JP3793785B2

JP3793785B2 - 多指可動ロボットハンド及びその把持制御方法

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Publication number: JP3793785B2
Application number: JP2002246046A
Authority: JP
Inventors: 誠大賀; 丈久倉本; 明小池
Original assignee: Hiroshima Prefecture
Current assignee: Hiroshima Prefecture
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: JP2003145474A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、異径物を含む把持対象物に対して、１個の駆動源により複数の指を動かすことができ、かつ、生体（人間）の把持動作に近い柔らかい挙動をするように改善した多指可動ロボットハンド及びその把持制御方法に関する。ここで、１個の駆動源は拇指を除く２本以上の手指を各別に動作させるものである。また、改善には装飾用の義手と同等以上の外観を有し、人間が持つ遊び的な動きを実現可能とすることを含む。なお、指と手指は互換的に使用する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、人工の手としてのロボットハンド若しくは義手を制御する機構は、数多く開発されてきている。一般に人間の片手を機構として見ると、約２０自由度と言われているが、これを忠実に実現するためには、２０個の駆動源が必要となるため、重量が重くなり大型化するため実用的ではない。そこで、通常、ロボットハンド若しくは義手の自由度は１乃至３程度に簡略化されている。そして、通常、人間が手を握ったり開いたりする動作を１自由度としている。また、従来の義手は外見があまり人間らしくなく（無機的な印象であり）、装飾性を優先すると、何も作業性を有しない装飾義手を使用しなくてはならない。そして、構造が硬くて固定的であるために、人間の手としてみた場合に違和感を覚えることが多い。
【０００３】
１自由度のロボットハンド若しくは義手では、１個の駆動源のみで握り及び開きを行うため、通常、指関節を動かすことはできず、５本指を独立させて動かすこともできない。そのため、人間らしい動きができないばかりか、物体を確実に把持できないという問題があった。また、従来の義手用ロボットハンドは、人間の手と比べると外観的に劣り、一目で実際の手ではないということがわかってしまうという欠点があった。
【０００４】
こうしたなかで、本出願人は、先に１個の駆動源から発生する動力を１個以上の差動歯車を介して拇指を除く２本以上の指の可撓部材にそれぞれ伝達する指関節駆動機構と、可撓部材の張力を調整又は保持して把持動作を制御する異径物把持機構を有した多指可動ロボットハンド及びその把持制御方法を提案してきた。〔特願２０００−９４０８７；以下、先願義手。〕
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先願義手の把持動作にはややぎごちなさがあり、本発明者らはより柔らかい手先の動作（挙動）を求めて研究開発を継続し、機構的な改善を重ねてきた。また人間の手により近づけて把持性能を高めるため、曲線的な外観を取り入れての装飾性の向上や、人間の動きに存在する遊び的な動き（任意動作）を取り入れて、より自然な動きを実現するための開発を行ってきた。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、異径物を含む把持対象物に対して、１個の駆動源により複数の指を動かすことができ、かつ、人間の手と同様の柔らかさを持つ多指可動ロボットハンド提供する。またそのロボットハンドは、装飾性が高く、人間の手と同様の外観を持ち合わせ、人間の動作の持つ遊び的な動きを実現する制御を有する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために本発明は、多指多関節の筋電制御義手に代表される多指可動ロボットハンドにおいて、
拇指を除く２本以上の手指を少なくとも１個の駆動源により各別に動作させ、かつ、各指関節を弾性的に保持することにより柔らかい把持動作をおこなうようにした多指可動ロボットハンドであって、
手指の骨格要素であるリンク材を回動自在に結合して関節を形成し、ほぼ平行に配置された示指、中指、環指及び小指と、それらの手指と対向するように配置された拇指を有し、それぞれの手指について前記関節となるリンク材の各回動支点を経由して牽引可能な可撓部材を繋設するとともに、該回動支点には各々ねじりバネを設けて手指の伸展方向に付勢してなり、
前記可撓部材が、拇指を除き隣接する示指と中指、及び環指及び小指のそれぞれの指間に槓桿保持した動滑車を介在させ２指の各第一指骨部のリンク材の体部を始端又は終端とする固定長の線条であって、該リンク材の各回動支点に自由回転プーリを軸支し、かつ、第二指骨部のリンク材の体部に設けた中間プーリを介して牽引可能に繋設したものであり、
前記駆動源から発生する動力により前記動滑車の各保持位置を手首側又は手指側に往復移動させ、前記可撓部材を介して各手指を屈曲又は伸展方向に把持又は開放動作させる指関節駆動機構と、
前記指関節駆動における前記可撓部材の張力を調整又は保持することにより、把持動作に係る各指関節が異径物を含む把持対象物の外形状に倣って包み込むように屈曲して把持力を維持する異径物把持機構
を具備したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記多指可動ロボットハンドにおいて、
異径物を含む把持対象物に対して生体の把持動作に近い柔らかい挙動をするようにした多指可動ロボットハンドの把持制御方法であって、
動滑車ユニットを駆動源から発生する動力により往復移動させ、手首側への移動に基づき動滑車を介した可撓部材を牽引し、ねじりバネの弾性力に抗しながらリンク材を手指の屈曲方向に掌握動作させて拇指を除く２本以上の指に把持力を発生させ、駆動停止又は移動停止に基づき把持状態を維持し、手指側への移動に基づき前記可撓部材を弛緩又は送出し、前記ねじりバネの拘束を漸次開放し、前記リンク材を手指の伸展方向に復帰動作して前記２本以上の手指に復元力を発生させるように指関節を駆動するとともに、前記２本以上の手指と拇指を異径物を含む把持対象物に接触させて、前記指関節駆動における可撓部材の張力を調節又は保持し、各指関節が把持対象物の外形状に倣って包み込むように屈曲させて把持力を付与又は維持し、伸展させて把持力を解放するための把持動作を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の多指可動ロボットハンドの実施の形態は、上記構成において、動滑車が、手掌部に設けた駆動源から発生する回転動力により往復移動する移動体の体部に回転支持した揺動部材の両端にそれぞれ軸支され、かつ、両持ちの天秤の態様で槓桿保持されるとともに、これら動滑車、移動体及び揺動部材を一体的に組付けて動滑車ユニットとしたものであり、
指関節駆動機構が、前記回転動力により前記動滑車の各保持位置を往復移動させ、正回転に基づき可撓部材を牽引してゆき、ねじりバネの弾性力に抗しながらリンク材を手指の屈曲方向に掌握動作して拇指を除く２本以上の手指に把持力を発生させ、駆動停止又は回転停止に基づき把持状態を維持し、逆回転に基づき前記可撓部材を弛緩又は送出してゆき、前記ねじりバネの拘束を漸近開放し前記リンク材を手指の伸展方向に復帰動作して前記２本以上の手指に復元力を発生させるものであり、
異径物把持機構が、前記２本以上の手指と拇指を異径物を含む把持対象物に接触させて、前記指関節駆動における可撓部材の張力を調整又は保持し、各指関節が把持対象物の外形状に倣って包み込むように屈曲して把持力を維持するものである。
【００１０】
また、把持動作を行わない手空き状態において、駆動源を、手首側に設けたソケット内の筋電センサから採取した筋電信号、手掌の変位を検出するセンサから採取した出力信号、又は無動作経過時間の計時に係るタイマのカウントアップ信号に基づき始動し、２本以上の手指を屈曲方向又は伸展方向に無目的に動作させるための任意動作制御手段を有する場合がある。
【００１１】
さらに、上記構成の多指可動ロボットハンドの外形を健常手に近似又は模擬するために、異径物を含む把持対象物を継続的に把持可能な摩擦係数の高い被覆部材を装着してなり、該被覆部材が、人間の手の形を模した柔軟な曲線形状を有し、かつ、皮膚感を創出するための装飾又は意匠を施し、把持に係る柔軟性及び密着性を増補するとともに、外観又は美観に係る化粧性及び肌触りを含む質感を付与してもよい。装飾性、密着性に優れ、把持効果が高く、把持対象物に対する健常手やさまざまな働きかけに対する作業性を向上するためである。
【００１２】
本発明の多指可動ロボットハンドの把持制御方法の実施の形態は、上記構成において、動滑車ユニットの移動体としてボールねじに軸装したボールナットを用い、手掌部に設けた駆動源によりボールねじを回転駆動して前記動滑車ユニットを往復移動させ、正回転に基づき可撓部材を牽引して把持力を発生させ、駆動停止又は回転停止に基づき把持状態を維持し、逆回転に基づき前記可撓部材を弛緩させて把持力を解放するようにしている。
【００１３】
また、動滑車ユニットの移動体をスライダに装着し、かつ、該移動体の後端を牽引要素を介して手掌部に設けた駆動源に連係し、該駆動源から発生する回転動力により牽引要素を巻き取り又は巻き戻し操作して、移動体を含む前記動滑車ユニットを往復移動させ、巻き取り操作に基づき前記動滑車ユニットを手首寄りに引きながら可撓部材を牽引して把持力を発生させ、駆動停止又は巻回停止に基づき把持状態を維持し、巻き戻し操作に基づき動滑車ユニットを手指寄りに押し戻しながら前記可撓部材を弛緩させて把持力を解放するようにしてもよい。ここで、牽引要素は、索条とドラム付き回転歯車と、ウォーム歯車からなるものであり、これらをスライダの後端の手首側に配置してなり、前記ウォーム歯車を駆動源により回転駆動するものとされる。
【００１４】
さらに、上記いずれの構成にあっても、把持動作を行わない手空き状態において、請求項５乃至８のいずれか１項の駆動源を、手首側に設けたソケット内の筋電センサから採取した筋電信号、手掌の変位を検出するセンサから採取した出力信号、又は無動作経過時間の計時に係るタイマのカウントアップ信号に基づき始動し、２本以上の手指を屈曲又は伸展方向に無目的に任意動作させるように構成してもよい。各指関節が把持を目的とする動き以外に、人間が行う動きの中に存在する無意味な動き、任意動作を実現するためである。
【００１５】
これにより、拇指を除く２指以上の指関節までを含めて動かすことにより、人間の手に近い動きができ、ワイングラスのような異径物を、その形状に倣って５本指すべてを異径物に接触させて把持することが可能となる。
【００１６】
【実施例】
本発明の一実施を添付図面を参照して以下説明する。
【００１７】
図１及び図２は本発明の多指可動ロボットハンドのそれぞれ機構説明図である。
【００１８】
図１と図２の相違点は、動滑車ユニットに包含の移動体及び駆動系の違いであって、図１がボールナット及びボールねじを用いたもの、図２がスライダ及び牽引要素を用いたものである。なお、移動体は動滑車ユニットに包含される。
【００１９】
図１に示すように、図示の多指可動ロボットハンド〔以下、第１実施例ハンド。〕では、駆動源である駆動用モータ１から平歯車２及び平歯車３を経由してボールねじ４に動力を伝達され、ボールねじ４が回転する。ボールねじ４が回転することにより、その軸方向右側にボールナット（移動体）５が移動する。ボールナット５はピン６のまわりに自由回転する揺動部材７に動力を伝達する。揺動部材７はピン８及びピン９を介して動滑車１０及び動滑車１１に動力を伝達する。動滑車１０はワイヤ１２及びワイヤ１３を牽引する。同様に、動滑車１１はワイヤ１４及びワイヤ１５を牽引する。ワイヤ１２は示指１６を動かす。同様に、ワイヤ１３は中指１７を、ワイヤ１４は環指１８を、ワイヤ１５は小指１９を、それぞれ動かす。〔指関節駆動機構〕
【００２０】
ここで、示指１６及び中指１７の動きを拘束した場合、ワイヤ１２及びワイヤ１３を牽引することができなくなるため、動滑車１０は移動することができなくなるが、動滑車１１は移動することができるので、ワイヤ１４及びワイヤ１５を介して、環指１８及び小指１９に動力を伝達できる。そしてさらに、環指１８の動きを拘束すると、ワイヤ１４を牽引することはできなくなるが、ワイヤ１５を牽引して小指１９を動かすことができる。なお、把持力（状態）を維持するには駆動（源）を停止する。ボールねじ４がもともと制動機能を有するからである。したがって、制動手段（ブレーキ）を別途設ける必要がない。〔異径物把持機構〕
【００２１】
図３は、第１実施例ハンドの平面図および側面図である。
【００２２】
ここで、拇指以外の４指を動かす指関節駆動機構は、図１に示すとおり、１軸の駆動源すなわちモータ１により、示指１６、中指１７、環指１８、小指１９を、指関節を含めて動かすことができる。
【００２３】
従来の方法では、４指を動かすには、少なくとも４個の駆動源が必要であったが、本実施例では１個の駆動源による１軸駆動制御を実現している。
【００２４】
図２に示すように、図示の多指可動ロボットハンド〔以下、第２実施例ハンド。〕では、駆動源である駆動用モータ２０（２１）からウォームギア２２（２３）を経由して、回転歯車２４（２５）に動力を伝達され、可撓部材２６（２７）を牽引していく。可撓部材２６（２７）が牽引されることにより、スライダ２８上に配置されている動滑車ユニット２９がスライダ２８の軸方向右側に移動する。動滑車ユニット２９はピン３０のまわりに自由回転する揺動部材３１に動力を伝達する。揺動部材３１はピン３２及びピン３３を介して動滑車３４及び動滑車３５に動力を伝達する。動滑車３４はワイヤ３６及びワイヤ３７を牽引する。同様に、動滑車３５はワイヤ３８及びワイヤ３９を牽引する。ワイヤ３６は示指４０を動かす。同様に、ワイヤ３７は中指４１を、ワイヤ３８は環指４２を、ワイヤ３９は小指４３を、それぞれ動かす。〔指関節駆動機構〕
【００２５】
ここで、示指４０及び中指４１の動きを拘束した場合、ワイヤ３６及びワイヤ３７を牽引することができなくなるため、動滑車３４は移動することができなくなるが、動滑車３５は移動することができるので、ワイヤ３８及びワイヤ３９を介して、環指４２及び小指４３に動力を伝達できる。そしてさらに、環指４２の動きを拘束すると、ワイヤ３８を牽引することはできなくなるが、ワイヤ３９を牽引して小指４３を動かすことができる。なお、把持力（状態）を維持するには駆動（源）を停止する。先述のボールねじ４と同様にウォームギア２２がもともと制動機能を有するからである。したがって、制動手段（ブレーキ）を別途設ける必要がない。〔異径物把持機構〕
【００２６】
従来の方法では、４指を動かすには、少なくとも４個の駆動源が必要であったが、本実施例では２個の駆動源による１軸駆動制御を実現している。
【００２７】
図４は、第２実施例ハンドの平面図および側面図である。
【００２８】
ここで、拇指以外の４指を動かす指関節駆動機構は、図２に示すとおり、１軸の駆動源すなわちモータ２０、モータ２１により、示指４０、中指４１、環指４２、小指４３を、指関節を含めて動かすことができる。
【００２９】
つぎに、上記第１及び第２実施例ハンドの各指関節駆動機構〔共通〕の原理説明図を図５に示す。
【００３０】
１指について図示するように、ワイヤ４４（各指におけるワイヤ１２、１３、１４、１５、３６、３７、３８及び３９のうちのいずれか１本に相当する。）を、第二関節プーリ４５、中間プーリ４６、第一関節プーリ４７に架けて、ワイヤ４４の一端を第一指骨４８に固定する。なお、第一関節プーリ４７及び第二関節プーリ４５は、いずれも自由回転プーリである。
【００３１】
この状態でワイヤ４４を牽引すれば、第二指骨４９は第二関節プーリ４５を中心に反時計回りに回転し、第一指骨４８は第一関節プーリ４７を中心に反時計回りに回転し、指関節が曲がる。
【００３２】
ワイヤ４４を牽引する力を緩めると、ねじりバネ５０およびねじりバネ５１の復元力によって、第二指骨４９は第二関節プーリ４５を中心に時計回りに回転し、第一指骨４８は第一関節プーリ４７を中心に時計回りに回転し、指関節が伸びる。
【００３３】
指関節を伸ばそうとする力は、ワイヤの牽引力ではなく、ねじりバネ５０およびねじりバネ５１の復元力によるものである。そのため、逆に外部から指を曲げようとする力が働くと、その力によってねじりバネ５０およびねじりバネ５１は曲げられ、ワイヤ４４は緩む。このことによって、ワイヤ４４が無理に引張られることはない。
【００３４】
指関節が伸びた状態またはいくらか曲がった状態であるとき、ハンドが別の物体に衝突または接触して外力が加わると、容易に指関節を曲げることができ、外力を取り除くと再び指関節が伸びた状態に戻る。
【００３５】
このことによって、外力による指への衝撃を和らげると共に、人間の手のような柔らかさを実現できる。
【００３６】
本発明により、形状が全く予測できないような対象物においてもその形状に沿って（倣って）包み込むような把持が実現できる。
【００３７】
また、請求項４記載の発明に係る被覆部材を具備するハンド構造の一例を図６に示す。
【００３８】
ここで、４指を駆動するための機構は、機構台座５２の上に配置される。これらの機構は手型形成材５３で覆うことにより、人間の手の形と同様の曲線、柔らかさを実現する。さらにその上を皮膚状被覆部材５４で覆うことにより、より人間に近い外観を実現できる。
【００３９】
この構成によれば、人間の手と同様の曲線を持つことによって、把持の対象物に対してより密着度が増し、把持効率が向上するとともに、摩擦係数の高い皮膚状被覆５４を使用することにより、摩擦を利用したさまざまな作業を実施することが可能となる。
【００４０】
さらに、請求項３又は９記載の発明に係るセンサを具備するハンド構造の一例を図７に示す。
【００４１】
図示のハンド構造は、各指関節が把持を目的とする動き以外に、人間が無意識に行う無意味な動きを模倣するものである。
【００４２】
その動きのきっかけとしては、筋電センサ５５から得られる使用者が意図して出力した筋電信号や、位置角度センサ５６から得られる現状のハンドの位置や関節角度の情報や、タイマ５７で計測される筋電センサ５５から筋電信号が入力されなくなった時間が設定量を超えた場合である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のロボットハンドは、拇指以外の４指を指関節まで含めて動かすことができ、しかも、物体の形状に倣って把持できるため、より人間の手に近い動きができる。その動作が１個の駆動源のみでできるため、機構が小型化され、成人の手とほぼ同じ大きさの義手を実現できる。機構全体の重量を軽くすることができ、筋力の衰えた前腕切断者にとって負担の軽い義手を実現できる。また、人間の手のような柔らかさを実現したことにより、他の物体との接触または衝突による衝撃を和らげることができる。
【００４４】
そして各手指、手掌部を形成する部材を人間の手に模して作り、摩擦係数の高い装飾性の有るグローブで覆うことによって、把持対象物にしっかりなじんで確実に把持することができ、人間の手と遜色のない外観を持つハンドを実現できる。
【００４５】
さらに筋電信号、位置角度センサ、タイマのカウントアップ信号をきっかけに、４指を屈曲、伸展方向に若干量動作させることにより、ハンドを把持を目的とする動き以外に人間の動作に存在する無意味な遊び的な動き、任意動作を実現することができる。
【００４６】
本発明の応用分野としては、前腕切断者用の筋電義手、他部位切断者用の義手等の動力義手としての福祉分野への利用がある。また、健常者を操縦者とした、宇宙空間、原子力発電所格納容器内、深海、火災現場、毒性を有する微生物の培養容器内作業等の極限作業用遠隔制御ロボットのロボットハンドの制御、遠隔手術時のロボットハンドの医師によるオペレーション、血管、眼球等の微小臓器の手術時のマイクロロボットハンドの医師によるオペレーション、ＬＳＩデバイス等の微小デバイスのハンドリングのためのロボットハンドの有人オペレーション或いは無人電話局、無人電波中継施設、隧道、無人変電所等の保守管理を要する施設の保守管理にあたる遠隔操縦型ロボットのロボットハンドの有人オペレーション、さらには航空機パイロットの操縦装置への入力デバイス、コンピュータＣＧで作られた仮想空間内のマニピュレーションへの応用等が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例ハンドの機構説明図である。
【図２】第２実施例ハンドの機構説明図である。
【図３】第１実施例ハンドの平面図及び側面図である。
【図４】第２実施例ハンドの平面図及び側面図である。
【図５】指関節駆動機構の原理説明図である。
【図６】被覆部材を具備するハンド構造の一例を図６に示す。
【図７】センサを具備するハンド構造の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１駆動用モータ
２平歯車
３平歯車
４ボールねじ
５ボールナット〔移動体〕
６ピン
７揺動部材
８ピン
９ピン
10 動滑車
11 動滑車
12 ワイヤ
13 ワイヤ
14 ワイヤ
15 ワイヤ
16 示指
17 中指
18 環指
19 小指
20 駆動用モータ
21 駆動用モータ
22 ウォームギア
23 ウォームギア
24 回転歯車
25 回転歯車
26 ワイヤ
27 ワイヤ
28 スライダ
29 動滑車ユニット〔移動体〕
30 ピン
31 揺動部材
32 ピン
33 ピン
34 動滑車
35 動滑車
36 ワイヤ
37 ワイヤ
38 ワイヤ
39 ワイヤ
40 示指
41 中指
42 環指
43 小指
44 ワイヤ
45 第二関節プーリ
46 中間プーリ
47 第一関節プーリ
48 第一指骨
49 第二指骨
50 ねじりバネ
51 ねじりバネ
52 機構台座
53 手型形成材
54 皮膚状被覆（部材）
55 筋電センサ
56 位置角度センサ
57 タイマ

Claims

各関節を掌側に屈折可能に連結し、かつ伸張復帰手段を備えた複数個の可動指内に、可動指の屈折を誘導するワイヤを挿通すると共に、第一の可動指のワイヤと第二の可動指のワイヤを一体に連結し、かつこのワイヤを手首方向へ移動可能な滑車に係止した人工ハンドにおいて、
多指多関節の筋電制御義手に代表され、拇指を除く２本以上の手指を少なくとも１個の駆動源により各別に動作させ、かつ、各指関節を弾性的に保持することにより、静止挙動を含む把持動作をおこなうようにした多指可動ロボットハンドであって、
手指の骨格要素であるリンク材を回動自在に結合して関節を形成し、ほぼ平行に配置された示指、中指、環指及び小指と、それらの手指と対向するように配置された拇指を有し、それぞれの手指について前記関節となるリンク材の各回動支点を経由して牽引可能な可撓部材を繋設するとともに、該回動支点には各々ねじりバネを設けて手指の伸展方向に付勢してなるとともに、
ねじ要素を用いて進退駆動され、前記駆動源の発停又は動力伝達の断続に基づき手首方向と手指方向に往復移動可能で任意位置に制動停止可能な移動体と、該移動体の体部に回動支持した揺動部材と、該揺動部材の両端にそれぞれ軸支され、かつ、両持ちの天秤の態様で槓桿保持された動滑車からなる動滑車ユニットを手掌部に収設してなり、
前記可撓部材が、拇指を除き隣接する示指と中指、及び環指及び小指のそれぞれの指間に前記動滑車を介在させ２指の各第一指骨部のリンク材の体部を始端又は終端とする固定長の線条であって、該リンク材の各回動支点に自由回転プーリを軸支し、かつ、第二指骨部のリンク材の体部に設けた中間プーリを介して牽引可能に繋設したものであり、
前記動滑車ユニットとともに前記動滑車の各保持位置を手首側又は手指側に移動させることにより、前記可撓部材を介して拇指を除く各手指を静止挙動を含み屈曲又は伸展方向に把持又は開放動作させる指関節駆動機構と、異径物を含む把持対象物に手指を接触させて前記指関節駆動における前記可撓部材の張力を調整又は保持することにより、静止挙動を含む把持動作に係る各指関節が前記把持対象物の外形状に倣って包み込むように屈曲して把持力を維持する異径物把持機構を有し、かつ、前記静止挙動は、動力又は制御の駆動停止に基づき、手指の屈曲状態又は把持状態を付勢力に抗して静止させたまま一時的に維持又は継続するものである
ことを特徴とする多指可動ロボットハンド。
ねじ要素を用いて進退駆動される動滑車ユニットの移動体がボールねじに軸装したボールナットであり、
指関節駆動機構が、駆動源により前記ボールねじを回転駆動し、正回転に基づき前記ボールナットを手首側に移動させ、かつ、動滑車を介した可撓部材を牽引してゆき、ねじりバネの弾性力に抗しながらリンク材を手指の屈曲方向に掌握動作して拇指を除く２本以上の手指に把持力を発生させ、駆動停止又は動力伝達遮断に基づきねじ要素の回転駆動を停止し、かつ、前記ボールナットを制動停止することにより把持状態を維持し、逆回転に基づき前記ボールナットを手指側に移動させ、かつ、前記可撓部材を弛緩又は送出してゆき、前記ねじりバネの拘束を漸近開放し前記リンク材を手指の伸展方向に復帰動作して前記２本以上の手指に復元力を発生させて把持力を開放するものである請求項１記載の多指可動ロボットハンド。
動滑車ユニットの移動体がスライダに装着され、該移動体の後端をねじ要素を含む牽引手段を介して手掌部に設けた駆動源に連係するものであり、
前記牽引手段が、索条とねじ要素であるドラム付き回転歯車とウォーム歯車からなり、これらをスライダの後端の手首側に配置して、前記ウォーム歯車を前記駆動源により回転駆動するものであり、
指関節駆動機構が、前記駆動源から発生する回転動力により前記索条を巻き取り又は巻き戻し操作し、巻き取り操作に基づき前記移動体を手首側に引き寄せ、かつ、動滑車を介した可撓部材を牽引してゆき、ねじりバネの弾性力に抗しながらリンク材を手指の屈曲方向に掌握動作して拇指を除く２本以上の手指に把持力を発生させ、駆動停止又は動力伝達遮断に基づきねじ要素の回転駆動を停止し、かつ、前記移動体を制動停止することにより把持状態を維持し、巻き戻し操作に基づき前記移動体を手指側に繰り戻し、かつ、前記可撓部材を弛緩又は送出してゆき、前記ねじりバネの拘束を漸近開放し前記リンク材を手指の伸展方向に復帰動作して前記２本以上の手指に復元力を発生させて把持力を解放するものである請求項１記載の多指可動ロボットハンド。
把持動作を行わない手空き状態において、請求項１乃至３のいずれか１項記載の駆動源を、手首側に設けたソケット内の筋電センサから採取した筋電信号、手掌の変位を検出するセンサから採取した出力信号、又は無動作経過時間の計時に係るタイマのカウントアップ信号に基づき始動し、２本以上の手指を屈曲方向又は伸展方向に無目的に動作させるための任意動作制御手段を有したことを特徴とする多指可動ロボットハンド。
請求項１乃至４のいずれか１項記載の多指可動ロボットハンドの外形を健常手に近似又は模擬するために、異径物を含む把持対象物を継続的に把持可能な摩擦係数の高い被覆部材を装着してなり、該被覆部材が、人間の手の形を模した柔軟な曲線形状を有し、かつ、皮膚感を創出するための装飾又は意匠を施したものであり、
把持に係る柔軟性及び密着性を増補するとともに、外観又は美観に係る化粧性及び肌触りを含む質感を付与するようにしたことを特徴とする多指可動ロボットハンド。
請求項１乃至５のいずれか１項記載の多指可動ロボットハンドにおいて、把持動作に係る静止挙動を動力又は制御の駆動停止によりおこなうようにした多指可動ロボットハンドの把持制御方法であって、
駆動源に対する駆動停止又は動力伝達の遮断に基づきねじ要素の回転駆動を停止し、かつ、移動体を制動停止し、手指の屈曲状態又は把持状態を付勢力に抗して静止させたまま一時的に維持又は継続することを特徴とする多指可動ロボットハンドの把持制御方法。