように各指にモータを設けると、各指を適宜動かして指先で物を摘まんだり、物を握ったり、筆記用具を持ったりすることができる。また人指し指、薬指、小指を掌に該当する基台に回動可能に取付けると、指先を開けるので大きな物を掴むことができる。 In an electric prosthetic hand that drives five fingers with a motor, a motor is attached to each of the thumb, index finger, middle finger, ring finger, and little finger, and the fingers are bent and extended by controlling forward / reverse rotation. When a motor is provided for each finger in this manner, each finger can be appropriately moved to pick an object with the fingertip, hold an object, or hold a writing instrument. If the index finger, ring finger, and little finger are pivotally attached to the base corresponding to the palm, the fingertip is opened so that a large object can be grasped.
各指を動かすモータは外径が大きいほど強いトルクが出せる。外径の大きなモータを親指、人指し指、中指、薬指、小指にそれぞれ取付けた場合、モータを配置するスペースを確保するため掌の幅が大きくなってしまう。またモータの数が増えると、モータの正逆回転制御を行う制御回路も部品が増えて大きくなってしまう。そして、モータは高額な部品となっている
本発明は、従来の機能を維持した状態で小型軽量化に適した安価な電動義手を提供する。The motor that moves each finger can produce stronger torque as the outer diameter increases. When a motor with a large outer diameter is attached to each of the thumb, index finger, middle finger, ring finger, and little finger, the width of the palm is increased to secure a space for arranging the motor. As the number of motors increases, the control circuit that performs forward / reverse rotation control of the motors also increases in number of parts. The motor is an expensive component. The present invention provides an inexpensive electric prosthesis suitable for reduction in size and weight while maintaining a conventional function.
第一の発明は、人指し指に該当する第一義指と、中指に該当する第二義指と、薬指に該当する第三義指と、小指に該当する第四義指と、親指に該当する第五義指と、各義指を支持する基台とからなる。そして基台に複数のモータを取り付けてこのモータの動力で各義指を動かす場合、第三義指と第四義指とを連動するスライド部材を設け、また第三義指または第四義指のいずれか一方にモータを設け、このモータの動力でスライド部材を介して第三義指と第四義指とを連動させた。 The first invention corresponds to the first artificial finger corresponding to the index finger, the second artificial finger corresponding to the middle finger, the third artificial finger corresponding to the ring finger, the fourth artificial finger corresponding to the little finger, and the thumb. It consists of a fifth artificial finger and a base that supports each artificial finger. When a plurality of motors are attached to the base and each prosthetic finger is moved by the power of this motor, a slide member that interlocks the third and fourth artificial fingers is provided, and the third or fourth artificial finger is provided. A motor was provided on any one of these, and the third and fourth artificial fingers were interlocked via a slide member by the power of the motor.
第二の発明は、前記電動義手において、第一義指と第三義指と第四義指とを基台に回動自在に設けた。そしてスライド部材に回動部材を設け、この回動部材を介して第三義指と第四義指とを連動させた。 According to a second aspect of the present invention, in the electric prosthesis, the first prosthetic finger, the third prosthetic finger, and the fourth prosthetic finger are rotatably provided on the base. And the rotation member was provided in the slide member, and the 3rd artificial finger and the 4th artificial finger were made to interlock | cooperate through this rotation member.
第一の発明では、第三義指または第四義指のいずれか一方にモータを設けてこのモータの動力でスライド部材を介して第三義指と第四義指とを連動させたので、モータの設置スペースやモータを省略でき、安価で小型化を図ることができる。
第二の発明では、スライド部材に回動部材を設けてこの回動部材を介して第三義指と第四義指とを連動させたので、第四義指だけを単独で回動させることができる。In the first invention, since either the third or fourth artificial finger is provided with a motor, and the third and fourth artificial fingers are interlocked via the slide member with the power of this motor, The installation space for the motor and the motor can be omitted, and the size can be reduced at low cost.
In the second invention, since the rotation member is provided on the slide member and the third and fourth artificial fingers are interlocked via the rotation member, only the fourth artificial finger is rotated independently. Can do.
本発明の電動義手は、人指し指に該当する第一義指と、中指に該当する第二義指と、薬指に該当する第三義指と、小指に該当する第四義指と、親指に該当する第五義指と、各義指を支持する基台とからなる。そして、基台に複数のモータを取り付け、このモータの動力で各義指を動かす場合、小型軽量化に適するため、第三義指と第四義指とを連動するスライド部材を設け、また第三義指または第四義指のいずれか一方にモータを設け、このモータの動力でスライド部材を介して第三義指と第四義指とを連動させた。また、第一義指と第三義指と第四義指とを基台に回動自在に取付け、さらにスライド部材には回動部材を設け、この回動部材を介して第三義指と第四義指とを連動させた。 The electric prosthetic hand of the present invention corresponds to the first artificial finger corresponding to the index finger, the second artificial finger corresponding to the middle finger, the third artificial finger corresponding to the ring finger, the fourth artificial finger corresponding to the little finger, and the thumb. And a base that supports each of the artificial fingers. When a plurality of motors are attached to the base and each artificial finger is moved by the power of the motor, a slide member that interlocks the third and fourth artificial fingers is provided to reduce the size and weight. A motor is provided on either the third or fourth artificial finger, and the third and fourth artificial fingers are interlocked via a slide member by the power of the motor. Further, the first artificial finger, the third artificial finger, and the fourth artificial finger are rotatably attached to the base, and the slide member is provided with a rotary member. Interlocked with the 4th artificial finger.
図1は本発明の電動義手を示す平面図で、基台10には親指11を支持する第一ブラケット12が支軸により回動可能に取付けられている。基台10の中央にはこの第一ブラケット12を回動させる第一駆動ユニット13が取り付けられている。そして第一ブラケット12内にはパンタグラフ機構15を介して親指11(第五義指)を曲げたり伸ばしたりする第二駆動ユニット16が設けられる。また、基台10の上端には人指し指17(第一義指)を曲げたり伸ばしたりする第三駆動ユニット18と、中指19(第二義指)を曲げたり伸ばしたりする第四駆動ユニット20と、薬指21(第三義指)を曲げたり伸ばしたりする第五駆動ユニット22が設けられる。 FIG. 1 is a plan view showing an electric prosthesis of the present invention. A
第一から第五駆動ユニットには図3に示すように、筐体25の内部にモータ26と、減速ギヤ群27と、モータ26からの回転を減速ギヤ群27を介して回転する送りねじ28と、この送りねじ28に螺合して進退移動するナット29と、このナット29とともに進退移動する第一ロッド30とが設けられる。筐体25の外側には、第一ロッド30に係合するポテンションメータ31と、第一ロッド30の移動終端でモータ26への通電を遮断する信号を発する保護スイッチ32a・32bとが設けられる。この保護スイッチ32a・32b、は第一ロッド30の移動終端でモータ26への通電を遮断する。これにより電池の消耗を抑える。なお、第五駆動ユニット22にはポテンションメータ31が取り付けられていない。筐体25の大きさは内部に収容するモータ26によって決められる。各駆動ユニットは強い力を生み出すことが求められるのでモータ26の外径は各指の根元の太さより大きいものとなっている。第三駆動ユニット18と第五駆動ユニット22は基台10に回動自在に取付けられる。そして基台10に固定された板バネ33のバネ圧によりみだりに回動することを規制されている。一方、第四駆動ユニット20は基台10に固定されている。また、第一駆動ユニット13の隣には電池室が設けられここに角型電池34が収納される。 As shown in FIG. 3, the first to fifth drive units include a
小指35(第四義指)には駆動ユニットを設けていない。図2に示すように小指35は、末節骨に該当する第一部材40と中節骨に該当する第二部材41と基節骨に該当する第三部材42と中手骨に該当する第四部材43とで構成される。第一部材40と第二部材41とは第一軸44で連結され、第二部材41と第三部材42とは第二軸45で連結され、第三部材42と第四部材43とは第三軸46で連結されている。第一軸44と第二軸45と第三軸46とは各部材を手の甲側の位置で回動自在に軸支している。そして第四部材43は、基台10に取付けられる第二ブラケット47に第一ネジ48で回動可能に支持され、小板バネ49のバネ圧でみだりに回動しないように回動規制されている。第四部材43は小指35の根元と同等の太さで箱型をしており、内部にガイド軸50と、ガイド軸50に嵌合する摺動片51と、摺動片51とともに移動する第二ロッド52が設けられる。また、摺動片51には、基台10に向かって突出する第一ピン53が設けられている。第二ロッド52の先端は第三部材42の掌側の端に連結している。また、第三軸46の部位には第三ブラケット54が取り付けられる。基台10と摺動片51との間にはスライド板55(スライド部材)と連結板56(回動部材)とが配置される。連結板56は一端をスライド板55に回動自在に支持され、他端を第一ピン53に嵌合している。 The drive unit is not provided in the little finger 35 (fourth artificial finger). As shown in FIG. 2, the
第三部材42には第一回動片57がその中心部を軸支されている。そして第一回動片57の一端と第三ブラケット54とは第一アーム58で連結され、第三部材42が第三軸46を中心に反時計力向に回動すると、第一回動片57も第一アーム58に押されて反時計方向に回動する。第一回動片57の他端には第一リンク59の一端が取り付けられる。そして、第一リンク59の他端は第二部材41の掌側に連結している。また、第三部材42には手の甲側に第二リンク60の一端が取り付けられている。第二部材41には第二回動片61がその中心部を軸支されている。そして第二回動片61の一端には第二リンク60の他端が連結している。第三部材42が第三軸46を中心に反時計方向に回動すると、第一リンク59は第二部材41を、第二軸45を中心にして反時計方向に回動させる。この回動に伴い第二リンク60は第二回動片61を反時計方向に回動させる。第二回動片61の他端には第三リンク62の一端が取り付けられ、第三リンク62の他端は第一部材40の掌側に連結されている。したがい第二部材41が第二軸45を中心に反時計方向に回動すると、第三リンク63は第一軸44を中心にして第一部材40を反時計方向に回動させる。このようにして小指35は折り曲げられる。 A first rotating
図3に示すように薬指21は(小指と同様の部材は、同じ名称と符号で説明)末節骨に該当する第一部材40と中節骨に該当する第二部材41と基節骨に該当する第三部材42と中手骨に該当する第五駆動ユニット22とで構成される。第一部材40と第二部材41とは第一軸44で連結され、第二部材41と第三部材42とは第二軸45で連結され、第三部材42と第五駆動ユニット22とは第三軸46で連結されている。第一軸44と第二軸45と第三軸46とは各部材を手の甲側の位置で回動自在に軸支している。また、第三軸46の部位には第三ブラケット54が取り付けられる。第五駆動ユニット22のナット29には基台10に向かって突出する第二ピン65が設けられている。そして、基台10とナット29との間にはスライド板55が配置される。第二ピン65はスライド板55に嵌合している。 As shown in FIG. 3, the
図4に示すようにスライド板55は、連結板56の一端を回動自在に取付けるとともに基台10の突起10aに嵌合する長尺のガイド孔55aと、第二ピン65に嵌合する円弧孔55bとが設けられている。第五駆動ユニット22は基台10に第二ネジ70を介して取り付けられ、円弧孔55bは第二ネジ70を中心とした円弧を描くようにしている。したがい、薬指21は鎖線で示す位置より実線で示す位置に回動することができる。また、第四部材43は第二ブラケット47に第一ネジ48で回動可能に支持される。したがい、小指35は鎖線で示す位置より実線で示す位置に第一ネジ48を中心に回動するとき連結板56は、第一ピン53に押されて小指35と共に回動する。 As shown in FIG. 4, the
図3に示すように第五駆動ユニット22のモータ26が起動してナット29が図中右方に移動すると、薬指21の第一部材40と第二部材41と第三部材42とは実線で示す位置より細線で示すように折曲がり、最後は鎖線で示す位置まで折曲がる。このとき、第一部材40と第二部材41と第三部材42とは手の甲側を回動支点として回動するので、薬指21に人工皮膚を被せたとしても人工皮膚が大きく引き伸ばされることがなく人工皮膚の損傷を防ぐことができる。またナット29が右方に移動すると、ナット29の第二ピン65はスライド板55を突起10aに添わせて右方に移動する。すると小指35は連結板56が第一ピン53を介して摺動片51を図2中、右方に移動させる。この摺動片51の右方への移動に伴い、小指35の第一部材40と第二部材41と第三部材42は図3で示す薬指21と同様に折り曲げられる。そして、第一ロッド30は移動終端で保護スイッチ32a・32bの一方を遮断してモータ26を停止する。 As shown in FIG. 3, when the
実施例1ではスライド板55と連結板56とを使って薬指21と小指35とを連動するようにした。このように構成したことで。小指35は駆動ユニットを省略して第四部材43のサイズを小指35の根元と同等の大きさに設定することができ、電動義手を小型化することができる。また連結板56を使ったことで小指35は独自に開閉操作することができる。そして、小指35を駆動するモータ26がいらないことから制御回路も簡素化でき、電動義手を安価にできる。また、小指35に第五駆動ユニット22を設け、薬指21に第四部材43を設けてもよい。 In the first embodiment, the
図5に薬指21と小指35との連結を示す第二の実施例を平面図で示す。なお、実施例1と同じ部材は同じ符号を使って説明する。スライド板71には第二ネジ70に嵌合する長尺のガイド孔71aと第二ピン65に嵌合する丸孔71bと、第一ピン51に嵌合する丸孔71cとが設けられている。そして、スライド板71は第五駆動ユニッ22トとともに第二ネジ70を中心に回動できる。したがい実施例2では小指35または薬指22を開閉させると、薬指22と小指35がともに回動する。このように構成することで実施例1に対して連結板56を省略でき、構成の簡素化を図ることができる。 FIG. 5 is a plan view showing a second embodiment showing the connection between the
図6は本発明の電動義手の駆動回路を示す配線図でモータ26の正逆回転を制御する五つの制御IC1・2・3・4・5と、ポテンションメータ31と連動するオペアンプ6と、各指の動きを指令する第一から第六の指令スイッチ7a・7b・7c・7d・7e・7fと、各指令スイッチからの信号が別回路に伝わることを規制するダイオードDと、制御回路の電圧を設定する三端子レギュレータ8とで構成される。制御IC1は第一駆動ユニット13のモータ26を、制御IC2は第二駆動ユニット16のモータ26を、制御IC3は第三駆動ユニット18のモータ26を、制御IC4は第四駆動ユニット20のモータ26を、制御IC5は第五駆動ユニット22のモータ26を制御する。オペアンプ6に連なる抵抗R1はナット29の移動で変化するポテンションメータ31の抵抗値と一致したと、オペアンプ6の出力端子66aと6bとを0電圧とする値に設定している。このような値に抵抗R1を設定することで図3の細線で示す折り曲げ動作の中間の位置に指が達したとき、モータ26の回転を停止させることができる。なお第一から第六の指令スイッチ7a・7b・7c・7d・7e・7fは基台10の手の甲側に配置される。また、抵抗R3はオペアンプ6の発振を抑える働きをする。 FIG. 6 is a wiring diagram showing a drive circuit of the electric prosthetic hand of the present invention. Five control ICs 1, 2, 3, 4, 5 for controlling forward / reverse rotation of the
図7は図6の駆動回路による電動義手の動作態様を示す図で、図7(A)は第一指令スイッチ7aが操作された状態を示している。第一指令スイッチ7aがオンになると全ての制御ICのピン1がハイ電圧となり、全てのモータ26が逆転して、折り曲げられている指は伸ばされる。図7(B)は第二指令スイッチ7bが操作された状態を示している。第二指令スイッチ7bがオンになると制御IC5だけモータ26が正転して薬指21と小指35が折曲がる。そして第六指令スイッチ7fをオンすると、制御IC2・3・4がモータ26を正転させて中指19、人指し指17、親指11が折曲がり、この三本指の指先で物を摘まむことができる。図7(C)は第三指令スイッチ7cが操作された状態を示している。第三指令スイッチ7cをオンにすると、全制御ICがモータ26を正転させて各指が折曲がる。このとき制御IC1はオペアンプ6からの信号で第一駆動ユニット13のモータ26を折り曲げ動作の中間の位置で停止させる。この後、親指11と人差し指17との間にスプーンの柄を差し込んで第六指令スイッチ7fをオンとすると、制御IC1はモータ26を正転させて親指11と人差し指17とでスプーンの柄を挟んでスプーンを保持する。図7(D)は第四指令スイッチ7dが操作された状態を示している。第四指令スイッチ7dがオンとなると、全制御ICがモータ26を正転して各指が折曲がる。このとき制御IC2と制御IC3と制御IC4は、オペアンプ6からの信号で第二・第三・第四駆動ユニット16・18・20のモータ26を折り曲げ動作の中間の位置で停止させる。そして親指11、人指し指17、中指19の指先の間に筆記用具を差し込んで第五指令スイッチ7eをオンにすると、制御IC3が第三駆動ユニット18のモータ26だけを正転して人指し指が筆記用具を保持するように作動する。図7(E)は第六指令スイッチ7fが操作された状態を示している。第六指令スイッチ7fがオンになると、制御IC2から制御IC5までがモータ26を正転して親指11、人指し指17、中指19、薬指21、小指35が折曲がる。この操作で5本の指で物を握ることができる。 FIG. 7 is a diagram showing an operation mode of the electric prosthetic hand by the drive circuit of FIG. 6, and FIG. 7 (A) shows a state in which the
前記の駆動回路ではポテンションメータ31と連動するオペアンプ6と、各指令スイッチからの信号が別回路に伝わることを規制するダイオードでDと、モータ26の正逆回転を制御する五つの制御ICとで各指を動かすようにした。しかし、マイコンやモータ26の回転で発するパルスをカウントするカウンターを用いて制御ICを操作させても良い。この場合は各指の折り曲げタイミングや折り曲げ位置を自在に設定することができる。 In the drive circuit described above, the
本発明の電動義手は、手首から先を失ってしまった障害者を対象にしているが擬人ロボット等に使用しても良い。 The electric prosthetic hand of the present invention is intended for a disabled person who has lost his / her tip from the wrist, but may be used for an anthropomorphic robot or the like.
10 基台
11 第五義指
17 第一義指
19 第二義指
21 第三義指
26 モータ
35 第四義指
55 スライド部材
56 回動部材DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第三義指と第四義指とを連動するスライド部材(55)を設け、
第三義指または第四義指のいずれか一方に前記モータを設け、
このモータの動力で前記スライド部材を介して前記第三義指と第四義指とを連動させたことを特徴とする電動義手。The first artificial finger (17) corresponding to the index finger, the second artificial finger (19) corresponding to the middle finger, the third artificial finger (21) corresponding to the ring finger, and the fourth artificial finger (35) corresponding to the little finger. And a fifth prosthetic finger (11) corresponding to the thumb and a base (10) for supporting each prosthetic finger. A plurality of motors (26) are attached to the base, and each motor is driven by the power of this motor. In an electric prosthesis that moves your fingers,
A slide member (55) for interlocking the third and fourth artificial fingers is provided;
Provide the motor on either the third or fourth artificial finger,
An electric prosthesis characterized in that the third artificial finger and the fourth artificial finger are interlocked via the slide member by the power of the motor.
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Cited By (2)
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KR101844046B1 (en) | 2015-12-31 | 2018-04-05 | 만드로 주식회사 | Artificial hand |
US10431730B2 (en) | 2015-11-30 | 2019-10-01 | Seiki Chiba | Dielectric elastomer driving mechanism |
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2014
- 2014-11-07 JP JP2014239305A patent/JP2015037713A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10431730B2 (en) | 2015-11-30 | 2019-10-01 | Seiki Chiba | Dielectric elastomer driving mechanism |
KR101844046B1 (en) | 2015-12-31 | 2018-04-05 | 만드로 주식회사 | Artificial hand |
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