JP2022547889A - ロボットハンド - Google Patents

Abstract

本発明は、ハンドの手のひらを形成する基部と、ロボット指を各々形成する少なくとも２つの関節構造であって、各関節構造が少なくとも１つの関節によって基部に接続されている、少なくとも２つの関節構造と、関節ごとの少なくとも１つの駆動機構と、少なくとも、少なくとも１つの駆動機構を接続および駆動する可撓性駆動接続部によって少なくとも１つの駆動機構を作動させるように設計された少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つの中間駆動シャフトがアクチュエータによって作動し、少なくとも１つの中間シャフトが、少なくとも１つの可撓性駆動接続部によって少なくとも２つの別個の駆動機構に接続される、ように少なくとも１つのアクチュエータの運動を中継するための少なくとも１つの中間駆動シャフトと、を備える、ロボットハンドを形成する装置に関する。本発明の分野は、特にロボットハンドの分野である。

Description

本発明は、ロボットハンドの分野に関する。
ロボット指またはロボットハンドを製造することは、多くの分野において極めて重要な課題である。

仏国特許第３０２７２４６号明細書から、４本のロボット指を備え、そのうちの１本が親指であり、各指がいくつかの関節を有し、各関節がケーブルおよびプーリのシステムと電気アクチュエータによって作動するロボットハンドが知られている。このように開発されたロボットハンドは、指１本あたり４つのアクチュエータを有する。先行技術の状態に照らせば、この構成は、指を動かすのに必要なアクチュエータの数を減らし、よってロボットハンドの重量および嵩を減らすことを可能にする。

これは満足のいくものであるが、重量および嵩をさらに減らしたロボットハンド構成を製造することが望ましい。
本発明の目的は、ロボットハンドの重量および嵩を減らすことと、可能な限り人間の手に似るように前記ハンドの嵩を抑えることの両方である。本発明の別の目的は、ロボットハンドの作動を単純化することである。

本発明の第１の態様によれば、前述の目的のうちの少なくとも１つは、ロボットハンドを形成する装置であって、
該ハンドの手のひらを形成する基部と、
ロボット指を各々形成する少なくとも２つの関節構造であって、各関節構造が、基部に対して前記関節構造を動かすように、基部に機能的に接続されており、少なくとも１つの関節を備える、少なくとも２つの関節構造と、
各関節を動かすための少なくとも１つの駆動機構と、
少なくとも１つの駆動機構を接続および駆動する少なくとも１つの可撓性駆動リンクによって少なくとも１つの駆動機構を作動させるように配置された少なくとも１つのアクチュエータと、
少なくとも１つのアクチュエータの動きを伝達するための少なくとも１つの中間駆動シャフトであって、
少なくとも１つの中間駆動シャフトがアクチュエータによって作動し、そして
少なくとも１つの中間駆動シャフトが、少なくとも２つの別個の駆動機構に機能的に接続され、各駆動機構が、少なくとも１つの可撓性駆動リンクによって前記中間駆動シャフトに機能的に接続される
ように、少なくとも１つのアクチュエータと少なくとも１つの作動した駆動機構との間に機能的に配置された、少なくとも１つの中間駆動シャフトと、
を備える装置を用いて達成される。

本発明による装置は、ロボットハンドの嵩および重量を大幅に減らし、同時にロボットハンドの外観を人間の手に似るように改善するという利点を有する。さらに、アクチュエータの数の削減のおかげで製造コストが大幅に低減される。このように提案されるロボットハンドは、先行技術のロボットハンドよりも効率的である。

上記および／または説明の残りの部分に関して、以下の用語が定義される：
関節構造、関節によって基部に接続された構造要素、または関節によって次々に接続された構造要素と関節によって基部に接続された１組の構造要素のうちの構造要素とのアセンブリであって、各要素が、ロボット指の指節骨を形成するように配置および構成されており、関節構造はロボット指を形成し；以下、関節構造または指という用語は交換可能に使用され得る、
構造要素、２つの関節をそれらの２つの対向する端部によって接続する部分、または１つの関節をその２つの対向する端部のうちの１つによって接続する部分であって、構造要素は、ロボット指の指節骨を形成するように細長い形状を有することができる、
関節、２つの構造要素間または基部と構造要素との間に少なくとも１つの相対回転運動を生じさせる機械的リンク、
異なる種類および／または異なる機能を有する２つの関節、２つの別個の機械的リンク、第１の機械的リンクおよび第２の機械的リンクであって、各々が２つの構造要素間または基部と構造要素との間で少なくとも１つの相対回転運動を行う、
異なる種類の関節、異なる回転軸、例えば互いに平行ではない回転軸、または互いに直交する回転軸によって区別される関節、
異なる関節機能、２つの関節のコンテキスト内で、第１の関節が第１の屈曲機能と呼ばれる第１の機能を実行し、第２の関節が第２の屈曲機能と呼ばれる第２の機能を実行するように、互いに離間した位置、例えば構造要素によって分離された位置によって画定される関節。

本発明の任意選択の改善形態によれば、
少なくとも１つの中間駆動シャフトが少なくとも２つの駆動機構に機能的に接続されており、各機構は、別個の関節構造上に機能的に配置されており、この特徴は、２つの別個の関節構造の２つの関節を同期させることを可能にし、
少なくとも２つの関節構造は、ロボット指を形成するように少なくとも２つの関節において互いに機能的に接続されている、少なくとも２つの構造要素と、異なる種類および／または異なる機能を有する少なくとも２つの関節とを各々備え、少なくとも１つの中間駆動シャフトは、同じ種類および／または機能の関節と関連付けられた少なくとも２つの駆動機構に機能的に接続されており、各機構は、別個の関節構造上に配置されており、この特徴は、同じ種類の少なくとも２つの別個の関節構造の２つの関節を同期させることを可能にし、
少なくとも２つの関節構造は、実質的に同一であり、ロボット指を形成するように少なくとも２つの関節において互いに機能的に接続されている、少なくとも２つの構造要素と、異なる種類および／または異なる機能を有する少なくとも２つの関節とを各々備え、少なくとも２つの関節構造のアセンブリは、同じ種類および／または同じ機能の少なくとも２横列の関節を画定し、少なくとも１つの中間駆動シャフトは、同じ横列の関節と関連付けられた少なくとも２つの駆動機構に機能的に接続されており、各機構は、別個の関節構造状に配置されており、この特徴は、少なくとも２つの別個の関節構造の同じ横列の２つの関節を同期させることを可能にし、
少なくとも２つの関節構造は、ロボット指を形成するように少なくとも２つの関節において互いに機能的に接続されている、少なくとも２つの構造要素と、異なる種類および／または異なる機能を有する少なくとも２つの関節とを各々備え、少なくとも２つの関節は可撓性接続リンクによって互いに結合されており、好ましくは少なくとも２つの関節は連続しており、この特徴は、関節の駆動を単純化することを可能にし、
少なくとも１つのアクチュエータは、単一の中間駆動シャフトと関連付けられており、
少なくとも１つのアクチュエータは、各中間駆動シャフトが可撓性作動リンクによってアクチュエータによって作動するように、少なくとも１つの中間駆動シャフトの軸と平行であり同軸ではない回転軸を備え、
装置は、平行に並んで配置された少なくとも２つのアクチュエータ、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータを備え、その第２のアクチュエータは、第１のアクチュエータの回転シャフトとは反対側から出現する回転シャフトを有し、この特徴は、ロボットハンドを形成する装置の嵩をさらに制限することを可能にし、
ロボットハンドを形成する装置は、４本のロボット指、特に、３本のロボット指を互いに、基部を通る幾何学的平面に平行に実質的に整列させることができ、好ましくは４本のロボット指のうちの１本が親指を形成するように基部に対して配置された４本のロボット指を形成する４つの関節構造を備え、
ロボットハンドを形成する装置は、２横列の関節、好ましくは、そのうちの１つが親指である少なくとも３つの関節構造の２横列の関節をそれぞれ駆動するように、２つの中間駆動シャフトをそれぞれ作動させるための正確に２つのアクチュエータを備え、この特徴は、例えば円筒形部品を把持するために、すべての関節構造の動きを同期させることを可能にし、
ロボットハンドを形成する装置は、親指を別とする少なくとも３本のロボット指を形成する少なくとも３つの関節構造の３横列の関節およびロボット親指を形成する関節構造の３つの関節をそれぞれ駆動するように、６つの中間駆動シャフトをそれぞれ作動させるための正確に６つのアクチュエータを備え、
少なくとも１つの関節は、基部に対して屈曲軸についての旋回リンクを形成する種類のものであり、少なくとも１つの中間シャフトの軸は、少なくとも１つの関節の屈曲軸に実質的に平行であり、
少なくとも１つの可撓性駆動リンクがプーリに接続されるように、少なくとも１つの中間駆動シャフトは少なくとも１つの駆動プーリを備え、少なくとも１つの駆動機構は少なくとも１つの従動プーリを備え、
装置は、少なくとも１つのアクチュエータおよび少なくとも１つの中間駆動シャフトが固定される作動支持体を備え、支持体は基部に機能的に接続されており、
少なくとも１つのアクチュエータおよび少なくとも１つの中間駆動シャフトは、基部に挿入および／または固定される。

本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様の特徴のうちの１つまたは複数に従ってロボットハンドを形成する少なくとも１つの装置を備える、少なくとも１つの関節アームを備えるロボットが提供される。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図に照らして、いかなる点においても限定的ではない実装形態および実施形態の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。
本発明の一実施形態によるロボットハンドを形成する装置の基部に接続された、ロボット指を各々形成する４つの関節構造の運動図である。 図１によるロボットハンドを形成する装置の基部と、基部に接続された、ロボット指を各々形成する４つの関節構造との斜視図である。 図１および図２による基部に接続された、ロボット指を各々形成する４つの関節構造と、アクチュエータおよび中間駆動シャフトを備えるように意図された支持体であって、前腕を形成するように基部に接続されている支持体とを備える本発明の一実施形態によるロボットハンドを形成する装置の斜視図である。 一実施形態による、アクチュエータ、中間駆動シャフト、前記アクチュエータと前記シャフトとの間の可撓性作動リンク、および前記シャフトと基部との間の可撓性駆動リンクの一部を区別するように支持体が部分的に示され、透明に見えている、図３によるロボットハンドを形成する装置の斜視図である。 縦に配置された２つのアクチュエータと、互いに平行に配置された４つの中間駆動シャフトとを備える支持体の上面図である。 支持体が透明に見えており、支持体が６つのアクチュエータと６つの中間駆動シャフトとを備え、これらが、２つのアクチュエータと２つの中間駆動シャフトとをそれぞれ備える、３つの段、すなわち、第１段、第２段、および第３段として重ね合わされている、図３～図５によるロボットハンドを形成する装置の左側面図である。 特に親指の外転／内転、およびその他の指の屈曲／伸展を制御するように意図された、関節構造の関節に取り付けられた中間駆動シャフトと駆動プーリとの間の可撓性駆動リンクの経路を図式的に表す、図式的に示された図６によるロボットハンドを形成する装置の左側面図である。 特に親指の屈曲／伸展、およびその他の指の外転／内転を制御するように意図された、関節構造の関節に取り付けられた中間駆動シャフトと駆動プーリとの間の可撓性駆動リンクの経路を図式的に表す、図式的に示された図６によるロボットハンドを形成する装置の右側面図である。 アクチュエータおよび中間駆動シャフトの第２段のみを示すように支持体が透明に見えている、図５および図６によるロボットハンドを形成する装置の上面図である。 アクチュエータおよび中間駆動シャフトの第１段のみを示すように支持体が透明に見えている、図５および図６によるロボットハンドを形成する装置の上面図である。 アクチュエータおよび中間駆動シャフトの第３段のみを示すように支持体が透明に見えている、図５および図６によるロボットハンドを形成する装置の上面図である。 ２つの関節が、外転／内転軸と屈曲／伸展軸とに対応する、互いに平行ではない回転軸を有する、２つの関節と、２つの関節を接続する構造要素との斜視図である。 ２つの関節が、外転／内転軸と屈曲／伸展軸とに対応する、互いに平行ではない回転軸を有する、２つの関節を接続する構造要素の２つの関節の、図１２とは反対の視野角による、斜視図である。 ４つの関節と、１つの外転／内転関節と、３つの屈曲／伸展関節を備えるロボット指を形成する関節構造の上面図である。

以下に説明する実施形態は、いかなる点においても限定的ではなく、特に、この特徴の選択が技術的利点を与えるか、または先行技術の状態に対して本発明を区別するのに十分である場合、記載されるその他の特徴から切り離して、以下に記載される特徴の選択のみを備える本発明の変形形態を実装することができる。この選択は、構造的詳細なしで、または、技術的利点を与えるか、もしくは先行技術の状態に対して本発明を区別するのに構造的詳細の一部で十分である場合にはこの部分のみを有する、少なくとも１つの、好ましくは機能的な特徴を備える。
特に、記載されるすべての変形形態およびすべての実施形態は、技術的観点からこの組み合わせに異論がなければ、互いに組み合わせることができる。

図３に、手のひらを形成する基部１００と、各関節構造が人間の手に実質的に似たロボットハンドを作り出すように基部に接続されている、指を形成する４つの関節構造２、３、４、および５とを備えるロボットハンドを形成する装置１を示す。基部１００は、実質的に長方形の形状を有し、遠位端に、互いに並んで配置された３本の指２、３、４を有し、前記指は、図３に示されるように静止して、基部によって画定された幾何学的平面内に延在する。人間の手と比較すると、関節構造または指２、３および４は、それぞれ、人差し指、中指および薬指に対応している。基部１００はまた、手のひらの面１５０上に、基部の手のひら面に対して実質的に垂直に延在する親指を形成する関節構造５も有する。装置１はまた、後述する運動手段の作動および伝達を受けて保持する作動支持体１０１も備える。作動支持体１０１は、関節によって基部１００の近位端に接続されている。図示の実施形態によれば、基部１００と作動支持体１０１との間の関節は、屈曲部１１を有する機械的旋回リンクである。作動支持体１０１はよって、前腕を形成する。他の実施形態（図示せず）によれば、運動手段の作動および伝達を基部に挿入することができる。

図１および図２に、基部１００に対する関節構造２、３、４および５の可動性の程度を示す。各関節構造または指は、前記関節構造を基部に対して動かすように関節によって互いに接続された構造要素を備える。特に、各関節構造は、基部と前記関節構造との間の機械的リンクを画定する少なくとも１つの関節を備える。各関節構造は、構造要素および関節の交互の連続を備える。

２種類の構造要素が提供される。装置は、一方では、２つの異なる種類の関節を接続するように連結構造要素２１、４１、および５１を連結し、他方では、指節骨を形成するように人間工学的構造の要素を提供する。図を参照すると、各指２、３、４、および５は、それぞれ、第１の指節骨２２、３２、４２、５２、第２の指節骨２３、３３、４３、５３、および第３の指節骨２４、３４、４４、５４を備える。

装置は、２種類の関節、すなわち、ｚ軸に沿って少なくとも１つの旋回を行うための外転／内転型の関節（図１参照）、およびｙ軸に沿って少なくとも１つの旋回を行うための屈曲／伸展型の関節（図１参照）を提供する。図示の実施形態によれば、基部に対して関節構造を動かするための１５個の関節が設けられている。３つの関節構造、すなわち、親指５、人差し指２、および薬指４は、４つの関節を有する。中指３は、３つの関節を有する。

図示の実施形態によれば、親指５、人差し指２、および薬指４は、基部１００を連結構造要素２１、４１、５１の第１の近位端に接続する外転／内転関節２ａ、４ａ、５ａを各々有する。人差し指の外転／内転関節２ａおよび薬指の外転／内転関節４ａは、基部１００の遠位端の近くに配置されている（図２参照）。２つの外転／内転関節は、外転／内転関節の横列を画定する。外転／内転関節５ａは、手のひらの面１５０に配置されている（図３参照）。中指３には外転／外転関節がない。

各指２、４、５は、連結構造要素２１、４１、５１の遠位端を第１の指節骨２２、４２、５２の近位端に接続する第１の屈曲／伸展関節２ｂ、４ｂ、５ｂを備える。中指３もまた、基部１００の遠位端を第１の指節骨３２の近位端に接続する第１の屈曲／伸展関節３ｂを備える。第１の屈曲／伸展関節は、中手指節（ＭＣＰ）関節の横列を画定する。特に、中手指節（ＭＣＰ）関節の横列は、人差し指の第１の屈曲／伸展関節２ｂ、中指の第１の屈曲／伸展関節３ｂ、および薬指の第１の屈曲／伸展関節４ｂを含み、図３を参照されたい。

次いで、各指２、３、４および５は、第１の指節骨２２、３２、４２、５２の遠位端を第２の指節骨２３、３３、４３、５３の近位端に接続する第２の屈曲／伸展関節２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃを備える。第２の屈曲／伸展関節は、近位指節間（ＰＩＰ）関節の横列を画定する。特に、近位指節間関節の横列は、人差し指の第２の屈曲／伸展関節２ｃ、中指の第２の屈曲／伸展関節３ｃ、および薬指の第２の屈曲／伸展関節４ｃを含み、図３を参照されたい。

最後に、各指２、３、４および５は、第２の指節骨２３、３３、４３、５３の遠位端を第３の指節骨２４、３４、４４、５４の近位端に接続する第３の屈曲／伸展関節２ｄ、３ｄ、４ｄ、５ｄを備える。第３の屈曲／伸展関節は、遠位指節間（ＤＩＰ）関節の横列を画定する。特に、遠位指節間関節（ＤＩＰ）の横列は、人差し指の第３の屈曲／伸展関節２ｄ、中指の第３の屈曲／伸展関節３ｄ、および薬指の第３の屈曲／伸展関節４ｄを備え、図３を参照されたい。

図１を参照すると、すべての関節は旋回リンクである。人差し指２および薬指４を参照すると、各外転／内転関節２ａ、４ａは、軸ｚの旋回リンクによって形成される。親指５を参照すると、外転／内転関節５ａは、軸ｘの旋回リンクによって形成される。指３および指５を参照すると、各屈曲／伸展関節は、軸ｙの旋回リンクによって形成される。指２および指４を参照すると、例えば図１１に示されるように、前記指、人差し指２および薬指４が中指３に平行であるとき、各屈曲／伸展関節は軸ｙの旋回リンクによって形成される。

装置は、構造要素を互いに対して旋回運動で動かすように関節の近くに配置された従動駆動プーリを備え、図１２、図１３、および図１４を参照されたい。
図１２および図１３に、人差し指に設けられるタイプの外転／内転関節２ａおよび屈曲／伸展関節２ｂを有する連結構造要素２１を示す。この連結構造要素は、薬指および親指でも同じである。連結構造要素２１は、静止時にその正中面が延在する、すなわち、平面ｙｚ内の外転および内転の極限位置に対して中心位置にある支持フレームワーク３１０の形態を有する。支持フレームワーク３１０は、ｙｚ正中面の両側の２つの対向面にそれぞれ、その回転軸がｚ軸に沿って延在する外転／内転関節２ａと、その回転軸がｙ軸に沿って延在する屈曲／伸展関節２ｂを有する。

連結構造要素はまた、支持フレームワーク３１０の第１の面にブリッジ３２０も備える。ブリッジ３２０は二面体の形状を有し、その厚さ正中面は平面ｘｙ内に延在し、同軸に配置された２つの外転／内転ハーフシャフト２２０、２３０を回転支持し、その旋回軸２０２はｚ軸に平行に延在する。ハーフシャフト２２０、２３０は、ブリッジ３２０に対して不動に保持されている。ハーフシャフト２２０、２３０は、連結構造要素２１が基部に対して軸２０２を中心に旋回するように、ブッシュまたは軸受２２６、２３６を介して基部１００に対して関節結合されている。連結構造要素２１は、可撓性駆動リンク９６を各々受けるように配置された従動駆動プーリ３２５および３２６を備え、そのため連結構造要素２１は、プーリ上の可撓性リンクの接着によって軸２０２を中心に旋回運動で動く。

好ましくは、可撓性リンクは、軸２０２に対して直径方向に対向するそれぞれの固定点によって従動プーリ３２５、３２６に固定されている。
一変形形態では、可撓性駆動リンクは、プーリ３２５、３２６の周りに少なくとも部分的に巻き付けることができ、またはこれらのプーリの周りをそれぞれ反対方向に完全に回転させることさえでき、それらの第２の端部はブリッジ３２０に固定されている。

どちらの場合も、アクチュエータの一方向の回転変位が第１の内転ケーブル１１４にけん引力を加え、プーリ３２５および／またはブリッジ３２０に対する作用によって外転／内転方向の指の変位をもたらすことを当業者は理解するであろう（図１の円弧を参照）。逆に、同じアクチュエータの逆方向の回転変位は、第２の内転ケーブル１１２にけん引力を加え、プーリ３２６および／またはブリッジ３２０に対する作用によって外転／内転方向の指の変位をもたらす。

プーリ３２５、３２６と軸受２２６、２３６との間で、各ハーフシャフトまたはジャーナル２２０、２３０は、下流関節２ｂおよび２ｃの方に向けられた、可撓性駆動リンクまたはケーブル９６、特にケーブル対１２２、１２４；１３２、１３４の通過および案内のための窓を各々画定するケージ２２２、２３２を支持する。各ケージ２２２、２３２は、ディアボロ２２３、２２４および２３３、２３４の形状の、それぞれ同軸の２つの一連の円筒形回転部品を有する。ディアボロ２２３、２２４および２３３、２３４の形状の各一連の部品は、それぞれのｚ軸を中心としている。ケージ２２２に設けられたディアボロ形状の部品２２３、２２４は、軸２０２に対して対称である。同様に、ケージ２３２に設けられたディアボロ形状の部品２３３、２３４も、軸２０２に対して対称である。

ディアボロ２２３、２２４および２３３、２３４の形状の各一連の部品は、案内されるべきケーブル、それぞれ、１２２、１３２および１２４、１３４の数に等しい数のディアボロの形状の部品をさらに含む。

図１２に示される実施形態によれば、各ハーフシャフトまたはジャーナル２２０、２３０は、２つの可撓性駆動リンクまたはケーブル１２２、１３２および１２４、１３４を案内する。結果として、ディアボロ形状の各一連の部品２２３、２２４および２３３、２３４は、ｚ軸上に軸方向に積み重ねられた少なくとも２つのディアボロ形状の部品を含むことになる。外転／内転運動の軸２０２上には、したがって、少なくとも２本のケーブルを案内するために軸の上部に配置された少なくとも４つのディアボロのセットと、２本のケーブルを案内するために軸の下部に（部分的に見えている）４つのディアボロのセットとが設けられる。

共通のケージ２２２、２３２内に位置する２つの一連の部品２２３、２２４および２３３、２３４に属する２つの隣接するディアボロの各対は、よって、従動プーリを動かすように意図された可撓性駆動リンクを受けるように意図されたそれぞれの通路を画定する。各ケーブルは、よって、２つの回転するディアボロの間で案内される。

各ディアボロは、ケーブルとディアボロとの間の摩擦を制限するために、ケージ２２２または２３２に接続された中央関節ロッド上で、その軸を中心に回転することができる。
外転／内転関節２ａを通過した後、可撓性駆動リンクまたはケーブルの各々は、よって、ディアボロ３１１、３１２、３１３および３１４、３１５、３１６を介して屈曲／伸展関節２ｂの軸に向かって案内され、図１４を参照されたい。

図１３を参照すると、連結構造要素２１は、支持フレームワーク３１０の第２の面にブリッジ３５０を備える。ブリッジ３５０は、二面体の形状を有し、その厚さ正中面は平面ｘｚ内に延在し、軸ｙに平行であり、外転／内転軸２０２と直交する、屈曲／伸展関節２ｂの屈曲／伸展軸４０２に沿って延在する２つの同軸の屈曲／伸展ハーフシャフト４２０および４３０を回転支持する。２つの屈曲／伸展ハーフシャフト４２０、４３０は、ブリッジ３５０に対して回転可能に固定的に接続されている。２つのハーフシャフトまたはジャーナル４２０、４３０は、ブリッジ３５０の両側にそれぞれ位置している。

ハーフシャフトは、連結構造要素２１に対して第２の構造要素（図示せず）または第１の指節骨２２の旋回関節を形成するように配置されたブッシュ４２６、４３６を各々有するので、第１の指節骨は前記連結構造要素２１に対して旋回する。ブッシュ４２６、４３６は、第１の指節骨２２の（図１４に示される）ヨーク５２０のための回転案内軸受を形成する。

ハーフシャフト４２０は２つのアイドラプーリ４２２、４２４を有し、その上に可撓性駆動リンクまたはケーブルがこれらのプーリを一回転させる間に巻き付けられるようにそれぞれ設けられている。他方のハーフシャフト４３０は別の２つのアイドラプーリ４３２、４３４を有し、その上にこれらのプーリを一回転させる間に巻き付けられるように可撓性リンクまたはケーブルが設けられている。アイドラプーリ４２２、４２４および４３２、４３４は、軸４０２を中心にブリッジ３５０に対して自由回転する。

軸を中心に自由回転する、案内アイドラプーリ４２２、４２４および４３２、４３４の周りで行われるケーブルの巻きは、ケーブルがプーリから外れるのを、指節骨の屈曲／伸展運動の関節構成の関数として防止することを可能にする。
アイドラプーリは、ケージ２２２および／または２３２から発する４本のケーブルを中間指節骨２３の下流の屈曲／伸展関節に向かってそれぞれ戻すことを可能にする。

図１４に、関節構造または指の一実施形態を示す。上記のように、ロボットハンドのすべての指は、外転／内転関節を備えない中指３を除いて、機能的に同様である。繰り返しを避けるために、人差し指２の参照を使用して、単一の関節構造を以下で説明する。関節構造２は、４つの構造要素、すなわち連結構造要素２１と、３つの指節骨２２、２３、および２４とを備える。好ましくは、関節構造は、（後述する）３つのアクチュエータのみによって作動する。各構造要素は、２つの可撓性駆動リンクまたはケーブル１１２、１１４；１２２、１２４；１３２、１３４および１４２、１４４を介して動かされる。

第１の指節骨２２のヨーク５２０の２つの枝部５２２、５２４は、軸４０２を中心とするプーリ５２５、５２６を支持し、前記プーリは、第１の外転／内転関節２ｂを動かすことを可能にするケーブル１２２、１２４のそれぞれの第２の端部を案内する。
プーリ５２５、５２６は、ケーブル１２２、１２４の端部がこれらのプーリに固定されている場合、ヨーク５２０と回転可能に接続されなければならない。

プーリ５２５および５２６は、ケーブル１２２、１２４の端部が前述のプーリ上ではなくヨーク５２０上に固定されている場合、軸４０２を中心としてヨーク５２０に対して自由回転することができる。

第２の指節骨２３の２つの枝部６２６、６３６は、軸６０２を中心とするプーリ７２５、７２６を支持し、前記プーリは、第２の外転／内転関節２ｃを動かすことを可能にするケーブル１３２、１３４のそれぞれの第２の端部を案内する。

第３の指節骨２４の２つの枝部８２６、８３６は、軸８０２を中心とするプーリ９２５、９２６を支持し、前記プーリは、第３の外転／内転関節２ｃを動かすことを可能にするケーブル１４２、１４４のそれぞれの第２の端部を案内する。一実施形態によれば、ケーブル１４２、１４４の第１の端部は、関節２ｃの上流で第１の指節骨２２に固定されている。その場合、ケーブル１４２、１４４は、軸６０２を中心とするプーリ６２２、６３２の周りにそれぞれ巻き付けられる。プーリ６２２、６３２は、軸６０２を中心に自由回転する。プーリ６３２の周りのケーブル１４４の巻き方向は、プーリ６２２の周りのケーブル１４２の巻き方向と逆方向に行われる。さらに、ケーブル１４２とケーブル１４４とは、プーリ９２５、９２６に到達する前に互いに交差し、ケーブル１４２とケーブル１４４との交差は図７に示されているが、図１４には示されていない。関節２ｃの駆動（または指節骨２２に対する指節骨２３の旋回）中、ケーブル１４２または１４４の一方または他方によって加えられるけん引力に起因して、プーリ９２５、９２６は、関節２ｄを運動状態で駆動するように旋回駆動される。この実施形態は、２つの関節に単一のアクチュエータを使用することによって、アクチュエータの使用を省くことを可能にする。

次に、ロボットハンドの関節構造を動かすことを可能にする作動および駆動手段について説明する。
図６、図７、および図８を参照すると、ロボットハンドを形成する装置は、すべての関節の作動のための６つのアクチュエータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、ＭＰ１、ＭＰ２、およびＭＰ３を備える。６つのアクチュエータは、好ましくはモータ減速ユニットを備える。アクチュエータＭ１は、外転／内転関節の横列の関節を作動させるように配置されている。アクチュエータＭ２は、中手指節関節の横列の関節を作動させるように配置されている。アクチュエータＭ３は、近位指節間関節の横列の関節を作動させるように配置されている。アクチュエータＭＰ１は、親指５の外転／内転関節を作動させるように配置されている。アクチュエータＭＰ２は、親指５の第１の屈曲／伸展関節を作動させるように配置されている。アクチュエータＭＰ３は、親指５の第２の屈曲／伸展関節を作動させるように配置されている。６つのアクチュエータは、水平に延在し、３つの重ね合わされたアクチュエータの２縦列として上下に重ね合わされている。この特徴は、ロボットハンドを形成する装置のコンパクトさを向上させることを可能にする。

ロボットハンドを形成する装置１はまた、６つの中間駆動シャフト８ａ、８ｂ、８ｃ、８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃも備える。中間駆動シャフトは、ロボットハンドを動かすように、可撓性駆動リンクと共に関与してアクチュエータの回転運動を関節の従動プーリに伝達する。特に、各中間駆動シャフト８ａ、８ｂ、８ｃ、８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃは、単一のアクチュエータによって作動する。図６、図７および図８を参照すると、アクチュエータＭ１は中間駆動シャフト８ａと関連付けられており、アクチュエータＭ２は中間駆動シャフト８ｂと関連付けられており、アクチュエータＭ３は中間駆動シャフト８ｃと関連付けられており、アクチュエータＭＰ１は中間駆動シャフト８Ｐａと関連付けられており、アクチュエータＭＰ２は中間駆動シャフト８Ｐｂと関連付けられており、アクチュエータＭＰ３は中間駆動シャフト８Ｐｃと関連付けられている。各アクチュエータは、可撓性駆動リンク９８、例えばベルトによってその中間駆動シャフトに接続されている。例えば、各アクチュエータおよび各中間駆動シャフトは、可撓性作動リンクと協働し、よってアクチュエータの回転運動を中間作動シャフトに伝達するために、プーリまたは歯付きホイールをそれぞれ有する。中間作動シャフトは、互いに実質的に平行に、かつアクチュエータに平行に延在する。中間作動シャフトは、側面から見たときにそれらの位置決めが三角形または菱形を形成し、高さ方向により小さい嵩を可能にするように、並んで配置されている。この特徴は、作動支持体に、人間の前腕に似た全体的な嵩を与えることを可能にする。上から見ると、６つの中間駆動シャフトは、４つの縦列または４つの横列：Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４を形成するように配置され、図５を参照されたい。横列Ｒ１は、中間駆動シャフト８ａを備える。横列Ｒ２は、重ね合わされた中間駆動シャフト８ｂおよび８ｃを備える。横列Ｒ３は、重ね合わされた中間駆動シャフト８Ｐｂおよび８Ｐｃを備える。横列Ｒ４は、中間駆動シャフト８Ｐａを備える。

図４、図５、図６、図７、図８を参照すると、アクチュエータおよび中間駆動シャフトは縦に配置されている。作動支持体１０１の各側面に沿って、３つのアクチュエータが、可撓性作動リンク９８によって３つのそれぞれの中間シャフトに接続され、図７および図８を参照されたい。
中間駆動シャフトは、すでに説明された可撓性駆動リンクまたはケーブル９６を介して関節構造の関節に接続されている。

各中間駆動シャフト８ａ、８ｂ、８ｃは、１つの横列の関節に接続されており、その他の中間駆動シャフト８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃは、単一の関節に各々接続されている。図９を参照すると、中間駆動シャフト８ａは、指節骨２２および４２の関節２ａおよび４ａを備える外転／内転関節の横列ＡＡに接続されている。中間駆動シャフト８ａは、２つの可撓性駆動リンクのための２つの固定点を各々有する２つの駆動プーリを支持し、前記２つの可撓性リンクは、上述の従動プーリ３２５、３２６に接続されている。人差し指と薬指との間の距離の同期した減少または増加を得るために、シャフト８ａに接続された可撓性駆動リンクは、平面ｘｚに平行な長手方向正中の幾何学的平面に対して対称に配置されなければならない。また、図９に示されるように、中間駆動シャフト８Ｐａは、親指の外転／内転関節５ａに接続されている。シャフト８Ｐａは、上述の従動プーリ３２５、３２６に接続されている２つの可撓性駆動リンクのための２つの固定点を有する駆動プーリを支持する。

図１０を参照すると、中間駆動シャフト８ｂは、指節骨２２、３２、および４２の中手指節（ＭＣＰ）関節２ｂ、３ｂ、および４ｂの横列に接続されている。シャフト８ｂは、２つの可撓性駆動リンクのための２つの固定点を各々有する３つの駆動プーリを支持し、前記２つの可撓性リンクは、上述の従動プーリ５２５、５２６に接続されている。図１０にも示されているように、中間駆動シャフト８Ｐｂは、親指の屈曲／伸展関節５ｂに接続されている。シャフト８Ｐｂは、上述の従動プーリ５２５、５２６に接続されている２つの可撓性駆動リンクのための２つの固定点を有する駆動プーリを支持する。

図１１を参照すると、中間駆動シャフト８ｃは、指節骨２３、３３、および４３の関節２ｃ、３ｃ、および４ｃを備える近位指節間（ＰＩＰ）関節の横列に接続されている。シャフト８ｃは、２つの可撓性駆動リンクのための２つの固定点を各々有する３つの駆動プーリを支持し、前記２つの可撓性リンクは、上述の従動プーリ７２５、７２６に接続されている。図１１にも示されているように、中間駆動シャフト８Ｐｃは、親指の屈曲／伸展関節５ｃに接続されている。シャフト８Ｐｃは、上述の従動プーリ７２５、７２６に接続されている２つの可撓性駆動リンクのための２つの固定点を有する駆動プーリを支持する。

最後に、中間駆動シャフト８ｃの作動はまた、上述の可撓性接続リンクまたはケーブル１４２、１４４を介して関節２ｄ、３ｄ、４ｄを備える遠位指節間（ＤＩＰ）関節の横列を作動させることも可能にする。同様に、中間駆動シャフト８Ｐｃは、上述の可撓性接続リンク１４２、１４４を介して関節５ｄを作動させることを可能にする。この特徴は、関節２ｄ、３ｄ、４ｄ、５ｄの角運動を関節２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃの角運動と同期させることを可能にする。

Claims (11)

1. ロボットハンドを形成する装置（１）において、
   前記ハンドの手のひらを形成する基部（１００）と、
   ロボット指を各々形成する少なくとも２つの関節構造（２、３、４、５）であって、各関節構造が、前記基部に対して前記関節構造を動かすように、前記基部に機能的に接続されており、少なくとも１つの関節（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を備える、少なくとも２つの関節構造（２、３、４、５）と、
   各関節を動かすための少なくとも１つの駆動機構（６）と、
   前記少なくとも１つの駆動機構（６）を接続および駆動する少なくとも１つの可撓性駆動リンク（９６）によって前記少なくとも１つの駆動機構（６）を作動させるように配置された少なくとも１つのアクチュエータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３）と、
   前記少なくとも１つのアクチュエータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）の運動を伝達するための少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ、８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃ）であって、
   前記少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ）がアクチュエータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）によって作動し、そして
   前記少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ）が、前記少なくとも２つの別個の駆動機構（６）に機能的に接続され、各駆動機構が、前記少なくとも１つの可撓性駆動リンク（９６）によって前記中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ）に機能的に接続される
   ように前記少なくとも１つのアクチュエータと前記少なくとも１つの作動した駆動機構（６）との間に機能的に配置された少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ、８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃ）と、
   を備えることを特徴とする装置（１）。
2. 少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ）が、少なくとも２つの駆動機構（６）に機能的に接続されており、各機構が別個の関節構造（２、３、４、５）上に機能的に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記少なくとも２つの関節構造（２、３、４、５）が、ロボット指を形成するように少なくとも２つの関節において互いに機能的に接続されている、少なくとも２つの構造要素（２１、２２、２３、２４、３１、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４４、５１、５２、５３、５４）と、異なる種類および／または異なる機能を有する少なくとも２つの関節（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）とを各々備えることと、前記少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ）が、同じ種類および／または機能の関節と関連付けられた少なくとも２つの駆動機構（６）に機能的に接続されており、各機構が別個の関節構造上に配置されていることとを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
4. 前記少なくとも２つの関節構造（２、３、４、５）が、ロボット指を形成するように少なくとも２つの関節において互いに機能的に接続されている、少なくとも２つの構造要素（２１、２２、２３、２４、３１、３２、３３、３４、４１、４２、４３、４４、５１、５２、５３、５４）と、異なる種類および／または異なる機能を有する少なくとも２つの関節（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）とを各々備えることと、前記少なくとも２つの関節が、可撓性接続リンク（１４２、１４４）によって互いに結合されていることとを特徴とする、請求項１に記載の装置（１）。
5. 前記少なくとも１つのアクチュエータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３）が、単一の中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ、８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃ）と関連付けられていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の装置（１）。
6. 前記少なくとも１つのアクチュエータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３）が、各中間駆動シャフトが可撓性作動リンク（９８）によってアクチュエータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３）によって作動するように、前記少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ、８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃ）の軸と平行であり同軸ではない回転軸を備えることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の装置（１）。
7. 平行に並んで配置された少なくとも２つのアクチュエータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３）、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータを備え、前記第２のアクチュエータが、前記第１のアクチュエータの回転シャフトとは反対側から出現する回転シャフトを有することを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の装置（１）。
8. 前記少なくとも１つの関節（２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）が、前記基部に対して屈曲軸についての旋回リンクを形成する種類のものであることと、前記少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ、８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃ）の前記軸が、前記屈曲軸に実質的に平行であることとを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の装置（１）。
9. 前記少なくとも１つの可撓性駆動リンク（９６）がプーリ（６１、８１）に接続されるように、前記少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ、８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃ）が少なくとも１つの駆動プーリ（８１）を備え、前記少なくとも１つの駆動機構（６）が少なくとも１つの従動プーリ（６１）を備えることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の装置（１）。
10. 前記少なくとも１つのアクチュエータ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、ＭＰ１、ＭＰ２、ＭＰ３）および前記少なくとも１つの中間駆動シャフト（８ａ、８ｂ、８ｃ、８Ｐａ、８Ｐｂ、８Ｐｃ）が固定される支持体（１０１）を備え、前記支持体が前記基部（１００）に機能的に接続されていることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の装置（１）。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のロボットハンドを形成する少なくとも１つの装置（１）を備える、少なくとも１つの関節アームを備えるロボット。
    

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