JP2017124458A - 連動式多関節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】今日のロボット技術に多用されているフィンガーに見られる駆動方式のような分散駆動方式によらず、純機械的な動力分配機構を組込むことで、単一動力駆動方式による連動式多関節装置を創出し、流体機械を始めとして、一般産業用のマニピュレータや建設機械等のアタッチメント等に適用可能な多関節装置を提供する。【解決手段】純機械的な動力分配ユニットを用いることで、単一の動力を用いて全体が連動式する、連動式多関節装置を創出した。【選択図】図４

Description

本発明は連動式多関節装置に係り、具体的には単一の動力源により駆動されて、全関節が連動して屈曲作動する多関節構造体であって、単一の動力源としてギヤードモーター或いは油圧シリンダー等の汎用原動機の中から使用条件を考慮して選定でき（本明細書では、本発明で用いる駆動手段に限り以下原動機と総称する）、変形度合の強弱を連続的に変化させることが可能で、且つ荷重が負荷された状態の下での中間停止においても、その時の変形状態を保持する能力を備えた連動式多関節装置に関する。

本発明のは根幹は多関節構造であり、マニピュレータの範疇に分類されるものである。
多関節装置の例としてはロボットハンドのフィンガーの他にも、類似構造を有するものは数多く存在する。それら多くの多関節装置では、駆動手段としてサーボモーター（制御モーター）を使用する場合が多く、一つの関節には一つの制御モーターが割り当てられており、各制御モーターは個別に制御されるのが常であり、制御装置にはプログラマブルコントローラが用いられるのが定番であり、プログラムを変更することで柔軟にマルチジョブをこなせることを最大のセールスポイントとしている。ところが、近年コストダウンや更なるスリム化のために、関節の数に対して制御モーターの数を減じようとする工夫が為され始めており、それに伴い特殊な駆動方式の多関節装置も散見される。

その中にあって、単一の駆動源（電動機）により駆動して、挟持すべき対象物の形状に合わせて各関節の回転角度を調整する機能を具えたフィンガーを備えたロボットハンドの例がある。（例えば特許文献１参照）

特許公開番号 特開平５−３０１１９１

上記ロボットハンド（以下先行技術と表す）では、基台に対して複数の指杆が互いに関節を介して直列に連結され、各関節にはハンド先端側の基端部に該指杆の回転軸を中心として回転自由な回転体が配備されており、また該指杆の基端部と回転体の間には該指杆の回転駆動負荷が所定トルク以下のときは係合し、設定トルクを上回るときは離脱（容量超過でスリップ）するクラッチ機構が介在しており、各関節に相対する回転体は互いに動力伝達手段によって連結されると共に、基台に最も近い関節の回転体に回転駆動源が連繋している構造である。

行技術における各関節の作動についての詳細な解説は省略するが、要約すれば、次のようである。 即ち、第一関節に連結された第一指杆が旋回して物体に接触すると、第一関節の回転体に対する駆動負荷が増加して、該関節のクラッチ機構の伝達トルクの設定範囲を超えてスリップして、そこで第一指杆の旋回は止まり、続いて第二関節の回転体の回転によって第二指杆が物体表面へ向かって駆動され、第二指杆が物体表面に接触するに至る。このようにして基台に近い指杆から順に先端の指杆に至る全ての指杆が物体表面に接触することとなって把持を完結するのである。以上の動きは、タコの腕が付け根から順に捕獲対象に巻き付いていく動きに似ていることからオクトパスアームと呼ばれることもあるようである。

以上に述べたような動作原理から、上記先行技術は対象物の存在無しには自らの変形形状を制御することも、変形形状を保持する能力も備わっていないことから、限られた用途でしか使用できないことが課題として指摘された。

上記先行技術以外に既存技術を見渡しても、単一の駆動源で駆動される連動式多関節装置であって、且つ変形過程の途中での停止時における変形形状を保持する能力を備えた連動式多関節装置は見出せなかった。

屈曲度合を連続的に変化させることができ、且つ変形過程の途中での停止時における変形形状を保ち続けることができる連動式多関節装置が存在すれば、広い分野での用途が期待された。具体的には、ａ）流体機械の分野では断面形状を変化させることのできる翼（屈曲翼と呼ぶべきもの）を実現することが可能となり、ｂ）健康器具としては背筋伸ばし用器具としての応用が考えられる他に、ｃ）過酷環境下で用いられるフィンガー或いはマニピュレータとしての応用が見込まれた。
以上ａ）、ｂ）、ｃ）の三例については後の“産業上の利用可能性”の項で改めて触れることとしたい。そこで本発明を構想するに当たっては、その構造と機能に関しては次のような要件を設けて、同時に解決すべき課題とした。
即ち、
１）本発明では単一の原動機で駆動することを必須条件とし、そのためには一か所に入力された動力を全関節に分配する機構が必要であり、
２）全関節が同期状態で連動して屈曲動（湾曲或は逆反り）し、且つ中間停止においても許容範囲内であれば外部荷重の作用に抗してその時点での形態を持続することが可能であり、
３）各関節間の動力の分配・伝動は純機械式の機構によるものであって、
４）海水中やその他腐食環境での使用も想定して耐食性材料の使用も容易ならしめ、
５）汎用性に富み且つ廉価な機構の連動式多関節装置を提供することを目指す。
本発明は、以上の項目を同時的に解決することを課題として成されたものである。

単一の原動機を用いて多関節構造体の全関節を連動屈曲作動させるための手段として、該多関節構造体を構成するリンクの形状及び関節部に特殊な構造を採用すると共に、隣接する関節から関節へと動力を分配伝達する仕組みを考案創出した。その内容は次の通りである。

即ち、基台から延伸する片持ち梁を固定リンクとし（固定リンクとは可動リンクに対して不動リンクの意）、該固定リンクの先端（片持ち梁における自由端）には第一可動リンクの前端部が関節軸を介してピン接合で連結されて第一関節を構成し、更に第一可動リンクの後端部には第二可動リンクの前端部が同前に連結されて第二関節を構成する、と云う具合に第Ｎ関節に至るまでＮ個の可動リンクが直列に連結されて連鎖状を成し、且つ全関節における関節軸が互いに平行である多関節構造体であって、該多関節構造体を構成する上記可動リンクは基本的には同一形状であり、該可動リンクの前端部には関節の駆動軸を兼ねる関節軸が嵌着固定され、また該可動リンクの後端部、及び上記固定リンクの先端には関節軸を支持する軸承が嵌装された関節軸受となっている多関節構造体において、該多関節構造体を駆動するためには単一の原動機が対応し、単一の原動機で全関節を連動状態で作動させるためには、該多関節構造体に統合駆動機構と呼称する駆動機構が組込んであり、前記統合駆動機構は、隣接する二つの関節と関節の間を動力的に結合する働きをする
（Ｎ−１）組の動力結合ユニットが直列に連なって構成されており、該動力結合ユニットの機能は、動力が伝わる流れから見て上流の関節が屈曲運動する際に該関節で消費した動力の余剰分を再度動力に変換して後続（下流側）の関節に分配するものであり、斯して基台に設置した単一の原動機から第一関節に供給される動力を、第一関節から第二関節へ、更に第二関節から第三関節へと順次分配して行き、終には最後尾の第N関節まで駆動力を行き亘らせることで、全関節が同期状態で連動して屈曲動作することを特徴とする連動式多関節装置（請求項１）とし、

前記動力結合ユニットは、関節の屈曲運動から動力の一部を分取する動力変換部と該動力変換部の出力を次に控える関節に伝達する伝動部の二つから構成されており、前者の動力変換部は遊星歯車装置の機構を応用したものであって、前記基台から延びる固定リンクの先端部及び各可動リンクの関節軸受部には、該関節軸受部の軸中心に中心を一致させた太陽歯車が固定取付けされて居り、また各可動リンクの中程には軸承を介して中間軸が回動自由に支持されて居り、且つ該中間軸の軸端には前記太陽歯車と噛合う遊星歯車が嵌着されて居り、関節の屈曲運動に伴い該可動リンクが旋回するに連れて該遊星歯車は該太陽歯車の外周を遊星運動することとなり、その結果前記中間軸は該可動リンクに対して相対的回転運動し、これを後者の伝動部が後続の関節に伝えるもので、該伝動部は該中間軸と後続の関節に在る関節軸とを動力チェーンによる伝動、若しくはレバーと連接杆の組み合わせ等の機械的伝動手段で直結することで、該中間軸の回転力を後続の関節の関節軸に伝達するものであり、此のようにして互いに隣り合う関節の一方から他方へと動力を分配する機能の動力伝達ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の連動式多関節装（請求項２）とした。

前記動力結合ユニットにより関節から関節へ伝達される回転力は、同一回転速度、同一回転方向の回転力であることを特徴とする請求項１〜２に記載の連動式多関節装置（請求項３）であり、

前記動力結合ユニットの動力変換部または伝動部において、速度比として１以外の値を採用して機械的動力伝達ユニット毎に伝達する回転力の回転数に変化を持たせることで、関節毎に屈曲度合を変化させることも可能であることを特徴とした、請求項１〜３に記載の連動式多関節装置（請求項４）とした。

前記基台に固定配置された原動機から前記多関節構造体に動力を供給する方法は、該原動機の出力端と該多関節構造体の第一関節に在る関節軸との間を動力チェーン他の一般的な機械的回転力伝達手段で係合することにより、該多関節構造体に動力を伝達することを特徴とした請求項１〜４に記載の連動式多関節装置 （請求項５）とした。

原動機が中間停止した場合に、被駆動側、即ち前記多関節構造体に対する許容範囲を超えない負荷から該原動機に及ぼされる反力を受け止めるだけの保持能力を備えた原動手段を用いることで、外的負荷の作用状態でも、該原動機が停止時点での形態を保ち続ける能力を備えさせたことを特徴とする請求項１〜５に記載の連動式多関節装置（請求項６）とした。
そのためには、原動機としてはブレーキ付きモーターとウオーム減速機の組み合わせを標準とし、油圧シリンダーを用いる場合には中間停止保持回路の併用を条件とした。

本発明における統合駆動機構は純粋に機械的伝動手段を用いていることから、「発明が解決しようとする課題」で挙げたその他の課題とした項目についても同時に解決した。

本発明では制御モーターの多用を廃止し、例えばＯＮ−ＯＦＦ制御で操作する汎用のモーターにＯＦＦ時に作動するブレーキを組み合わせたものを原動機として採用することでコストの低減化を可能とした。無論原動機としては中間停止保持機能が具わっているものであれば油圧シリンダー他のアクチュエータの使用も可能である。これによって、高度の電気制御も不要となり、防水に対する配慮も格段に軽減することを達成し、単純な構造は設計の自由度を広げると同時に対腐食対策としては耐食性材料の使用も容易ならしめ、応用分野を拡大するに多大な効果をも齎した。
具体的成果としては、例えば流体機械用の屈曲翼への適用は固より、民生用としては健康器具、或いは一般産業機械の分野では特殊機能車に搭載するためのアタッチメントとして、更には過酷環境下で用いられるマニピュレータ等への応用の端緒を開くものでもあった。

多関節装置の骨格を成す多関節構造体の俯瞰図。但し、駆動のための仕組みは 組付けられていない。 図１の可動リンク（２）の単体図である。 図１の関節部（J）の詳細図である。 本発明の連動式多関節装置の変形動作の様子を表した図である。 統合駆動機構の動力伝達系統図である。 統合駆動機構の一部で、動力結合ユニットによって動力が伝わる仕組みを図解したイラストである。 図６から動力結合ユニット１セットを取出した図である。 動力結合ユニットの中の動力変換部を拡大した図で、関節の屈曲動に伴い遊星歯車（１２）が太陽歯車（１１）の回りを遊星運動する様を図解した図で、関節の屈曲動から動力を分取する機構の原理を説明するための図である。 原動機から供給された動力が全関節に分配される様を動力精算図として表した図である。 連動式多関節装置の機構を応用した、流体機械用の屈曲翼の図である。 屈曲翼を揺動式流体動力装置に適用した計画図である。 連動式多関節装置の機構を応用した背筋伸ばし機の構想図である。 連動式多関節装置の機構を応用した、バルク状物体を把持するための多指ハンドの構想図である。

図１に連動式多関節装置に用いる多関節構造体の一例を示す。尚、仝多関節構造体におけるリンクは略矩形の平板状としてあるが、リンクの形状が例えば円柱乃至は角柱であっても特段の不都合は無く、その用途に応じた形状の節をアレンジすることが可能である。

図１は本発明の骨格に相当する多関節構造体のイラストである。
基台から延びる片持ち梁状の腕（１）を固定リンクと見做し、該固定リンク（１）の先端を起点として、略矩形・平板状の第一可動リンク（２）が関節軸（３）により係合されて第一関節となり、次いで第一可動リンクの後端（Ｔ）部には第二可動リンクの前端（Ｈ）部が係合されて第二関節となる、という具合に第Ｎ可動リンクまでが連鎖状に連結されて、且つ関節軸は互いに平行であるＮ個の関節を含む多関節構造体である。
但し仝図に表した多関節構造体には、関節を屈曲動させるための駆動関係の一切は未装着の状態であり、従って該多関節構造体の各関節は個別に屈曲自由な状態にある。
該多関節構造体は一般に長尺の構造体となるので、先端・後端を定義する必要から、基台側に近い側を前端と呼び、遠い側を後端と呼ぶこととし、仝図中に矢印で前・後方を表示している。これに準拠して、可動リンクにも前後の方向が定められる。

図２は可動リンク（２）の単品図である。本発明の連動式多関節装置に用いられる可動リンクは原則的には同一形状である。 該可動リンクの前端(Ａ)部は凸形状を成し、関節軸が組付けられるボスと成っており、関節軸（３）がＡ部を上下方向に貫通する形で嵌着固定してある。一方該可動リンクの後端（Ｔ）部は凹形状を成し、後方に突出する部位には軸承（５）が嵌装されて関節軸受となっている。

図３は関節部（J）の詳細である。
仝図では動力が伝わる流れ方向に沿って、上流側に在るものを前可動リンク、下流側に在るものを後可動リンクと表している。（J）部では前可動リンクの後端部と後可動リンクの前端部とが関節軸（３）を介して係合されて関節を形成している。
関節軸（３）は関節を駆動するための入力軸としても働き、全ての関節軸についても同様である。ここで「関節を駆動する」と云う表現についてより厳密に表記するなら、駆動力は前可動リンクを基準（力が伝わる時の反力受の意）として関節軸（３）に伝わり、後可動リンクを旋回運動せしめ、即ち当該関節を屈曲作動せしめることとなる。何れの関節の構造も図３と同じ構造であるから、当該多関節構造体においては関節毎に同じ関節構造が反復出現する。尚、本装置の関節部の細部構造に係る形状及び寸法は全関節に亘って合同であるが、リンクの長さ即ち関節と関節の間隔については、長短何れかに変更することも可能とする。

図４は本装置が意図する多関節構造体の動きを分かり易く説明するためのイラストであり、仝図においては、状態（イ）を原点位置と定め、状態（ロ）及び（ハ）はそれぞれ両サイドに湾曲動作した状態を表している。因みに、状態（ロ）では入力軸（原動機から最初に動力が伝えられる関節の関節軸を入力軸と呼ぶ）を時計回りに角度θだけ旋回した状態を示し、状態（ハ）は反時計回りに角度θだけ旋回した状態の結果である。
注記）仝図に於いて、両側で屈曲度合は同じにしてあるが、これは説明の都合によるのであって特別の意味は無い。尚、仝図の多関節構造体には運動機能を掌るための駆動システム（次項で触れる“統合駆動機構に関係する一切）は省略されて表現されていない。

次は上記統合駆動機構に関する説明である。
統合駆動機構とは、原動機の駆動力を本発明の全ての関節に分配するための動力伝達機構にたいして付与した、本発明と本明細書でのみ用いる造語である。
さて、図５は統合駆動機構に係る動力伝達系統図であり、仝図を以て連動式多関節装置（以下本装置と表記）における、原動機から最後部の関節軸に至る動力伝達の流れを解説する。駆動力（以下単位に動力と表記）は原動機から伝動手段を経て本装置の動力供給箇所である第一関節の関節軸（本装置の入力軸）に供給される。次いで最初の動力結合ユニットを経て下流の第二関節へと伝達され、次いで二番目の動力結合ユニットを経てさらに下流の関節へと順次伝えられて行き終には最下流の関節の関節軸に至る。
次に、図６は動力伝達系統における動力分配の様子を動力精算図(収支図)の形で表したものであり、当該多関節装置は関節数が五つの場合を表している。
本装置を駆動するために必要な動力は各関節に分配する動力の総和となることを視覚的に説明するものである。即ち、原動機から供給される動力P0は第一可動リンクから順に最後尾の第五可動リンクまで、P1,P３・・P8と分配される。伝動損失を考慮しなければ、次式が成り立つ。本多関節装置を計画するに当たってはこれを踏まえて所要動力の決定、並びに各構成部品の強度設計等を行う必要がある。

次に、上記動力結合ユニットつき記述する。
図７は該動力結合ユニットが組み付けられた多関節構造体の一部を表している。
一組の動力結合ユニットは機能の面から次の二つ、即ち動力変換部（A）と伝動部（B）とに分けることができて、両部の役割は夫々次の通りである。
１）動力変換部（A）は、該動力結合ユニットが関係する関節に供給された動力の一部（自らが必要とする動力を消化した後の余剰動力）を動力変換する役割を担い、
２）伝動部（B）は動力変換部（A）の分取した結果の出力を次段（下流）の関節に伝える役割を担う。

図８は図７に示された動力結合ユニット一組を部分詳細図として示したものである。
前の可動リンクａから関節軸（３）に回転力が伝えられると可動リンクｂ が旋回運動を開始し、それに伴い遊星歯車（１２）は太陽歯車（１１）の周囲を周回即ち遊星運動することとなるが、遊星歯車（１２）のもたらす回転は中間軸（３）に回転力として伝わり、更に中間軸（１３）の回転力はタイミングプーリー（２１）からタイミングベルト（２２）により次の関節軸へと伝えられる。尚仝図ではタイミングベルトのテンショナー（緊張装置）は省略して描かれていない。

図９は動力変換部（Ａ）で関節の屈曲動が動力に変換される原理を説明するための図である。ここでの記述内容は前項と重複するが、より詳しく解説するための記述である。
関節軸（３）の中心Ｏ１に中心を一致させて太陽歯車（１１）が固定取付けされて居り、該関節軸（３）を中心に旋回する可動リンク（２）上の点Ｏ２に軸中心を置く中間軸（１３）が回動自由に軸支された状態で取付けられており、該遊星歯車軸（１３）の軸端には遊星歯車（１２）が嵌着されて居る。太陽歯車（１１）と遊星歯車（１２）とは互いに噛合い接触しており、可動リンク（２）が旋回するのに伴って遊星歯車（１２）は太陽歯車（１１）の外周を公転しながら自転することとなり、其の自転は中間軸（１３）伝わることとなる。ここで太陽歯車（１１）と遊星歯車（１２）の歯数が同数の場合、可動リンク（２）が角度θだけ回転したとすれば、遊星歯車（１２）も可動リンク（２）に対して相対的に角度θだけ回転することとなる。

通常伝動部Bによる伝動では回転方向を同一方向と定めることで、全関節は揃って同じ方向に屈曲運動を起こすこととしてある。余談ながら、関節毎に回転方向を正逆すれば、九十九折に変形動作させることも可能である。
上記伝達部に用いられる手段としては、動力チェーンによる巻き掛け伝動、或いはレバーと連結杆を組合せるリンク機構等の方式や、歯車列を用いた方式から選択することが出来る。尚、動力伝達手段においてスリップや脱調が生じないことが必須の条件である。

本装置の基本形においては、動力結合ユニットは全て同一仕様とし、伝動系における速度比は１に統一してあるが、１以外の速度比を採用することも可能であり、その場合には、関節毎に旋回の度合が変化することとなる。その場合、先端に行く程屈曲度合を漸減させ、或いはその反対に先に行く程増大させるような変化をもたせることも可能である。

次は本装置の中間停止時における形状保持についての配慮に関する事項である。
本装置が負荷荷重に耐えて中間停止時点での形状を保持するためには、動力供給源の駆動手段にカウンター（負荷側からの負荷による力）に抗する能力が備わっていることが必要なことは云うまでもない。 それ故、ウオーム減速機を介して原動源と連結することは好都合であり、一般的な減速機付きモーターを使用する場合であればブレーキ付きモーターとするか、若しくはモーターと減速機との間にＯＦＦ時に作動するブレーキユニットを挿入することを原則とする。
油圧シリンダーを用いることもできるが、その場合には中間停止を可能とする油圧回路を採用することが必要である。

１．図８は本発明を応用した屈曲翼のイラストであり、恰も滑空飛翔体に用いられるキャンバー翼を反転するが如くに変形する様を表している。この屈曲翼を用いれば、翼の反転と同時に迎角の反転も成し得ることは大きな利得と云える。図９は屈曲翼を揺動式流体動力装置の反転翼として応用した計画図である。
２．図１０は本発明の連動式多関節装置を背筋伸ばし機（背骨回りの筋をストレッチするための器具）として応用する例である。
３．図１１は本発明をフィンガーとして複数台使用して把持手段とした応用例で、６ユニットを円周上に等分に配置して多指グリッパーとしたものである。仝図では全ユニットを同期して作動するよう駆動することで、恰も蓮の花弁が開閉するが如くに作動して、被捕獲対象物を囲い込むようにして捕獲することを意図しており、例えば無重力状態での使用を前提とすれば、強度上の制約が著しく軽減されることから大型化が可能であり、宇宙空間におけるデブリ他の物体の捕獲手段として、また同様の理由で水中を漂う浮遊物の捕獲手段としても利用可能であろう。また仝多指グリッパーにおいて各フィンガーを個別に作動させる使い方も可能であり、バルク状の物体のキャッチャーとしても応用可能であることは云うまでもない。
４．その他の応用事例として、頭上空間（ヘッドルーム）に構造物等による制限があり、且つ前面に障害物が在る状態で、該障害物の背後に人乃至機材等を送り込むために、本発明の先端にゴンドラ若しくはフック等を装着して特殊アームとして応用することも十分に可能である。

１ 基台（固定リンク）
２ 可動リンク
３ 関節軸
５ 軸承
１１ 太陽歯車
１２ 遊星歯車
１３ 中間軸
２１ タイミングプーリー
２２ タイミングベルト
Ａ 動力結合ユニットの動力変換部
Ｂ 動力結合ユニットの伝動部
Ｊ 関節部
Ｈ 可動リンク（２）の前端部で、ボス部には関節軸（３）が嵌着されている。
Ｔ 可動リンク（２）の後端部で、軸承（５）が挿着されて関節軸受となっている。
Ｏ１ 太陽歯車の中心点
Ｏ２ 中間軸（遊星歯車）の中心点

Claims (6)

1. 基台から延伸する片持ち梁を固定リンク（可動リンクに対して不動リンクの意）とし、
   該固定リンクの先端（片持ち梁における自由端）には第一可動リンクの前端部が関節軸を介してピン接合で連結されて第一関節を構成し、更に第一可動リンクの後端部には第二可動リンクの前端部が連結されて第二関節を構成する、と云う具合に第N関節に至るまでＮ個の可動リンクが直列に連結されて連鎖状を成し、且つ全関節における関節軸が互いに平行である多関節構造体であって、
   該多関節構造体を構成する上記可動リンクは基本的には同一形状であり、該可動リンクの前端部には関節の駆動軸を兼ねる関節軸が嵌着固定され、また該可動リンクの後端部、及び上記固定リンクの先端には関節軸を支持する軸承が嵌装された関節軸受となっている多関節構造体において、
   該多関節構造体を駆動するためには単一の原動機が対応し、単一の原動機で全関節を連動状態で作動させるためには、該多関節構造体に統合駆動機構と呼称する駆動機構が組込んであり、
   前記統合駆動機構は、隣接する二つの関節と関節の間を動力的に結合する働きをする
   （Ｎ−１）組の動力結合ユニットが直列に連なって構成されており、
   該動力結合ユニットの機能は、動力が伝わる流れから見て上流の関節が屈曲運動する際に該関節で消費した動力の余剰分を再度動力に変換して後続（下流側）の関節に分配するものであり、
   斯して基台に設置した単一の原動機から第一関節に供給される動力を、第一関節から第二関節へ、更に第二関節から第三関節へと順次分配して行き、終には最後尾の第N関節まで駆動力を行き亘らせることで、全関節が同期状態で連動して屈曲動作することを特徴とする連動式多関節装置。
2. 前記動力結合ユニットは、関節の屈曲運動から動力の一部を分取する動力変換部と該動力変換部の出力を次に控える関節に伝達する伝動部の二つから構成されており、前者の動力変換部は遊星歯車装置の機構を応用したものであって、前記基台から延びる固定リンクの先端部及び各可動リンクの関節軸受部には、該関節軸受部の軸中心に中心を一致させた太陽歯車が固定取付けされて居り、また各可動リンクの中程には軸承を介して中間軸が回動自由に支持されて居り、且つ該中間軸の軸端には前記太陽歯車と噛合う遊星歯車が嵌着されて居り、関節の屈曲運動に伴い該可動リンクが旋回するに連れて該遊星歯車は該太陽歯車の外周を遊星運動することとなり、その結果前記中間軸は該可動リンクに対して相対的回転運動し、これを後者の伝動部が後続の関節に伝えるもので、該伝動部は該中間軸と後続の関節に在る関節軸とを動力チェーンによる伝動、若しくはレバーと連接杆の組み合わせ等の機械的伝動手段で直結することで、該中間軸の回転力を後続の関節の関節軸に伝達するものであり、此のようにして互いに隣り合う関節の一方から他方へと動力を分配する機能の動力伝達ユニットであることを特徴とする請求項１に記載の連動式多関節装。
3. 前記動力結合ユニットにより関節から関節へ伝達される回転力は、同一回転速度、同一回転方向の回転力であることを特徴とする請求項１〜２に記載の連動式多関節装置。
4. 前記動力結合ユニットの動力変換部または伝動部において、速度比として１以外の値を採用して機械的動力伝達ユニット毎に伝達する回転力の回転数に変化を持たせることで、関節毎に屈曲度合を変化させることも可能であることを特徴とした、請求項１〜３に記載の連動式多関節装置。
5. 前記基台に固定配置された原動機から前記多関節構造体に動力を供給する方法は、該原動機の出力端と該多関節構造体の第一関節に在る関節軸との間を動力チェーン他の一般的な機械的回転力伝達手段で係合することにより、該多関節構造体に動力を伝達することを特徴とした請求項１〜４に記載の連動式多関節装置。
6. 原動機が中間停止した場合に、被駆動側、即ち前記多関節構造体に対する許容範囲を超えない負荷から該原動機に及ぼされる反力を受け止めるだけの保持能力を備えた原動手段を用いることで、外的負荷の作用状態でも、該原動機が停止時点での形態を保ち続ける能力を備えさせたことを特徴とする請求項１〜５に記載の連動式多関節装置。

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