JP4260047B2 - 関節ロック機構及びそれを備えた把持ハンド - Google Patents

Description

本発明は、多関節駆動機構を備えたマニピュレータ、その他、多指多関節駆動機構を有するロボットハンド、又は関節を有しかつ関節の屈曲状態を保持することが必要な関節駆動機構に適用される関節ロック機構及びそれを備えた把持ハンドに関するものである。

近年、人間の身体動作をロボットで実現するため、手や腕、足以外にも胴体各部に関節駆動機構を有するロボットの開発が活性化している。例えばロボットハンドはその把持対象物の多様化により、多関節駆動機構を有する複数の指を配置構成した物の開発が活発化し、人間の手と同様な動きを実現する要求が大きくなってきている。

これらの多関節駆動機構を実現するには関節のそれぞれに、その関節の駆動を行うためのモータや歯車といった機構部品を配置した物や、アクチュエータの数量を低減するため、各関節にプーリを設置し、各プーリ間をワイヤにより結合し、アクチュエータの動力をワイヤによって伝達しその各関節を駆動する方法が用いられている物が多い。その中で例えばマニピュレータやロボットハンドにおいては、把持の確実性を向上させるため、もしくは何らかの外因が加わった場合や、アクチュエータにエネルギが供給されない事態が生じた場合にもその把持物の落下を防ぐために、その関節に何らかの関節固定機構を備えることが必要であると考えられる。

例えば、特許文献１には、マニピュレータの関節固定機構として電磁カップリングを用いた各関節のクラッチ・ブレーキ機構が示されている。しかしながら、この電磁カップリングを用いた関節のクラッチ・ブレーキ機構では、関節の駆動を行うためのプーリに直接接続されていることで、プーリを駆動するワイヤに何らかの破損が起きた場合には、その関節の屈曲状態を保持し続けることが不可能となる。また、関節が回転軸によりその関節を接続されている場合にしか適用できず、人間の身体動作において回転動作ではなく屈曲動作による関節駆動が必要な部所には適用することは困難である。また、関節それぞれにこのクラッチ・ブレーキ機構を配置する必要があることから、関節の重量が大きくなり、結果として多関節駆動機構全ての重量が大きくなってしまうという問題を有している。

特開平１１−２６７９８７号公報

上記の問題を解決するためには、多関節駆動機構の各関節を駆動するアクチュエータの動作に依存せず確実に関節の屈曲状態を固定する固定機構が必要であり、何らかの外因が加わった場合、ないしは、アクチュエータにエネルギが供給されない事態が生じた場合にもその関節の屈曲状態を保持し続けることが必要である。例えばマニピュレータやロボットハンドにおいては把持対象物を確実に保持し、その落下を防ぐための関節固定機構が必要である。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、その関節の屈曲状態を保持する関節ロック機構及びそれを備えた把持ハンドを提供することであり、例えば多種多様な対象物の把持性能を有する多関節駆動機構を備えたマニピュレータやロボットハンドにおいてもその把持の確実性を向上させ、外因によっても把持対象物を落下させることのない関節ロック機構及びそれを備えた把持ハンドを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明によれば、複数のリンクで構成される関節の屈曲変位により伸張状態から屈曲状態に上記関節が変位するときと同時に、駆動力を加えることなくかつ上記関節の屈曲状態に沿った状態で移動可能に上記リンクに配置され、かつ複数の係合部を有する帯状可動部と、
上記帯状可動部の上記係合部と係合して上記帯状可動部の上記関節の屈曲状態から伸張状態への一方向の移動を規制する係合部を有するストッパ機構部と、
上記帯状可動部の上記係合部と上記ストッパ機構部の上記係合部とが係合して上記関節が固定されている係合状態を解除するように上記ストッパ機構部を移動させるストッパ機構部用駆動部とを有することを特徴とする関節ロック機構を提供する。

以上のように、本発明によれば、ストッパ機構部の係合部と帯状可動部の係合部との係合により関節の屈曲状態を保持できるようにしたので、多関節駆動機構の関節を駆動する関節駆動部の形態に関わらず、その関節の屈曲状態を保持固定すること可能となる。例えば、マニピュレータやロボットハンドの把持の確実性を向上し、かつ関節駆動のための関節駆動部にエネルギが供給されない場合においても把持対象物の落下を防ぐことを可能とする関節ロック機構及びそれを備えた把持ハンドを提供できるという有利な効果が得られる。

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する前に、まず本発明の種々の態様について説明する。

本発明の第１の態様に記載の発明は、複数のリンクで構成される関節の屈曲変位により伸張状態から屈曲状態に上記関節が変位するときと同時に、駆動力を加えることなくかつ上記関節の屈曲状態に沿った状態で移動可能に上記リンクに配置され、かつ複数の係合部を有する帯状可動部と、
上記帯状可動部の上記係合部と係合して上記帯状可動部の上記関節の屈曲状態から伸張状態への一方向の移動を規制する係合部を有するストッパ機構部と、
上記帯状可動部の上記係合部と上記ストッパ機構部の上記係合部とが係合して上記関節が固定されている係合状態を解除するように上記ストッパ機構部を移動させるストッパ機構部用駆動部とを有することを特徴とする関節ロック機構であり、関節を駆動するアクチュエータと独立して関節の屈曲状態を固定する機構であって、関節を駆動するアクチュエータの形態によらず容易に設置可能な機構であって、多種多様な多関節駆動機構の関節の屈曲状態を保持することが可能となり、例えばマニピュレータやロボットハンドにおいてはその把持の確実性を向上させることが可能となる作用を有する。

本発明の第２の態様に記載の発明は、上記帯状可動部の上記係合部と上記ストッパ機構部の上記係合部との係合部分以外の部分で上記帯状可動部を覆うように配置されて上記帯状可動部の浮き上がりを防止する浮き上がり防止部をさらに有する第１の態様に記載の関節ロック機構であって、帯状可動部が多関節駆動機構の関節の屈曲状態に完全に沿った状態で移動可能とすることで、屈曲状態の保持をより確実に行うことが可能となる作用を有する。

本発明の第３の態様に記載の発明は、上記３つ以上のリンクにまたがって可動可能に上記帯状可動部が配置され、かつ、上記帯状可動部が、上記それぞれの関節の屈曲によって各関節の屈曲に対して相対的に移動可能であり、その帯状可動部が有する上記複数の係合部を、上記３つのリンクのうちの少なくとも２つのリンクにそれぞれ配置した上記ストッパ機構部の上記係合部に係合することで上記それぞれの関節の屈曲状態を保持固定する第１又は２の態様に記載の関節ロック機構であり、多関節駆動機構の各関節を係合状態で固定可能とすることで、関節の屈曲状態を保持し、その状態を維持することが可能となるという作用を有する。例えばマニピュレータやロボットハンドにおいては多種多様な把持対象物の形状に沿った形で多関節駆動機構の関節の屈曲状態保持し、把持状態を維持することが可能となる作用を有する。

本発明の第４の態様に記載の発明は、上記係合状態を解除しない上記ストッパ機構部用駆動部の非駆動時には、上記帯状可動部の上記係合部と上記ストッパ機構部の上記係合部とが係合状態を維持することで上記関節の屈曲状態を保持する第１〜３のいずれか１つの態様に記載の関節ロック機構であって、多関節駆動機構の関節を駆動するアクチュエータに、万が一、エネルギが供給されない事態になった場合においても、ストッパ機構部の係合部と帯状可動部の係合部との係合による上記関節ロック機構によって、その関節の屈曲状態を保持することが可能となるという作用を有する。例えばマニピュレータやロボットハンドの把持動作においては把持対象物の落下を防ぐことを可能とするという作用を有する。

本発明の第５の態様に記載の発明は、第１〜４のいずれか１つの態様に記載の上記関節ロック機構を、複数のリンクで構成される関節を有しかつ対向配置された一対の関節駆動機構にそれぞれ備えて構成される把持ハンドであって、多関節を駆動するアクチュエータに依存せず、関節の屈曲状態を保持固定可能であることから把持対象物を確実に保持固定し、落下を防ぐことが可能となるという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図１６を用いて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態における関節ロック機構を多関節駆動機構上に設置した場合の斜視図を示している。この多関節駆動機構は、先端から第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃとが順に連結配置され、かつ、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂとの間には関節駆動部６Ｄが配置され、第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃとの間には関節駆動部６Ｅが配置されて構成されている。よって、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂとの間の関節駆動部６Ｄで１つの屈曲可能な関節が構成され、第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃとの間の関節駆動部６Ｅで別の屈曲可能な関節が構成されている。

この多関節駆動機構に取り付けられかつ図１に示される上記関節ロック機構は、帯状可動部１と、ストッパ機構部２と、浮き上がり防止部３と、ストッパ機構部用駆動部４と、センサ５と、制御部８とより構成されている。

上記帯状可動部１は、多関節駆動機構６の第１リンク６Ａに先端が接合固定され、他の部分（第２リンク６Ｂ及び第３リンク６Ｃ）に対しては摺動可能で、かつ関節駆動部６Ｄ回りの第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂとの屈曲に沿うことが可能な程度の柔軟性を持ち、かつ係合部として機能する多数の係合爪部１Ｂを有する。

上記ストッパ機構部２は、多関節駆動機構６の第２リンク６Ｂ及び第３リンク６Ｃにそれぞれ接合固定され、帯状可動部１の係合爪部１Ｂとそれぞれ噛み合うことで、帯状可動部１の移動を規制する係合部として機能する係合爪部２Ｂ−４をそれぞれ有する。

上記浮き上がり防止部３は、帯状可動部１の移動方向を１方向に規制するために多関節駆動機構６の第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃとにそれぞれまたがって接合固定されている。

上記ストッパ機構部用駆動部４は、上記ストッパ機構部２の巾方向両端部にそれぞれ設けられて、帯状可動部１の係合爪部１Ｂとストッパ機構部２の係合爪部２Ｂ−４との係合状態を解除するようにストッパ機構部２をリンクから離れる方向に移動させる空圧駆動型ラバーアクチュエータなどより構成する。

上記センサ５は、上記ストッパ機構部２の巾方向両端部の上記ストッパ機構部用駆動部４の近傍にそれぞれ設けられて（又は、上記ストッパ機構部２の巾方向のいずれか一方の端部の上記ストッパ機構部用駆動部４の近傍に設けられて）、帯状可動部１とストッパ機構部２の係合爪部２Ｂ−４の係合状態が解除されているかを検知する小型測距センサなどのセンサなどより構成される。

上記センサ５と駆動部４と関節駆動部６Ｄと関節駆動部６Ｅとが制御部８に接続されて、上記それぞれのセンサ５の検出結果に基づきそれぞれの一対の駆動部４の駆動を制御部８で独立して制御するとともに、関節駆動部６Ｄと関節駆動部６Ｅのそれぞれの駆動も制御部８で独立して制御するようにしている。

図１においては、多関節駆動機構６のリンク数を３リンク（第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃの３リンク）としているが、この多関節駆動機構６が用いられる環境及び対象物によって個数を適宜変更することが可能であり、この変更に伴い、取り付けるストッパ機構部２と浮き上がり防止部３の個数も変更することが可能である。

図２は、一関節分の関節ロック機構６の拡大斜視図である。ストッパ機構部２は、リンクに固定されかつ帯状可動部１の移動を案内する移動ガイド部２Ａと、移動ガイド部２Ａにリンクから離れる方向（厚み方向又は係合爪部係合解除方向）に揺動可能に取り付けられかつ帯状可動部１の係合爪部１Ｂと噛み合わされる係合爪部２Ｂ−４を持つ可動係合部２Ｂとより構成され、移動ガイド部２Ａには、可動係合部２Ｂを動作させる駆動部４とセンサ５とを取り付ける。

以下に各構成要素について説明する。

図３は帯状可動部１の斜視図である。帯状可動部１は、帯状可動部１がストッパ駆動部２の移動ガイド部２Ａをガイドとしてリンク上を摺動する場合に、滑らかに可動させる為に必要なコ字状の枠体の可動ガイド部１Ａと、可動ガイド部１Ａ内に配置されかつストッパ駆動部２の係合爪部２Ｂ−４と噛み合わせるための係合爪部１Ｂを等間隔に長手方向沿いに多数配列して一体成型することで製造を行うことができる。係合爪部１Ｂは断面が大略直角三角形のような形状をなしている。ここで帯状可動部１は、多関節駆動機構６の関節の屈曲に伴い柔軟に変形することが必要であることから、樹脂材料を用いる方がよい。樹脂材料の一例としてはポリプロピレンが挙げられる。ポリプロピレンは繰り返し曲げ強度が大であることから、関節ロック機構６の信頼性を向上させることが可能であると考えられる。一体成型の一例としては、金型を用いた成型が挙げられる。

図４にストッパ機構部２の構成要素の斜視図を示す。図４（ａ）はストッパ機構部２の移動ガイド部２Ａである。図４（ｂ）は係合可動部２Ｂを移動ガイド部２Ａに取り付ける方向からの斜視図であり、図４（ｃ）はその裏面の係合爪部側からの斜視図である。

図４（ａ）の移動ガイド部２Ａは、矩形板体２Ａ−４と、帯状可動部１を摺動可能に挿入して軸方向沿いの移動をガイドする矩形板体２Ａ−４の下面側のガイド溝部２Ａ−１と、矩形板体２Ａ−４の上面の中央部に配置されかつ係合可動部２Ｂの３個の係合爪部２Ｂ−４が下向きに挿入されるように組み合わせるための矩形の穴部２Ａ−２と、矩形板体２Ａ−４の両側の外面にそれぞれ配置されかつ係合可動部２Ｂの揺動板２Ｂ−３を上下方向に可動させるための駆動部４を取り付ける凹部２Ａ−３を有する。この移動ガイド部２Ａは一体成型が可能であり、一体成型の一例としては、金型を用いた成型が挙げられる。

図４（ｂ）及び（ｃ）の係合可動部２Ｂは、移動ガイド部２Ａの矩形板体２Ａ−４の先端の上面に接合固定される矩形板状固定部２Ｂ−１と、固定部２Ｂ−１に隣接しかつ係合可動部２Ｂを上下に可動させる場合の屈曲ヒンジ部として機能するヒンジ部２Ｂ−２と、ヒンジ部２Ｂ−２に隣接しかつ係合可動部２Ｂを上下に可動させる場合に用いる一対の駆動部４とそれぞれ端部が連結された矩形の揺動板２Ｂ−３と、帯状可動部１の係合爪部１Ｂと噛み合わせる複数の（図では３個の）係合爪部２Ｂ−４とを有する。係合爪部２Ｂ−４は断面が大略直角三角形のような形状をなして、帯状可動部１の断面が大略直角三角形のような形状の係合爪部１Ｂとは、先端方向に帯状可動部１が移動するときは、係合爪部２Ｂ−４が係合爪部１Ｂを乗り越えるように帯状可動部１に対して揺動板２Ｂ−３が上下動して、係合解除と係合を繰り返すことができて、先端方向への帯状可動部１の移動を許容する。一方、逆方向に対しては、係合爪部２Ｂ−４が係合爪部１Ｂと係合したままの状態となり帯状可動部１を移動不可とする。この係合可動部２Ｂも一体成型が可能であり、一体成型の一例としては、金型を用いた成型が挙げられる。ここで、係合可動部２Ｂは、移動ガイド部２Ａと接合する固定部２Ｂ−１を端部とした片持ち梁として移動ガイド部２Ａと接続し、ヒンジ部２Ｂ−２をヒンジとして揺動板２Ｂ−３を持ち上げることで係合爪部２Ｂ−４を上下に可動させて係合又は係合解除させる必要があるため、ばね性を有する材料で製造をする必要があり、弾性を有する樹脂材料であることが望ましい。材料の一例としてはポリプロピレンが挙げられる。ポリプロピレンは繰り返し曲げ強度が大であることから、ストッパ機構部２の信頼性を向上させることが可能であると考えられる。

図５（ａ）は帯状可動部１の移動方向を規制するための浮き上がり防止部３の斜視図である。浮き上がり防止部３は、長手方向沿いに延び、かつ、帯状可動部１を長手方向沿いに移動可能に覆うことにより帯状可動部１の浮き上がりを防止する可動ガイド溝部３Ａを下面側に有する。この浮き上がり防止部３は一体成型が可能であり、一体成型の一例としては、金型を用いた成型が挙げられる。

ここで、浮き上がり防止部３は、帯状可動部１がストッパ機構部２によって覆われている部分以外の部分に配置されて、取り付けている多関節駆動機構６より帯状可動部１が浮き上がってしまい、多関節駆動機構６の屈曲に沿って帯状可動部１が移動しないことを防ぐためのものであるから、例として、図５（ｂ）に示すような、２つに分割された大略Ｚ字形状の浮き上がり防止部３Ｄで構成するようにしても良い。また、取り付けている多関節駆動機構６のリンクに図５（ｃ）のようなアリ溝６ｊを加工することが可能であれば、帯状可動部１と浮き上がり防止部３を一体で成型して帯状可動部１の下面に突起部３Ｅとして浮き上がり防止部を構成し、この浮き上がり防止部３Ｅを上記アリ溝６ｊに摺動可能に係合させることによって浮き上がりを防止することも可能である。

駆動部４の形態に関しては図示しないが、移動ガイド部２Ａの凹部２Ａ−３の底面と係合可動部２Ｂの揺動板２Ｂ−３の下面とに連結されて、凹部２Ａ−３の底面に対して揺動板２Ｂ−３の下面を押し上げるように駆動して揺動板２Ｂ−３を上方向に移動させて、帯状可動部１の係合爪部１Ｂとストッパ機構部２の係合爪部２Ｂ−４の係合を解除する装置又は部材であり、微小サイズのリニアアクチュエータが有効である。一例としては、空圧を駆動源とした蛇腹形状のラバーアクチュエータがその製造の容易性、動作性の面からより有効であると考えられる。ただし、関節ロック機構を設置する多関節駆動機構６のリンクの駆動源を、ストッパ機構部２の駆動部４の駆動源としても活用するために、電磁機構等を用いたアクチュエータであってもよい。

センサ５の形態に関しては図示しないが、帯状可動部１の係合爪部１Ｂとストッパ機構部２の係合爪部２Ｂ−４の係合が解除されているかを検知するものであり、小型測距センサが有効である。

上記センサ５と駆動部４と関節駆動部６Ｄとが制御部８に接続されて、上記センサ５の検出結果に基づき一対の駆動部４の駆動を制御部８で制御するとともに、関節駆動部６Ｄの駆動も制御部８で制御するようにしている。

上記各構成要素である帯状可動部１、ストッパ機構部２、浮き上がり防止部３、駆動部４、センサ５を多関節駆動機構６上に積層接合することで関節ロック機構を実現する。

上記第１実施形態によれば、リンクを駆動するアクチュエータとは独立して関節の屈曲状態を固定することが可能な関節ロック機構を備えるようにしたので、リンクを駆動するアクチュエータの形態によらず、容易に設置可能となり、多種多様な多関節駆動機構の関節の屈曲状態を保持することが可能となり、例えばマニピュレータやロボットハンドにおいてはその把持の確実性を向上させることが可能となる作用を有する。

（第２実施形態）
次に、第１実施形態における関節ロック機構について説明する。

図６（ａ）と（ｂ）は、関節ロック機構の帯状可動部１とストッパ機構部２の断面を示す模式図である。図６（ａ）は帯状可動部１の係合爪部１Ｂとストッパ機構部２の係合爪部２Ｂ−４が噛み合っている状態を示している。この関節ロック機構６は、ストッパ機構部２の駆動部４（この図６の模式断面図には図示せず。）を駆動させない場合においては、図６（ａ）に図示するように、常に帯状可動部１とストッパ機構部２の係合爪部１Ｂと２Ｂ−４同士が噛みあった状態を保つように構成する。そのため、この係合爪部１Ｂと２Ｂ−４同士が噛みあった状態にあり、かつストッパ機構部２の駆動部４を駆動させなければ、帯状可動部１は、図６（ａ）の模式断面図の左方向には、その係合爪１Ｂの形状から水平に可動可能となり、図６（ａ）の模式断面図の右方向には係合爪部１Ｂと係合爪部２Ｂ−４同士が噛み合うことで、可動を規制することが可能となるという特徴を有する。

次に、図６（ｂ）は帯状可動部１の係合爪部１Ｂとストッパ機構部２の係合爪部２Ｂ−４の係合が解除されている状態を示している。係合状態を解除する場合は、一対の駆動部４（この図６（ｂ）の模式断面図には図示せず。）を駆動させて、駆動部４に連結された揺動板２Ｂ−３を持ち上げることで係合爪部２Ｂ−４を係合爪部１Ｂから上昇させて係合を解除する。この係合解除状態において、帯状可動部１は図６の模式断面図の左右方向に可動可能である。上記のように、帯状可動部１とストッパ機構部２の係合爪部１Ｂと係合爪部２Ｂ−４の断面大略直角三角形状により、１方向には自由に可動可能であり、逆方向の可動には規制を加える機構を簡易に構成できることを利点として有している。

図７（ａ）及び（ｂ）は、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂとその間の関節駆動部６Ｄとで一つの関節を構成する関節駆動機構に本発明の第１実施形態における関節ロック機構６を取り付けたときの模式図を示したものである。ここで、帯状可動部１は、関節駆動機構６の第１リンク６Ａの帯状可動部接合部６Ｆでのみ接合する。図７（ａ）は上記一つの関節を有する関節駆動機構６の上記関節を屈曲させていない状態を示している。図７（ｂ）は関節駆動機構６の関節駆動部６Ｄを駆動させ、この関節駆動機構６の第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間を屈曲させた状態すなわち上記関節を屈曲させた状態を示した模式図である。

この関節の屈曲及び伸張動作について図７（ａ）及び（ｂ）及び図８Ａ〜図８Ｃのブロック図を用いて説明する。関節屈曲動作は、図８Ａ及び図８Ｂのブロック図に示すように２通りの動作方法によって行うことができる。

まず、ストッパ機構部２−１（上記ストッパ機構部２に相当。）を動作させずに関節を屈曲させる図８Ａの場合を説明する。この場合は、図７（ａ）の状態において、最初に、関節駆動部６Ｄへ制御部８から関節駆動信号伝達経路９を通じて駆動信号を与える（図８ＡのステップＳ１及びＳ２）。この駆動信号により関節駆動部６Ｄの駆動を行い、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間を所望の位置まで屈曲させる（図８ＡのステップＳ３及びＳ４）。この屈曲により、帯状可動部１は、浮き上がり防止部３−１（上記浮き上がり防止部３に相当。）によって可動方向を規制されながら、関節の屈曲量に伴い、図７（ｂ）の右下方向に関節駆動機構６の関節の屈曲に沿った状態で変位し、関節駆動機構６の第２リンク６Ｂ上に取り付けたストッパ機構部２−１の係合爪部２Ｂ−４と帯状可動部１の係合爪部１Ｂが係合し、この係合により関節が屈曲状態で固定される。この動作方法の場合、帯状可動部１は、帯状可動部１の係合爪部１Ｂとストッパ機構部２−１の係合爪部２Ｂ−４の大略直角三角形の断面形状により、帯状可動部１とストッパ機構部２−１とが係合位置を移動させながら移動可能であることから、ストッパ機構部２−１の駆動部４を駆動する必要はない。

次に、ストッパ機構部２−１を動作させてから関節を屈曲させる図８Ｂの場合を説明する。まず、図７（ａ）の状態において、ストッパ機構部２−１の駆動部４の係合解除のための初期駆動量の設定を制御部８において行う（図８ＢのステップＳ１１及びＳ１２）。次に、制御部８からストッパ機構部駆動信号伝達経路７を通じて係合解除信号を駆動部４に与える（図８ＢのステップＳ１３）。係合解除信号の初期駆動量だけ、駆動部４はストッパ機構部２−１の係合可動部２Ｂの揺動板２Ｂ−３を上昇させる（図８ＢのステップＳ１４）。次いで、ストッパ機構部２−１に設けたセンサ５によって、ストッパ機構部２−１と帯状可動部１の係合爪部１Ｂの係合が解除されたか否かを検知する（図８ＢのステップＳ１５及びＳ１６）。

この検知の結果、係合が解除されていなければ（図８ＢのステップＳ１６）、ストッパ機構部２−１の駆動変位量を増加し（図８ＢのステップＳ１７）、駆動部４によるストッパ機構部２−１の駆動（図８ＢのステップＳ１４）及びセンサ５による検知（図８ＢのステップＳ１５）とを、係合が解除されるまで繰り返す（図８ＢのステップＳ１４〜Ｓ１６）。係合が解除されていれば（図８ＢのステップＳ１６）、関節駆動部６Ｄへ制御部８から関節駆動信号伝達経路９を通じて駆動信号を与える（図８ＢのステップＳ１８）。この駆動信号により関節駆動部６Ｄの駆動を行い、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間を所望の位置まで屈曲させる（図８ＢのステップＳ１９）。この関節の屈曲により、帯状可動部１は、浮き上がり防止部３−１によって可動方向を規制されながら、関節の屈曲量に伴い図７（ｂ）の右下方向に関節駆動機構６の屈曲に沿った状態で変位する。その後、制御部８からストッパ機構部２−１の駆動部４へストッパ機構部駆動信号伝達経路７を通じて駆動停止信号を与え、ストッパ機構部２−１の駆動を停止する（図８ＢのステップＳ２０）。これにより、関節駆動機構６の第２リンク６Ｂ上に取り付けたストッパ機構部２−１の係合爪部２Ｂ−４と帯状可動部１の係合爪部１Ｂが係合し、この係合により関節が屈曲状態で固定される（図８ＢのステップＳ２１）。この動作方法の場合、帯状可動部１とストッパ機構部２との係合を解除した状態で関節の屈曲動作を行うこととなる。

上記のように、関節駆動機構６に関節ロック機構を取り付けることで、関節駆動機構６の関節の固定、解除が容易に可能となり、万が一、多関節駆動機構６の関節駆動部６Ｄに異常が生じた場合にも、ストッパ機構部２−１の係合爪部２Ｂ−４と帯状可動部１の係合爪部１Ｂとの係合による関節ロック機構により、関節の屈曲状態を保持固定することが可能となるという利点を有している。また、上記２通りの関節屈曲動作方法は、この関節駆動機構６が用いられる環境によって使い分けることが可能である。例えばマニピュレータやロボットハンドにおいては、把持対象物の形状や重量によって、関節を少しずつ固定しながら力強く把持する場合には図８Ｂの方法を使用し、柔軟に対象物に沿うように関節を動かしてから関節を固定し把持する場合等には図８Ａの方法を使用するなど、適宜、使い分けることによって、より把持の確実性を向上させることが可能となるという利点を有している。

以上、２通りの関節の屈曲動作を「関節屈曲ルーチン」と定義し、以下の説明に用いる。なお、この「関節屈曲ルーチン」を行うとは、２通りの関節の屈曲動作のうちのいずれか選択された屈曲動作を行うことを意味する。

次に、関節伸張動作は図８Ｃのフローチャートによって示される。まず、図７（ｂ）の状態において、ストッパ機構部２−１の駆動部４の係合解除のための初期駆動量の設定を制御部８において行う（図８ＣのステップＳ２１及びＳ２２）。次に、制御部８から、ストッパ機構部駆動信号伝達経路７を通じて係合解除信号を駆動部４に与える（図８ＣのステップＳ２３）。ここで、ストッパ機構部２−１に設けたセンサ５によって、ストッパ機構部２−１と帯状可動部１の係合爪部２Ｂ−４と１Ｂの係合が解除されているかを検知する（図８ＣのステップＳ２５）。この検知の結果、係合が解除されていなければストッパ機構部の駆動変位量を増加し（図８ＣのステップＳ２６）、ストッパ機構部２−１の駆動及び検知とを、係合が解除されるまで繰り返す（図８ＣのステップＳ２４〜Ｓ２６）。係合が解除されていれば、関節駆動部６Ｄへ制御部８から関節駆動信号伝達経路９を通じて駆動信号を与える（図８ＣのステップＳ２８）。この駆動信号により関節駆動部６Ｄの駆動を行い、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間を所望の位置まで伸張させる（図８ＣのステップＳ２９）。この伸張により、帯状可動部１は、浮き上がり防止部３−１によって可動方向を規制されながら、関節の伸張量に伴い図７（ｂ）の右上方向に関節駆動機構６の伸張に沿った状態で変位する。その後、制御部８からストッパ機構部２−１の駆動部４へストッパ機構部駆動信号伝達経路７を通じて停止信号を与え、ストッパ機構部２−１の駆動部４の駆動を停止する（図８ＣのステップＳ３０）。これにより、関節駆動機構６の第２リンク６Ｂ上に取り付けたストッパ機構部２−１の係合爪部２Ｂ−４と帯状可動部１の係合爪部１Ｂが係合し、この係合により関節が伸張状態で固定される（図８ＣのステップＳ３１）。上記伸張動作方法によれば、関節を屈曲状態から伸張状態へ変位させた場合にも、関節駆動部６Ｄの変位量に応じた位置での関節の固定が可能となり、万が一、多関節駆動機構６の関節駆動部に異常が生じた場合にも、ストッパ機構部２−１の係合爪部２Ｂ−４と帯状可動部１の係合爪部１Ｂとの係合による関節ロック機構により、関節の伸張状態を保持固定することが可能となるという利点を有している。例えば、マニピュレータやロボットハンドにおいては、把持対象物を離す場合においても、把持対象物の把持バランスを保ちながらゆっくりと離していくという動作を実現することが可能となるという利点を有している。この関節の伸張動作を「関節伸張ルーチン」と定義し、以下の説明に用いる。

図９Ａ〜図９Ｄは、複数の関節を有する多関節駆動機構６に本発明の第１実施形態における関節ロック機構を取り付けたときの模式図を示したものである。図９Ａ〜図９Ｄにおいては、関節が２箇所、リンクの数が３の多関節駆動機構６に関して図示説明しているが、この多関節駆動機構６が用いられる環境によって、関節及びリンクの数を変更してもよい。

１つの帯状可動部１が第１リンク６Ａから第２リンク６Ｂを経て第３リンク６Ｃまで延びて配置され、帯状可動部１の先端の帯状可動部接合部６Ｆでのみ第１リンク６Ａと接合されて、１つの帯状可動部１が、接合部以外の第１リンク６Ａの表面と第２リンク６Ｂの表面と第３リンク６Ｃの表面とに対して摺動可能となっている。そして、この１つの帯状可動部１に対して、第２リンク６Ｂでストッパ機構部２と浮き上がり防止部３が配置され、第３リンク６Ｃでストッパ機構部２と浮き上がり防止部３が配置されている。

図９Ａは多関節駆動機構６の各関節を屈曲させていない状態を示している。図９Ｂは、多関節駆動機構６の関節駆動部６Ｅを駆動させ、この多関節駆動機構６の第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃ間の第２関節を屈曲させた状態を示した模式図である。図９Ｃは、多関節駆動機構６の関節駆動部６Ｄを駆動させ、この多関節駆動機構６の第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間の第１関節を屈曲させた状態を示した模式図である。図９Ｄは多関節駆動機構６の２つの関節駆動部６Ｄと６Ｅをそれぞれ駆動させ、この多関節駆動機構６の第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間の第１関節、及び第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃ間の第２関節をそれぞれ屈曲させた状態を示した模式図である。

この多関節駆動機構６のそれぞれの関節の屈曲及び伸張動作について図９Ａ〜図９Ｄ及び図１０Ａ〜図１０Ｆのフローチャートを用いて説明する。

多関節屈曲動作は、上記定義した関節屈曲ルーチンを用いて、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃのブロック図の３通りの動作方法によって示される。

図１０Ａは、関節駆動部６Ｄを駆動させ、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間の第１関節を先に屈曲させる上記関節屈曲ルーチンを行ってから（図１０ＡのステップＳ３２）、関節駆動部６Ｅを駆動させ、第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃ間の第２関節を屈曲させる上記関節屈曲ルーチンを行う（図１０ＡのステップＳ３３）方法である。

図１０Ｂは、関節駆動部６Ｅを駆動させ、第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃ間の第２関節を先に屈曲させる上記関節屈曲ルーチンを行ってから（図１０ＢのステップＳ４２）関節駆動部６Ｄを駆動させ、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間の第１関節を屈曲させる上記関節屈曲ルーチンを行う（図１０ＢのステップＳ４３）方法である。

図１０Ｃは、関節駆動部６Ｅ及び関節駆動部６Ｄを同時に駆動させ、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間の第１関節、及び第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃ間の第２関節を同時に屈曲させる２つの上記関節屈曲ルーチンを同時に行う（図１０ＣのステップＳ５２及びＳ５３）方法である。

これら３通りの屈曲動作を「多関節駆動機構屈曲ルーチン」と定義し、以下の説明に用いる。なお、この「多関節駆動機構屈曲ルーチン」を行うとは、３通りの屈曲動作のうちのいずれか選択された屈曲動作を行うことを意味する。

同様に、関節伸張動作は、上記定義した関節伸張ルーチンを用いて、図１０Ｄ、図１０Ｅ、図１０Ｆのブロック図の３通りの動作方法によって示される。

図１０Ｄは、関節駆動部６Ｄを駆動させ、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間の第１関節を先に伸張させる上記関節伸張ルーチンを行ってから（図１０ＤのステップＳ６２）、関節駆動部６Ｅを駆動させ、第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃ間の第２関節を伸張させる上記関節伸張ルーチンを行う（図１０ＤのステップＳ６３）方法である。

図１０Ｅは、関節駆動部６Ｅを駆動させ、第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃ間の第２関節を先に伸張させる上記関節伸張ルーチンを行ってから（図１０ＥのステップＳ７２）、関節駆動部６Ｄを駆動させ、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間の第１関節を伸張させる上記関節伸張ルーチンを行う（図１０ＥのステップＳ７３）方法である。

図１０Ｆは、関節駆動部６Ｅ及び関節駆動部６Ｄを同時に駆動させ、第１リンク６Ａと第２リンク６Ｂ間の第１関節、及び第２リンク６Ｂと第３リンク６Ｃ間の第２関節を同時に伸張させる２つの上記関節伸張ルーチンを同時に行う（図１０ＦのステップＳ８２及びＳ８３）方法である。

これら３通りの伸張動作を「多関節駆動機構伸張ルーチン」と定義し、以下の説明に用いる。なお、この「多関節駆動機構伸張ルーチン」を行うとは、３通りの伸張動作のうちのいずれか選択された伸張動作を行うことを意味する。

上記のように、多関節駆動機構６に関節ロック機構を取り付けることで、多関節駆動機構６の各関節の固定、解除がその使用される環境に応じて容易に可能となり、万が一、多関節駆動機構６の関節駆動部６Ｅ又は６Ｄに異常が生じた場合にも、ストッパ機構部２−１の係合爪部２Ｂ−４と帯状可動部１の係合爪部１Ｂとの係合により、関節の屈曲状態及び伸張状態を保持固定することが可能となるという利点を有する。例えば多指多関節構造を備えたマニピュレータやロボットハンドにおいては、多関節構造の各指の各関節の固定が可能となることから、指先端で把持対象物を把持する場合や、指全体で把持対象物を巻き込むように把持する場合においても、把持対象物を把持下状態で各関節を保持固定できるため、把持の確実性を向上させることが可能となるという利点を有している。

（第３実施形態）
図１１は、第１実施形態における関節ロック機構を多関節駆動機構６上に備え、その多関節駆動機構６を対向配置した把持ハンドの斜視図である。一対の多関節駆動機構６の根元をそれぞれ接合部として、固定部１０に対向して配置固定することによって把持機能を持たせたものである。

この図１１においては、同じ長さの多関節駆動機構６を対向配置して把持ハンドを構成しているが、この把持ハンドが使用される環境、目的によって多関節駆動機構６の各々の長さ及び幅もその対象物に合わせて変更して配置してもよい。

この把持ハンドの把持動作について、図１２Ａ〜図１２Ｆのフローチャートを用いて説明する。多関節駆動機構６を用いた把持動作は上記定義した多関節駆動機構屈曲ルーチンを用いて、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃのフローチャートの３通りの把持動作方法によって示される。この多関節駆動機構屈曲ルーチンには、多関節駆動機構６の関節の数に応じた関節屈曲ルーチンが含まれる。

図１２Ａは、右側に配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、右側を先に屈曲させる上記多関節駆動機構屈曲ルーチンを行ってから（図１２ＡのステップＳ１０２）、左側に配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、左側を屈曲させる上記多関節駆動機構屈曲ルーチンを行う（図１２ＡのステップＳ１０３）把持方法である。

図１２Ｂは、左側に配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、左側を先に屈曲させる上記多関節駆動機構屈曲ルーチンを行ってから（図１２ＢのステップＳ１１２）、右側に配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、右側を屈曲させる上記多関節駆動機構屈曲ルーチンを行う（図１２ＢのステップＳ１１３）把持方法である。

図１２Ｃは、左右の多関節駆動機構６を同時に駆動させて同時に屈曲させる左右の上記多関節駆動機構屈曲ルーチンを同時に行う（図１２ＣのステップＳ１２２及びＳ１２３）把持方法である。

これら３通りの把持動作を「対向配置多関節駆動機構把持ルーチン」と定義し、以下の説明に用いる。なお、この「対向配置多関節駆動機構把持ルーチン」を行うとは、３通りの把持動作のうちのいずれか選択された把持動作を行うことを意味する。

同様に、多関節駆動機構６を用いた把持解除動作は上記定義した多関節駆動機構伸張ルーチンを用いて、図１２Ｄ、図１２Ｅ、図１２Ｆのブロック図の３通りの把持解除動作方法によって示される。この多関節駆動機構伸張ルーチンには、多関節駆動機構６の関節の数に応じた関節伸張ルーチンが含まれる。

図１２Ｄは、右側に配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、右側を先に伸張させる上記多関節駆動機構伸張ルーチンを行ってから（図１２ＤのステップＳ１３２）、左側に配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、左側を伸張させる上記多関節駆動機構伸張ルーチンを行う（図１２ＤのステップＳ１３３）把持解除方法である。

図１２Ｅは、左側に配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、左側を先に伸張させる上記多関節駆動機構伸張ルーチンを行ってから（図１２ＥのステップＳ１４２）、右側に配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、右側を伸張させる上記多関節駆動機構伸張ルーチンを行う（図１２ＥのステップＳ１４３）、把持解除方法である。

図１２Ｆは、左右の多関節駆動機構６を同時に駆動させて同時に伸張させる左右の上記多関節駆動機構伸張ルーチンを同時に行う（図１２ＦのステップＳ１５２及びＳ１５３）把持解除方法である。

これら３通りの把持解除動作を「対向配置多関節駆動機構把持解除ルーチン」と定義し、以下の説明に用いる。なお、この「対向配置多関節駆動機構把持解除ルーチン」を行うとは、３通りの把持解除動作のうちのいずれか選択された把持解除動作を行うことを意味する。

上記の把持ハンドによれば、万が一、各多関節駆動機構６の関節駆動部６Ｄ又は６Ｅに異常が生じた場合にも、ストッパ機構部２−１の係合爪部２Ｂ−４と帯状可動部１の係合爪部１Ｂとの係合により、関節の屈曲状態を保持することで、把持対象物に各多関節駆動機構６を沿うような形態を保つことが可能となり、把持対象物の落下を防ぐことが可能となるという特徴を有する。また、左右に対向配置した多関節駆動機構６の各関節を固定、解除しながら把持対象物を把持することが可能となることから、例えば把持対象物の形状や重量によって、関節を少しずつ固定しながら力強く把持する場合、柔軟に対象物に沿うように関節を動かしてから関節を固定し把持する場合等使い分けることによってより把持の確実性を向上させることが可能となるという利点を有している。また、指先端で把持対象物を把持する場合や、指全体で把持対象物を巻き込むように把持する場合においても、把持対象物を把持した状態で各関節を保持固定できるため、把持の確実性を向上させることが可能となるという利点を有している。また、左右非対称な物体の把持対象物を把持する場合においても同様に、多関節駆動機構６の関節駆動機構を保持固定しながら把持を行うことが可能となることから、例えば左側多関節駆動機構６で把持対象物を押さえながら右側多関節駆動機構６を屈曲させていき物体を把持するといった人間の把持方法に似た動作を実現する可能性を有するという作用を有する。さらに、ストッパ機構部２の駆動部４以外は動力系が存在しないため、ストッパ機構部２の駆動部４の防水処理だけで、水を用いた作業環境でも使用できる多関節駆動機構６に取り付け可能であるという利点を有している。

図１３は第１実施形態における関節ロック機構を多関節駆動機構６上に備え、その多関節駆動機構６を複数対向配置して構成した把持ハンドの斜視図である。多関節駆動機構６の根元を接合部として、固定部１０に対向して複数配置固定することによって把持機能を持たせたものである。

図１３においては、４本の多関節駆動機構６を２本づつ対向配置して把持ハンドを構成するようにしたものを示しているが、配置する数量はこの把持ハンドが使用される環境、目的によって変更してもよい。また、この図１３においては同じ長さの多関節駆動機構６を対向配置しているが、この把持ハンドが使用される環境、目的によって多関節駆動機構６の各々の長さ及び幅もその対象物に合わせ変更して配置してもよい。また、この図１３においては偶数本の多関節駆動機構６を左右対称に配置しているが、把持対象物の形状によっては、一例として図１５の斜視図に示すように左右非対称な配置にしてもよい。すなわち、図１５では、左側には１本の多関節駆動機構６を配置し、右側には２本の多関節駆動機構６を配置するようにしている。

一例として図１３に示される把持ハンドの把持動作について、図１４Ａ〜図１４Ｆのブロック図を用いて説明する。対向配置した多関節駆動機構６を用いた把持動作は上記定義した対向配置多関節駆動機構把持ルーチンを用いて、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃのブロック図の３通りの把持動作方法によって示される。この対向配置多関節駆動機構把持ルーチンには、対向配置した多関節駆動機構６の数に応じた多関節駆動機構屈曲ルーチン、用いられる多関節駆動機構６の関節の数に応じた関節屈曲ルーチンが含まれる。

図１４Ａは、上側に対向配置した多関節駆動機構６を駆動させ、上側を先に屈曲させる上記対向配置多関節駆動機構把持ルーチンを行ってから（図１４ＡのステップＳ１６２）、下側に対向配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、下側を屈曲させる上記対向配置多関節駆動機構把持ルーチンを行う（図１４ＡのステップＳ１６３）把持方法である。

図１４Ｂは下側に対向配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、下側を先に屈曲させる上記対向配置多関節駆動機構把持ルーチンを行ってから（図１４ＢのステップＳ１７２）上側に対向配置されている多関節駆動機構６を駆動させ、下側を屈曲させる上記対向配置多関節駆動機構把持ルーチンを行う（図１４ＢのステップＳ１７３）把持方法である。

図１４Ｃは上下の対向配置された多関節駆動機構６を同時に駆動して同時に屈曲させる上下の上記対向配置多関節駆動機構把持ルーチンを同時に行う（図１４ＣのステップＳ１８２及びＳ１８３）把持方法である。

同様に、対向配置した多関節駆動機構６を用いた把持解除動作は、上記定義した対向配置多関節駆動機構把持解除ルーチンを用いて、図１４Ｄ、図１４Ｅ、図１４Ｆのブロック図の３通りの把持解除動作方法によって示される。この対向配置多関節駆動機構把持解除ルーチンには、対向配置した多関節駆動機構６の数に応じた多関節駆動機構伸張ルーチン、用いられる多関節駆動機構６の関節の数に応じた関節伸張ルーチンが含まれる。

図１４Ｄは、上側に配置されている対向配置多関節駆動機構６を駆動させ、上側を先に伸張させる上記対向配置多関節駆動機構把持解除ルーチンを行ってから（図１４ＤのステップＳ１９２）、下側に配置されている対向配置多関節駆動機構６を駆動させ、下側を伸張させる上記対向配置多関節駆動機構把持解除ルーチンを行う（図１４ＤのステップＳ１９３）把持解除方法である。

図１４Ｅは、下側に配置されている対向配置多関節駆動機構６を駆動させ、下側を先に伸張させる上記対向配置多関節駆動機構把持解除ルーチンを行ってから（図１４ＥのステップＳ２０２）、上側に配置されている対向配置多関節駆動機構６を駆動させ、下側を伸張させる上記対向配置多関節駆動機構把持解除ルーチンを行う（図１４ＥのステップＳ２０３）把持解除方法である。

図１４Ｆは、上下の対向配置多関節駆動機構６を同時に駆動して同時に伸張させる上下の上記対向配置多関節駆動機構把持解除ルーチンを同時に行う（図１４ＦのステップＳ２１２及びＳ２１３）把持解除方法である。

上記の把持ハンドによれば、万が一、各多関節駆動機構６の関節駆動部６Ｄ又は６Ｅに異常が生じた場合にも、ストッパ機構部２−１の係合爪部２Ｂ−４と帯状可動部１の係合爪部１Ｂとの係合により、関節の屈曲状態を保持することができて、把持対象物に各多関節駆動機構６を沿うような形態を保つことが可能となり、把持対象物の落下を防ぐことが可能となるという特徴を有する。また、上下に対向配置した多関節駆動機構６の各関節を固定、解除しながら把持対象物を把持することが可能となることから、例えば把持対象物を水の入ったコップとした場合、先に上側の対向配置多関節駆動機構６でバランスをとりながら把持し、その後、下側の対向配置多関節駆動機構６をコップの形状に沿うように把持し、その後、関節を固定してしっかりと全体の把持を行うといった複雑な動作を実現可能とするという作用を有している。同様に、形状や重量によって、関節を少しずつ固定しながら力強く把持する場合、柔軟に対象物に沿うように関節を動かしてから関節を固定し把持する場合等使い分けることによってより把持の確実性を向上させることが可能となるという利点を有している。また、指先端で把持対象物を把持する場合や、指全体で把持対象物を巻き込むように把持する場合においても、把持対象物を把持した状態で各関節を保持固定できるため、把持の確実性を向上させることが可能となるという利点を有している。また、左右非対称な物体の把持対象物を把持する場合においても、同様に、多関節駆動機構６の関節駆動機構を保持固定しながら把持を行うことが可能となることから、例えば左側多関節駆動機構６で把持対象物を押さえながら右側多関節駆動機構６を屈曲させていき物体を把持するといった人間の把持方法に似た動作を実現する可能性を有するという作用を有する。さらに、ストッパ機構部２の駆動部４以外は動力系が存在しないため、ストッパ機構部２の駆動部４の防水処理だけで、水を用いた作業環境でも使用できる多関節駆動機構６に取り付け可能であるという利点を有している。

（第４実施形態）
図１６（ａ）及び（ｂ）は上記第１実施形態における関節ロック機構を、上記した多関節駆動機構６以外の、関節を有する屈曲機構部に取り付けた場合の斜視図である。図１６（ａ）は例えば腕や足といった多関節を有する柱状構造体１１に本発明の関節ロック機構を取り付けて、その関節の屈曲状態を保持固定する場合を示している。図１６（ｂ）は板状構造体１２に関節が１箇所あり、その関節の屈曲状態を保持固定するために本発明の関節ロック機構を取り付けた場合を示している。上記のように本発明の関節ロック機構は、関節を持ち、その関節の屈曲状態を保持固定する必要がある部位に取り付けることが可能であり、関節の屈曲動作を駆動するアクチュエータに依存せず、確実に関節の屈曲状態を固定することが可能となるという作用を有する。

また、上記屈曲機構部を有する構造体に関節ロック機構を付与する場合以外にも、介護支援パワードスーツに代表されるような、人間が装着するようなフレキシブルな構造においても、その関節の屈曲状態を保持固定する必要がある部位にも、この関節ロック機構を付与することが可能であるという利点を有している。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

本発明の関節ロック機構は、ロボットの多関節マニピュレータ、多指多関節を有するロボットハンド又は関節を有し、かつその関節の屈曲状態を保持することが必要な関節駆動機構に適用される関節ロック機構及びそれを備えた把持ハンド等として有用である。

本発明の第１実施形態における関節ロック機構を多関節駆動機構上に配置した場合の斜視図である。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構の一関節分の関節ロック機構の拡大斜視図である。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構の帯状可動部の斜視図である。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構のストッパ機構部の構成要素の斜視図であって、（ａ）は上記ストッパ機構部の移動ガイド部の斜視図、（ｂ）は上記ストッパ機構部の係合可動部を移動ガイド部に取り付ける方向からの斜視図、（ｃ）は上記係合可動部の係合爪部側からの斜視図である。 （ａ）は上記第１実施形態における上記関節ロック機構の浮き上がり防止部の斜視図、（ｂ）は変形例として、２つに分割された大略Ｚ字形状の浮き上がり防止部の斜視図、（ｃ）は別の変形例として、帯状可動部と一体で成型された浮き上がり防止部の斜視図である。 （ａ）は上記第１実施形態における上記関節ロック機構の上記帯状可動部の係合爪部と上記ストッパ機構部の係合爪部が噛み合っている係合状態を示す模式断面図、（ｂ）は上記帯状可動部の係合爪部と上記ストッパ機構部の係合爪部の係合が解除されている係合解除状態を示す模式断面図である。 一つの関節を有する関節駆動機構に本発明の第１実施形態における上記関節ロック機構を取り付けたときの模式図であって、（ａ）は上記関節駆動機構の関節を屈曲させていない状態を示した模式図、（ｂ）は上記関節駆動機構の関節駆動部を駆動させ、この多関節駆動機構の第１リンクと第２リンク間を屈曲させた関節の屈曲状態を示した模式図である。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構の関節の屈曲及び伸張動作において、上記ストッパ機構を動作させずに上記関節を屈曲動作させる場合のフローチャートである。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構の関節の屈曲及び伸張動作において、上記ストッパ機構を動作させてから上記関節を屈曲動作させる場合のフローチャートである。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構の関節の屈曲及び伸張動作において、上記関節を伸張動作させる場合のフローチャートである。 複数の関節を有する多関節駆動機構に本発明の上記第１実施形態における上記関節ロック機構を取り付けたときの模式図であって、上記多関節駆動機構の各リンクを屈曲させていない状態を示した模式図である。 上記多関節駆動機構の関節駆動部を駆動させ、この多関節駆動機構の第２リンクと第３リンク間の第１関節を屈曲させた状態を示した模式図である。 上記多関節駆動機構の関節駆動部を駆動させ、この多関節駆動機構の第１リンクと第２リンク間の第２関節を屈曲させた状態を示した模式図である。 上記多関節駆動機構の上記２つの関節駆動部とを駆動させ、この多関節駆動機構の第１リンクと第２リンク間の第１関節及び第２リンクと第３リンク間の第２関節を屈曲させた状態を示した模式図である。 上記複数の関節を有する上記多関節駆動機構の関節の屈曲及び伸張動作において、上記第１関節を屈曲動作させてから上記第２関節を屈曲動作させる場合のフローチャートである。 複数の関節屈曲部を有する多関節駆動機構の関節の屈曲及び伸張動作において、第２関節を屈曲動作させてから第１関節を屈曲動作させる場合のフローチャートである。 複数の関節屈曲部を有する多関節駆動機構の関節の屈曲及び伸張動作において、第１関節と第２関節を同時に屈曲動作させる場合のフローチャートである。 複数の関節屈曲部を有する多関節駆動機構の関節の屈曲及び伸張動作において、第１関節を伸張動作させてから第２関節を伸張動作させる場合のフローチャートである。 複数の関節屈曲部を有する多関節駆動機構の関節の屈曲及び伸張動作において、第２関節を伸張動作させてから第１関節を伸張動作させる場合のフローチャートである。 複数の関節屈曲部を有する多関節駆動機構の関節の屈曲及び伸張動作において、第１関節と第２関節を同時に伸張動作させる場合のフローチャートである。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構を備えた上記多関節駆動機構を対向配置した把持ハンドの斜視図である。 上記多関節駆動機構を対向配置した上記把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、右側多関節駆動機構を屈曲動作させてから左側多関節駆動機構を屈曲動作させて把持動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を対向配置した上記把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、は左側多関節駆動機構を屈曲動作させてから右側多関節駆動機構を屈曲動作させて把持動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を対向配置した上記把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、は右側多関節駆動機構と左側多関節駆動機構を同時に屈曲動作させて把持動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を対向配置した上記把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、は右側多関節駆動機構を伸張動作させてから左側多関節駆動機構を伸張動作させて把持解除動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を対向配置した上記把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、は左側多関節駆動機構を伸張動作させてから右側多関節駆動機構を伸張動作させて把持解除動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を対向配置した上記把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、は右側多関節駆動機構と左側多関節駆動機構を同時に伸張動作させて把持解除動作を行う場合のフローチャートである。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構を備えた上記多関節駆動機構を上下に対向配置した把持ハンドの斜視図である。 上記多関節駆動機構を上下に対向配置した把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、上側対向配置多関節駆動機構を屈曲動作させてから下側対向配置多関節駆動機構を屈曲動作させて把持動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を上下に対向配置した把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、下側対向配置多関節駆動機構を屈曲動作させてから上側対向配置多関節駆動機構を屈曲動作させて把持動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を上下に対向配置した把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、上側対向配置多関節駆動機構と下側対向配置多関節駆動機構を同時に屈曲動作させて把持動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を上下に対向配置した把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、上側対向配置多関節駆動機構を伸張動作させてから下側対向配置多関節駆動機構を伸張動作させて把持解除動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を上下に対向配置した把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、下側対向配置多関節駆動機構を伸張動作させてから上側対向配置多関節駆動機構を伸張動作させて把持解除動作を行う場合のフローチャートである。 上記多関節駆動機構を上下に対向配置した把持ハンドの把持動作及び把持解除動作において、上側対向配置多関節駆動機構と下側対向配置多関節駆動機構を同時に伸張動作させて把持解除動作を行う場合のフローチャートである。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構を備えた上記多関節駆動機構を左右非対称に複数配置した把持ハンドの斜視図である。 上記第１実施形態における上記関節ロック機構を備えた関節屈曲機構の斜視図であって、（ａ）は柱状構造体に上記第１実施形態における上記関節ロック機構を備えた場合の斜視図、（ｂ）は板状構造体に上記第１実施形態における上記関節ロック機構を備えた場合の斜視図である。

符号の説明

１ 帯状可動部
１Ａ 可動ガイド部
１Ｂ 係合爪部
２，２−１ ストッパ機構部
２Ａ 移動ガイド部
２Ａ−１ ガイド溝部
２Ａ−２ 矩形の穴部
２Ａ−３ 凹部
２Ａ−４ 矩形板体
２Ｂ 係合可動部
２Ｂ−１ 固定部
２Ｂ−２ ヒンジ部
２Ｂ−３ 揺動板
２Ｂ−４ 係合爪部
３，３Ｄ，３Ｅ，３−１ 浮き上がり防止部
３Ａ 可動ガイド溝部
４ 駆動部
５ センサ
６ 多関節駆動機構
６Ａ 多関節駆動機構第１リンク
６Ｂ 多関節駆動機構第２リンク
６Ｃ 多関節駆動機構第３リンク
６Ｄ 多関節駆動機構第１関節駆動機構部
６Ｅ 多関節駆動機構第２関節駆動機構部
６Ｆ 帯状可動部接合部
６ｊ アリ溝
７ ストッパ機構駆動信号伝達経路
８ 制御部
９ 関節駆動信号伝達経路
１０ 多関節駆動機構固定部
１１ 柱状構造体
１２ 板状構造体

Claims (5)

1. 複数のリンク（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）間に構成される関節の屈曲変位により伸張状態から屈曲状態に上記関節が変位するときと同時に、駆動力を加えることなくかつ上記関節の屈曲状態に沿った状態で移動可能に上記リンクに配置され、かつ複数の係合部（１Ｂ）を有する帯状可動部（１）と、
   上記帯状可動部の上記係合部と係合して上記帯状可動部の上記関節の屈曲状態から伸張状態への一方向の移動を規制する係合部（２Ｂ−４）を有するストッパ機構部（２）と、
   上記帯状可動部の上記係合部と上記ストッパ機構部の上記係合部とが係合して上記関節が固定されている係合状態を解除するように上記ストッパ機構部を移動させるストッパ機構部用駆動部（４）とを有することを特徴とする関節ロック機構。
2. 上記帯状可動部の上記係合部と上記ストッパ機構部の上記係合部との係合部分以外の部分で上記帯状可動部を覆うように配置されて上記帯状可動部の浮き上がりを防止する浮き上がり防止部（３）をさらに有する請求項１に記載の関節ロック機構。
3. 上記３つ以上のリンクにまたがって可動可能に上記帯状可動部が配置され、かつ、上記帯状可動部が、上記それぞれの関節の屈曲によって各関節の屈曲に対して相対的に移動可能であり、その帯状可動部が有する上記複数の係合部を、上記３つ以上のリンクのうちの少なくとも２つのリンクにそれぞれ配置した上記ストッパ機構部の上記係合部に係合することで上記それぞれの関節の屈曲状態を保持固定する請求項１又は２に記載の関節ロック機構。
4. 上記係合状態を解除しない上記ストッパ機構部用駆動部の非駆動時には、上記帯状可動部の上記係合部と上記ストッパ機構部の上記係合部とが係合状態を維持することで上記関節の屈曲状態を保持する請求項１〜３のいずれか１つに記載の関節ロック機構。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の上記関節ロック機構を、複数のリンク（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）で構成される関節を有しかつ対向配置された一対の関節駆動機構にそれぞれ備えて構成される把持ハンド。

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