JP6172651B2 - Electric gripping device - Google Patents

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裕也 田口
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則天 河島
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俊治 山中
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Description

本発明は、電動把持装置に関し、特に、切断などによって前腕が欠損した者のための義手や、把持機能が不全となった者のための自助具に適用して好適なものである。 The present invention relates to an electric gripper equipment, in particular, artificial arm or for those who forearm is deficient, such as by cutting, and is preferably applied to the self-help tool for those who gripping function becomes failure.

例えば、前腕切断者が現在選択可能な義手としては、装飾用義手、能動義手および筋電義手などがある。 For example, forearm amputees as the currently selectable prosthetic hand, decorative artificial arm, and the like active prosthetic hand and myoelectric hand. 能動義手は、切断された前腕側の肩とは反対側の肩の動きを利用してケーブルを牽引することでフック状の手先の開閉を操作する義手であり、比較的廉価で作業性が高い。 Active artificial arm is a prosthetic hand to operate the opening and closing of the hook-shaped hand by pulling the cable by utilizing the movement of the opposite side of the shoulder and the cut forearm side shoulder, a relatively high inexpensive and workability . しかしながら、ケーブルを牽引するハーネスを体に装着する必要があるために使用者に拘束感を与え、またフックのデザインが大きく外観を損ねるという問題がある。 However, given the constraint feeling to the user due to the need to mount the harness to pull the cable to the body, also there is a problem that the design of the hook seriously impaired appearance.

一方、筋電義手は人間の手に近い自然な外観を有し、前腕から計測可能な筋電位を信号源として指の動作を行うため、自然な操作性が得られるという利点がある。 On the other hand, myoelectric prosthetic hand has a natural appearance close to the human hand, for performing the operations of a finger capable of measuring myoelectric potentials from the forearm as a signal source, there is an advantage that natural operation can be obtained. 筋電義手には、3本あるいは5本の指部材を有し、健常者の指と同等の動作を実現しているものもあるが、その分機構が複雑となって高価格化を招いているために、筋電義手を入手することは容易ではない。 The myoelectric hand, has three or five fingers member, and some have achieved healthy person's finger the same operation, but invited a high cost is correspondingly mechanism complicated to have, it is not easy to obtain a myoelectric hand. また、そのような筋電義手は一般に重量が大きいために、ようやく入手してもその重さに慣れず、使用を中止する切断者も多い。 In order such myoelectric hand is generally large weight, finally not accustomed to be its weight to obtain, amputees to stop using many. さらに、筋電義手は、筋電センサによって表面筋電位を感知することを前提とするものであるが、前腕切断者の皮膚の状態、例えば発汗によって感知動作が不安定となることがある。 Furthermore, myoelectric prosthetic hand is is based on the assumption that sensing the surface myoelectric potential by myoelectric sensors, forearm amputees of skin conditions, e.g., sensing operation by perspiration may become unstable. また、表面筋電位が感知に耐えないほど微弱である場合や、あるいは全く表面筋電位が現れない前腕切断者も存在し、そのような前腕切断者は筋電義手を実際に使用することができない。 Further, and when the surface myoelectric potential is weak enough not withstand sensing, or even entirely forearm amputees not appear EMG exist, such forearm amputee can not actually use the myoelectric hand .

これらの課題が障害となり、前腕切断者の多くは作業用義手を使用しておらず、機能性の低い装飾用義手を使用しているのが現状である。 These challenges become an obstacle, many of the forearm amputees do not use the work for the prosthetic hand, at present, are using the low-functional decorative artificial arm.

特開平11−56885号公報 JP-11-56885 discloses 特開平10−201782号公報 JP 10-201782 discloses

本発明は、以上の問題に鑑みてなされたもので、作業性と操作性とを両立しつつ、軽量且つ低廉にしてしかも安定性に優れた義手や自助具を実現することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the aforementioned problems, while achieving both operability and workability, and to realize a lightweight and inexpensive a manner yet stability superior prosthetic hand and self-help tool.

そのために、本発明は、前腕上部に装着可能な電動把持装置であって、 Therefore, the present invention provides an electric gripper device mountable to upper forearm,
前記前腕上部の筋肉の収縮および弛緩に伴って現れる皮膚表面の変化を非接触で検出するセンサと、 A sensor for detecting changes in the skin surface appearing with the contraction and relaxation of muscles of the upper forearm without contact,
当該検出された皮膚表面の変化に応じ、先端部が互いに接触する閉状態と放射状に開いた開状態とを取ることが可能な複数の指部材、および、通電によって駆動される駆動源の駆動に応じ、前記複数の指部材を前記開状態および前記閉状態となるように変位させる開閉機構を有するハンドユニットと、 Depending on the change of the detected skin surface, a plurality of finger members that can take an open opened radially and closed state in which the tip portion are in contact with each other, and, in the drive of the drive source driven by energizing depending, a hand unit having a closing mechanism for displacing the plurality of finger members so that the open state and the closed state,
開放部を介して対向し、前記前腕上部を受容するための一対の基端側部分、開放部を介して対向し、前記ハンドユニットを支持するための一対の末端側部分、および、基端側の位置から末端側に向けて連続した開放部を有するインタフェースユニットと、 Face each other through the opening portion, a pair of proximal portion for receiving the upper forearm, opening face each other with a pair of distal portion for supporting the hand unit, and the base end side an interface unit having an opening continuous toward the distal from the position,
を具え、 The ingredients example,
前記一対の末端側部分は、前記一対の基端側部分に対し、装着対象となる前腕の回内方向に所定角度シフトした位置関係をもって形成されていることを特徴とする。 Said pair of distal portion to said pair of proximal portion, characterized in that it is formed at a predetermined angle shifted positional relationship pronation direction of the forearm to be mounted target.

本発明によれば、作業性と操作性とを両立しつつ、軽量且つ低廉にしてしかも安定性に優れた義手や自助具の提供に資することができる。 According to the present invention, while both the operability and workability, can contribute to providing a lightweight and inexpensive a manner yet excellent stability artificial arm or self-help tool.

本発明電動把持装置の一実施形態としての電動義手の外観構成例を示す斜視図である。 An external configuration example of an electric prosthetic hand as an embodiment of the present invention the electric gripping device is a perspective view showing. 図1の電動義手を前腕欠損者の前腕部に装着した状態で示す模式図である。 The electric artificial arm in FIG. 1 is a schematic view showing a state of mounting the forearm of forearm defect's. 図1の電動義手の構成要素であるインタフェースユニットの実施形態を示す斜視図である。 It is a perspective view showing an embodiment of the interface unit is a component of an electric artificial arm of Figure 1. 図1の電動義手の構成要素であるハンドユニットの把持機能部の正面図である。 It is a front view of the gripping function of the hand unit is a component of an electric artificial arm of Figure 1. 一部の指部材からキャップを取り外した状態でハンドユニットを下方から示した図である。 Is a view showing a hand unit from below from a portion of the finger member being removed a cap. 一部の指部材から先端部分を取り外した状態でハンドユニットを下方から示した図である。 It is a view showing a hand unit from below in a state where a part of the finger member removed the tip portion. 指部材の開閉機構および開閉動作を説明するために、ハンドユニットの一部を破断した状態で下方から示した図である。 To illustrate the opening and closing mechanism and the opening and closing operation of the finger members is a diagram showing from below in a state in which a partially cutaway of the hand unit. 指部材の開閉機構および開閉動作を説明するために、ハンドユニットの一部を破断した状態で下方から示した図である。 To illustrate the opening and closing mechanism and the opening and closing operation of the finger members is a diagram showing from below in a state in which a partially cutaway of the hand unit. 指部材の開閉機構および開閉動作を説明するために、ハンドユニットの一部を破断した状態で下方から示した図である。 To illustrate the opening and closing mechanism and the opening and closing operation of the finger members is a diagram showing from below in a state in which a partially cutaway of the hand unit. (a)および(b)は、それぞれ、図1の電動義手の構成要素としたフォトリフレクタの形態のセンサユニットの外観構成を示す底面図および検出原理を説明するための模式的側面図である。 (A) and (b) are respectively a schematic side view illustrating the bottom view and the detection principle showing an external configuration of the sensor unit in the form of a photo reflector which is a component of an electric artificial arm of Figure 1. 図1に示した電動義手に採用可能な制御系の構成例を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a configuration example of adoptable control system to the electric artificial arm shown in FIG. 図11の制御系による制御手順の一例を示すフローチャートである。 Is a flowchart illustrating an example of a control procedure by the control system of FIG. 電動義手の使用に先立って行われるキャリブレーションの態様を説明するための説明図である。 Is an explanatory view for explaining the mode of calibration is performed prior to use of the electric prosthetic hand. 本発明電動把持装置の他の実施形態としての自助具の外観構成例を示す斜視図である。 An external configuration example of a self-help tool of another embodiment of the present invention the electric gripping device is a perspective view showing.

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings illustrating the present invention in detail. なお、以下の説明においては、左前腕用の電動把持装置ないしはハンドユニットについて例示するが、対称性を適切に変更することで、右前腕への適用も可能であることは勿論である。 In the following description, will be illustrated electric gripping device or hand unit for the left forearm, by appropriately changing the symmetry, it is of course applicable to the right forearm is also possible. また、「切断端」とは、切断によって欠損した前腕の残部を言うが、図1等に示す実施形態に係る電動義手は、先天性横軸形成障害によって前腕が欠損している者の前腕の残部にも適用が可能である。 Also, the "cutting edge" is refers to the remainder of the forearm deficient by cutting the electric artificial arm according to the embodiment shown in FIG. 1 or the like, the forearm of a person forearm by congenital abscissa dysplasia are deficient also apply to the remainder is possible.

(1)構成(1−1)全体構成 図1は、本発明電動把持装置の一実施形態としての電動義手の外観構成例を示す斜視図である。 (1) Configuration (1-1) Overall Configuration FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration example of an electric prosthetic hand as an embodiment of the present invention the electric gripping device. 同図に示す電動義手は、インタフェースユニット100と、ハンドユニット200と、ハンドユニット200をインタフェースユニット100に支持するための支持ユニット500とを具える。 Electric artificial arm shown in the figure, comprises an interface unit 100, the hand unit 200, and a support unit 500 for supporting the hand unit 200 to the interface unit 100. インタフェースユニット100は、使用者の左前腕の切断端とハンドユニット200とを連結するべく機能する。 Interface unit 100 functions to connect the cut end and the hand unit 200 of the left forearm of the user. ハンドユニット200は、複数(本例では3本)の指部材を備えて把持機能を果たす把持機能部300と、把持機能部300を駆動するためのモータおよび制御部等を内蔵した駆動部400とを有する。 Hand unit 200 includes a plurality a grip unit 300 to fulfill the gripping function comprises a finger member (the three in this embodiment), a drive unit 400 having a built-in motor and the control unit or the like for driving the gripping unit 300 having. 支持ユニット500はハンドユニット200を駆動部400の部位で支持する支持部501と、インタフェースユニット100の末端側(肩から遠位にある側)に回動軸541を中心として回動可能に支持される被支持部511とを有する。 Supporting unit 500 and the support portion 501 for supporting the hand unit 200 at the site of the driver 400, it is rotatably supported about the rotation shaft 541 distally of the interface unit 100 (the side that is distal from the shoulder) that has a supported portion 511.

図2は図1の電動義手を使用者の前腕残部に装着した状態で示す模式図である。 Figure 2 is a schematic view showing a state mounted on the forearm rest of the user electric artificial hand of FIG. 本例の電動義手は、同図に示すように、基端側(肩の近位にある側)に画成されるインタフェースユニット100の開放部から切断端1を受容し、その周囲を適宜のバンド部材130で囲繞することによって装着される。 Electric artificial arm of the present embodiment, as shown in the drawing, the base end side to receive a cutting edge 1 from the open portion of the interface unit 100 that is defined (the side proximal to the shoulder), appropriate to the surrounding It is mounted by surrounding the band member 130. なお、符号480で示すものは後述するセンサユニットと駆動部400に内蔵される制御部との間で電気信号を授受するための配線部材である。 Incidentally, those indicated by the reference numeral 480 denotes a wiring member for transferring electrical signals between the control unit incorporated in the drive unit 400 and the sensor unit to be described later.

(1−2)インタフェースユニット 図3は本実施形態に係るインタフェースユニット100を示す斜視図である。 (1-2) Interface Unit Figure 3 is a perspective view showing the interface unit 100 according to the present embodiment. 本例のインタフェースユニット100は、例えば3Dプリンタを用いて造形されたABS樹脂製の部材であり、両端が開放された中空の略円筒形状を基本形状とし、基端側において切断端を受容し、末端側において支持ユニット500を支持する。 Interface unit 100 of the present embodiment is, for example, a member made of ABS resin which is molded by using a 3D printer, a hollow substantially cylindrical with both ends open as a basic shape, and receive a cutting edge at the proximal end side, the support unit 500 for supporting the distal. 基端側の開放端には、対向する一対の略U字形状の切り欠き部121Oおよび121Iが末端方向に向かって形成されている。 The open end of the base end side, notches 121O and 121I of the pair of substantially U-shaped facing is formed towards the distal direction. 一方、末端側の開放端には、対向する一対の略U字形状の切り欠き部131Oおよび131Iが、それぞれ切り欠き部121Oおよび121Iに対し、長手軸100Lに関して周方向に所定角度シフトした位置関係をもって、基端側に向かって形成されている。 On the other hand, the open end of the distal side, notches 131O and 131I of the pair of substantially U-shaped opposing, to each notch portion 121O and 121I, positional relationship by a predetermined angle shifted in the circumferential direction with respect to the longitudinal axis 100L with, it is formed toward the base end side. 従って、インタフェースユニット100は、対向する一対の基端側部分123Rおよび123Uと、これらに対しそれぞれ周方向にシフトした位置関係をもって対向する一対の末端側部分133Rおよび133Uとを有することになる。 Thus, the interface unit 100 will have a pair of proximal portion 123R and 123U facing, and a pair of distal portions 133R and 133U to face each other with a positional relationship that each shift in the circumferential direction with respect to these. 当該シフトの方向は、図3における反時計方向C、すなわち使用者から見て時計(回内)方向であり、シフトの角度は0度超90度未満の適切な角度とされる。 Direction of the shift is the counterclockwise direction C, that when viewed from the user clock (pronation) direction in FIG. 3, the angle of the shift is a suitable angle less than 0 degrees than 90 degrees. また、切り欠き部121Oと131Oとは、それぞれのU字形状の底部において、開放部101を介して接続されており、従ってインタフェースユニット100は基端側の開放端部から末端側の開放端部まで、切り欠き部121O、開放部101および切り欠き部131Oで形成される1つの連続した開放部を有することになる。 Further, the cutout portion 121O and 131O, in the bottom of each U-shaped, are connected via an opening 101, thus the interface unit 100 the open end of the distal from the open end of the base end side until it will have one continuous opening formed by the notches 121 o, opening portions 101 and the cutout portion 131O.

従来の義手は、能動義手であっても筋電義手であっても、切断端を挿入するハードソケットを義肢装具士が時間をかけて切断端に適合するように製作する必要があるために、その分製作に時間や費用がかかるものであった。 For the conventional prosthetic hand, even myoelectric hand be an active artificial arm, it is necessary to manufacture the hard socket to insert the cut end to fit the cut end prosthetist will over time, It was those that take a long time and cost to the minute production. また、ソケットが適合しない場合には切断端に傷が生じ易く、また密閉したソケット内にたまる汗がかぶれなどの皮膚の炎症を引き起こすものであった。 Further, likely to occur scratches on the cutting edge when the socket is not fit, also sweat accumulates in a sealed socket is intended to cause irritation of the skin rash. これに対し、本実施形態に係るインタフェースユニットは、上述したような開放部を備えることで、汎用性に富み、種々の寸法を有し得る切断端に柔軟に対応して容易に装着が可能であり、しかも傷や炎症の発生を抑制することが可能となる。 In contrast, the interface unit according to the present embodiment is provided with the opening portion as described above, is rich in versatility, it can easily be mounted flexibly correspond to the cut edge, which may have various dimensions There, moreover it is possible to suppress the occurrence of scratches and inflammation.

(1−3)ハンドユニットの支持角度および掌背屈機能 上述のように、使用者から見て時計方向に0度超90度未満の適切な角度シフトした末端側部分133Rおよび133Uを備えることで、支持ユニット500ないしハンドユニット200は、当該角度だけ回内した位置に支持されることになる。 (1-3) as the support angle and Tenohirase bending function described above of the hand unit, by providing the distal portion 133R and 133U were appropriate angle shift of less than 0 ° than 90 degrees in a clockwise direction as viewed from the user , the support unit 500 to the hand unit 200 will be supported at a position inside by the angle times. なお、その角度は適宜定めることができるが、人間が通常の生活において机上の物を把持したり離したりする動作を行うことを考慮すれば、好ましくは15度〜75度、より好ましくは30度〜60度、さらに好ましくは40度〜60度、最も好ましくは45度程度とされる。 Although the angle may be appropriately determined, considering that performs an operation for human or released to grip the desk things in normal life, preferably 15 to 75 degrees, more preferably 30 degrees 60 degrees, more preferably 40 to 60 degrees, most preferably about 45 degrees.

支持ユニット500ないしハンドユニット200は、さらに末端側部分133Rおよび133Uの末端側部分の軸孔141に挿通される回動軸541の周りに回動可能に支持される。 The support unit 500 to the hand unit 200 is pivotally supported to a further about the pivot shaft 541 inserted through the shaft hole 141 of the distal portion of the distal portion 133R and 133U. ここで、回動軸541を含む被支持部511にフリーストップのヒンジ機構を採用すれば、ハンドユニット200を作業内容に応じた所望の掌屈位置に設定することができる。 Here, by employing the free stop hinge mechanism supported portion 511 including a rotation shaft 541, the hand unit 200 can be set to a desired palm flexion position corresponding to work. この設定は、例えば切断されていない腕の手指を用いたり、何らかの静止物にハンドユニット200の指部材を突き当てたりすることで可能となる。 This setting, for example, by the use of arms of the fingers that have not been cut, made possible by or abutting the finger member of the hand unit 200 to some stationary object. このように、作業内容によってハンドユニット200の掌屈角度を好みの角度に変えられるようにすることで、使用者は無理のない姿勢で作業を行うことができるようになる。 Thus, by such varied palm 屈角 of the hand unit 200 to a desired angle according to activity, so the user can perform the work in reasonable posture. なお、回動軸541すなわち掌背屈の回動中心の位置は、手首の関節である撓骨手根関節ではなく、健常者の指の付け根の関節(中手指節関節)に相当する位置とすることが好ましい。 The position of the rotation center of the rotation shaft 541 That Tenohirase屈, not the radial carpal joint is a wrist joint, and a position corresponding to the base of the joint of the healthy individuals finger (metacarpophalangeal joints) it is preferable to.

(1−4)ハンドユニットの把持機能部 図4はハンドユニットの把持機能部の正面図であり、同図を用いて本実施形態に係る指部材の配置を説明する。 (1-4) gripping function unit 4 of the hand unit is a front view of the gripping function of the hand unit, illustrating the placement of the finger member according to the present embodiment with reference to FIG. 本例の把持機能部300は3本の指部材311、312および313を有し、これらはそれぞれ、健常者の手の第1指(拇指)、第2指(示指)および第3指(中指)に相当する位置関係をもって駆動部400の末端部に配置されている。 Grasping unit 300 of this example has three fingers members 311, 312 and 313, each of which includes a first finger of the hand of a healthy person (the thumb), the second finger (index finger) and the third finger (middle finger a positional relationship corresponding is arranged at the distal end of the driver 400). すなわち、図のようにこれらの指部材を開いた状態で正面から見たとき、指部材311がY字形の幹部分に、指部材312および313がY字形の左右の枝部分に対応し、従って指部材311と312との間の間隔および指部材311と313との間の間隔は、指部材312と313との間の間隔よりも大となり、健常者が第1指から第3指を使用して物を把持しようとするに近い状態を実現している。 That is, when viewed from the front in a state where the open these finger members as shown, the stem portion of the finger member 311 is Y-shaped, finger members 312 and 313 correspond to the branch portions of the left and right of the Y-shaped, thus spacing between the spacing and the finger member 311 and 313 between the finger members 311 and 312, larger becomes than the distance between the finger members 312 and 313, healthy subjects using a third finger from the first finger It realizes a state close to try to to grip things. また、本例のような指部材の配置を採用することによって、物体を把持する際の物体のエントリ方向が3つ確保されるため、腕の回内外が困難な場合や、把持機能部300のみでは行い得ない動作が必要となる場合でも、肩や腰などの動きを利用した最小限の代償動作で補完させることが可能となる。 Further, by adopting the arrangement of the finger members, such as in the present embodiment, since the object entry direction when gripping the object is secured three, if arms times out is difficult and only grip unit 300 in even if the operation does not get done is necessary, it is possible to be complemented with a minimum of compensation operation using the movement, such as the shoulders and hips. さらに、3本の指部材を有することで、従来の能動フックのピンチ動作に加えて握力による把持動作が可能となった点も大きな特長である。 Furthermore, by having three fingers member, is also significant feature traditional point gripping operation by the grip in addition to the pinch operation of the active hook has become possible. なお、これらの指部材を互いに区別する必要のないときは、符号310をもって包括的に参照する。 Incidentally, when it is not necessary to distinguish these finger members together refers generically with a reference numeral 310.

図5は、一部の指部材(指部材311)からキャップを取り外した状態でハンドユニット200を下方から示した図である。 Figure 5 is a view showing the hand unit 200 from below in a state in which the cap is removed from a portion of the finger member (finger element 311). この図に示すように、各指部材310の先端側延在部には例えばシリコーンゴム製のキャップ350を着脱可能に装着することができ、これにより汚損時のキャップの交換が可能となるほか、物を把持する際の滑り止め機能および指部材先端や把持対象物の保護機能を実現することができる。 As shown in this figure, the distally extending portion of the finger member 310 may be detachably attached, for example, silicone rubber cap 350, except that it is possible to replace the cap when fouling Thus, it is possible to realize the protection function of the slip function and a finger member front end and gripping target when gripping an object.

図6は、一部の指部材から先端部分を取り外した状態でハンドユニットを下方から示した図である。 Figure 6 is a view showing the hand unit from below in a state where a part of the finger member removed the tip portion. 指部材310は、キャップ350が装着されて物を把持する部位となる先端側延在部321と、基端が駆動部400にリンクする基端側延在部323とを有する。 Finger member 310 includes a distal end side extending portion 321 the cap 350 is a member which grips the object is mounted, and a proximal end side extending portion 323 having a base end is linked to the drive unit 400. 先端側延在部321は関節部をなす基端側延在部323の回動軸327に関して回動可能に取り付けられ、その回動軸325には先端側延在部321を基端側延在部323に対して所定角度(例えば135度)屈曲させる方向への回動習性を付与するトーションばね327が配設されている。 Distal end side extending portion 321 pivotally mounted with respect to the pivot shaft 327 of the proximal extension portion 323 forming a joint, the proximal extension of the distal end side extension section 321 to the rotation shaft 325 torsion spring 327 which imparts a rotational behavior of a direction to a predetermined angle (e.g. 135 °) flexion is disposed against the section 323. これにより、把持機能部300を閉じた状態では3本の指部材310の先端を隙間なく且つ柔軟に密着させることが可能となり、小物品の把持性が向上するとともに、把持対象物に過大な力が作用するのを抑制することができる。 Thereby, it becomes possible to without gaps and flexibly contact the tips of three fingers member 310 in the closed state of the gripping unit 300, thereby improving the grip of the small article, an excessive force to the grasped object There can be inhibited from acting.

(1−5)把持機能部の開閉機構 図7〜図9は、指部材ないし把持機能部の開閉機構および開閉動作を説明するために、ハンドユニットの一部を透視した状態で下方から示した図であり、図7は指部材ないし把持機能部が閉じた状態、図9は開いた状態、図8はそれらの中間的な状態を示している。 (1-5) gripping function of the opening and closing mechanism Figure 7-9, to illustrate the opening and closing mechanism and the opening and closing operation of the finger members or gripping function unit, shown from below in a transparent state a part of the hand unit a diagram, FIG. 7 is a finger member or state grasping function unit is closed, the state 9 to open, Figure 8 shows their intermediate state.

これらの図において、符号401で示すものは駆動部400の主要部をなすリニアモータであり、可動子ないしロッド403の突出位置の位置決めが可能である。 In these drawings, reference numeral 401 is a linear motor which constitutes the main part of the driver 400, it is possible to position the projecting position of the movable element to the rod 403. 指部材310の基端側延在部323の基端部はロッド403の先端に設けられた連結部405に連結される一方、基端側延在部323の側部は駆動ユニット400の先端側に配置されたディスク形状の開閉駆動部材411の規制溝413に規制される。 One base end portion of the base end side extending portion 323 of the finger member 310 which is connected to the connecting portion 405 provided at the distal end of the rod 403, the side of the proximal extension 323 distal end side of the drive unit 400 It is restricted to a limiting groove 413 of the opening and closing member 411 disposed disk shaped. また、不図示のトーションばね等により、基端側延在部323にはその側部が規制溝323内に位置づけられる方向への回動習性が付与される。 Further, the torsion spring or the like (not shown), the proximal end side extending portion 323 rotates habit in the direction in which the side portions are positioned in the restricting groove 323 is applied.

従って、ロッド403が完全に後退した図7に示す位置では、基端側延在部323の基端部は駆動ユニット400のハウジング421の内方に引き込まれ、基端側延在部323はロッド403の端部から離隔した側部位置で規制溝413に規制されるために、ロッド403の軸線に対して小角度をなす方向に変位している。 Thus, in the position shown in FIG. 7 the rod 403 is fully retracted, proximal end of the proximal extension portion 323 is drawn inwardly of the housing 421 of the drive unit 400, the proximal extension 323 rod for in spaced side position from the end of 403 is restricted to the restriction groove 413, it is displaced in the direction forming an small angle relative to the axis of the rod 403. このとき、トーションばね327の作用により先端側延在部321は互いに近接するために先端同士が接触する。 At this time, the distal end side extending portion 321 by the action of the torsion spring 327 tip contact each other in order to close to each other. 以下、図7に示す状態を把持機能部300の閉状態とも称する。 Hereinafter, it referred to the state shown in FIG. 7 with the closed state of the gripping unit 300.

図7の状態からロッド403を前進すなわち突出させて行くと、図8に示すように、基端側延在部323はハウジング421の外方に向って押し出されて行き、基端側延在部323は、その側部が開閉駆動部材411の規制溝413に規制および案内されながら、駆動ユニット400の軸線に対してなす角度を増して行く。 When from the state of FIG. 7 goes forward That is protruded rod 403, as shown in FIG. 8, the proximal extension portion 323 went pushed outwardly of the housing 421, the base end side extending portion 323, while its side is restricted and guided by the regulating groove 413 of the opening and closing member 411, gradually increasing the angle formed with respect to the axis of the drive unit 400. そして、ロッド403が完全に突出した図9に示す位置では、基端側延在部323は、ロッド403の端部に近接した側部の位置で規制溝413に規制され、ロッド403の軸線に対して大きな角度をなす方向に変位するために、基端側延在部323ひいては先端側延在部321が互いに放射状(上述のようにY字状)に離隔する。 Then, in the position shown in FIG. 9 the rod 403 is fully extended, the proximal extension portion 323 is restricted by the restricting grooves 413 at the position of the side close to the end of the rod 403, the axis of the rod 403 to displaced in a direction that forms a large angle against the base end side extending portion 323 and thus the distal end side extending portion 321 is spaced radially (Y-shape as described above) to each other. 以下、図9に示す状態を把持機能部300の開状態とも称する。 Hereinafter, it referred to the state shown in FIG. 9 with the open state of the gripping unit 300.

なお、後述のように、本実施形態は使用者が筋肉を収縮/弛緩させることに伴う皮膚表面形状の変化を検出することでリニアモータ401の可動子すなわちロッド403の位置ないし突出量を制御するものである。 As described later, the present embodiment controls the position or the amount of projection of the movable element i.e. the rod 403 of the linear motor 401 by the user to detect a change in the skin surface shape due to the shrinking / muscle relaxation it is intended. リニアモータとしては、例えばFirgelli社のL12 Mini Linear Actuatorを使用することができ、そのリニアモータのロッドの突出量は0〜20mmの範囲で制御可能である。 The linear motor, for example, can be used Firgelli's L12 Mini Linear Actuator, the amount of projection of the rod of the linear motor can be controlled in the range of 0 to 20 mm. 使用者が筋力を発揮する筋収縮時と自然状態である筋弛緩時のいずれでロッド403を最大突出状態とするか非突出状態とするか、すなわち把持機能部300を開状態とするか閉状態とするかは適宜定め得るが、物を把持した状態で作業を行う使用者の負荷を軽減する上では、筋弛緩時に把持機能部300が閉状態となるようにハンドユニット200を構成することが好ましい。 One at either a non-projected state or the rod 403 and maximum protruding state user during muscle relaxation is the natural state and during muscle contraction to exert muscular strength, i.e. either closed to the grip unit 300 to the open state Although the will either be appropriately determined, in order to reduce the load of the user who performs work while gripping an object, can grip unit 300 at the time of a muscle relaxant constitute the hand unit 200 so as to be closed preferable.

なお、特許文献1には、3本の指部材を開閉させるための駆動源としてリニアアクチュエータを設けた構成が提案されている。 In Patent Document 1, structure in which a linear actuator has been proposed as a drive source for opening and closing the three fingers member. しかしながら、同文献には、3本の指部材の配置や指部材を放射状(Y字状)に離隔させる機構、さらには指部材を基本的に2体構造としてそれらの関節部にトーションばね327を配設する構成については何らの開示も示唆もなく、従って上述したような本実施形態の作用効果を達成し得ないものである。 However, in this document, a mechanism for separating the arrangement and the finger member of three fingers member radially (Y-shaped), further torsion spring 327 to their joints as basically two bodies structural finger member no suggestion whatsoever of disclosure configuration to dispose, therefore those that can not achieve the effect of the present embodiment as described above.

(6)センサユニット 図10(a)および(b)は、それぞれ、皮膚表面形状の変化を検出するセンサユニットの外観構成を示す底面図および検出原理を説明するための模式的側面図である。 (6) the sensor unit Figure 10 (a) and (b) are respectively a schematic side view illustrating the bottom view and the detection principle showing an external configuration of a sensor unit for detecting a change in the skin surface geometry. 本実施形態においては、筋収縮に伴う皮膚表面形状の変化(筋弛緩時からの皮膚表面の高さの変化)を非接触で検出するために反射型の光距離センサ470を用いている。 In the present embodiment uses an optical distance sensor 470 of the reflection type in order to detect changes in the skin surface topography caused by muscle contraction (height changes in the skin surface from the time of muscle relaxation) without contact. すなわち、皮膚表面形状の変化を光距離センサ470と皮膚表面11との距離(以下、センサ・皮膚間距離と称する)の変化として検出する構成としている。 That is, the distance changes of the skin surface topography and optical distance sensor 470 and the skin surface 11 (hereinafter, referred to as sensor-skin distance) is configured to detect a change in the. 光距離センサ470を支持する部材474はスポンジ等軟質な材料で形成されたスペーサ472に担持され、スペーサ472を皮膚表面11に配置することで光距離センサ470が皮膚表面11から距離を置いた位置に保持される。 Member 474 for supporting the optical distance sensor 470 is supported on a spacer 472 formed of sponge or soft material, the position where the light distance sensor 470 is at a distance from the skin surface 11 by the spacer 472 is placed on the skin surface 11 It is held in.

光距離センサ470としては、例えば皮膚表面11に向けて赤外光を発光するLED470Eと、皮膚表面11からの反射光を受光するフォトトランジスタ470Pとを有するコーデンシ社製のSG−105を用い、受光量に応じて変化する電圧抵抗値に基づいてセンサ・皮膚間距離を検出することができる。 The optical distance sensor 470, for example using a LED470E emitting infrared light toward the skin surface 11, the KODENSHI Corp. SG-105 and a phototransistor 470P for receiving light reflected from the skin surface 11, the light receiving it is possible to detect the sensor skin distance based on the voltage resistance value that varies depending on the amount. スペーサ472は、センサ・皮膚間距離が筋弛緩時において3mm程度となる位置に光距離センサ470を保持するものとすることができる。 The spacer 472 may be a sensor skin distance is assumed to hold the optical distance sensor 470 to about 3mm and a position at the time of a muscle relaxant. また光距離センサ470は、例えば手関節を掌屈させるための筋収縮に応じた皮膚表面の高さの変化が現れやすい部位である前腕尺側手根屈筋の直上の皮膚付近に配置することができる。 The optical distance sensor 470 be placed near the skin just above the forearm flexor carpi ulnaris muscle is a change in height appeared likely site of the skin surface corresponding to the muscle contraction for buckled palm e.g. wrist it can.

以上のように、本実施形態では、光距離センサ470により切断端の皮膚形状変化を検出し、把持機能部300の開閉を行うものである。 As described above, the present embodiment detects the skin change in shape of the cutting edge by an optical distance sensor 470, and performs opening and closing of the grip unit 300. 光距離センサ470は、筋電義手に用いられる筋電センサより構造簡単にして廉価であり、且つ絶縁も容易でしかも発汗による誤動作を起こしにくいものである。 Light distance sensor 470 is inexpensive and easy construction from myoelectric sensor used in myoelectric hand, in which and insulating hardly malfunctions due easy, yet perspiration. また、軟質のスペーサ472のみが皮膚に接触し、固いセンサは皮膚に直接接触しない構造とすることができるため、皮膚を傷つけることがない。 Further, since only the soft spacer 472 is in contact with the skin, the hard sensor may be a structure that does not contact directly with the skin, do not damage the skin.

なお、筋電位センサではなく、皮膚から加えられた力の大きさに応じて生じる変位によって出力信号が線形に変化する感圧センサを用いた電動義手も提案されている(特許文献2)。 Instead of the myoelectric potential sensor, an output signal by a displacement that occurs in accordance with the magnitude of the force applied from the skin have been proposed electric prosthetic hand with pressure-sensitive sensor varies linearly (Patent Document 2). しかしながら、感圧センサは構成上皮膚に密着して配設されるために、筋電センサと同様に、配設位置の皮膚の状態の影響を受け得るものであるので、本実施形態のように非接触のセンサを用いることは、安定した検出を行う上で有効である。 However, since the pressure-sensitive sensor is disposed in close contact with the structure on the skin, like the myoelectric sensor, since it is capable affected skin condition arranged positions, as in this embodiment the use of a sensor of non-contact is effective for performing stable detection.

2. 2. 制御系(2−1)制御系の構成 図11は本実施形態に係るハンドユニット200の制御系の構成例を示す。 Configuration of the control system (2-1) Control system FIG. 11 shows a configuration example of a control system of the hand unit 200 of the present embodiment. 図において、符号450で示すものは制御部であり、CPU451、ROM453、RAM455、EEPROM457およびI/O459が実装されている。 In drawings, reference numeral 450 denotes a control unit, CPU451, ROM453, RAM455, EEPROM457 and I / O459 is implemented. CPU451はROM453に格納された制御手順に対応するプログラムに従って各部を制御する。 CPU451 controls the respective units in accordance with a program corresponding to the control procedure stored in the ROM 453. ROM453には、図12について後述する制御手順に対応するプログラムのほか、所要の固定データが格納される。 The ROM 453, other program corresponding to a control procedure described later with reference to FIG. 12, the required fixed data are stored. RAM455はデータの一時格納領域およびワーク領域として用いられる記憶領域を有する。 RAM455 has a memory area used as a temporary storage area and a work area for the data. EEPROM457には制御の過程で使用するパラメータ、例えばリニアモータ401を駆動するためのパラメータを格納することができる。 Parametrics EEPROM457 used in the control process, can be stored, for example, a parameter for driving the linear motor 401. 光距離センサ470の検出値(アナログ量)は、A/D変換器461にてデジタル量に変換され、入出力ユニットであるI/O459を介してCPU451に提供される。 Values ​​detected by the optical distance sensor 470 (analog quantity) is converted into a digital amount by the A / D converter 461, are provided to the CPU451 through the I / O459 is input unit. また、CPU451が生成し、I/O459が出力するリニアモータ401の駆動信号はモータドライバ463を介してリニアモータ401に供給される。 Further, generated by CPU 451, the drive signal of the linear motor 401 to I / O459 is output is supplied to the linear motor 401 through the motor driver 463.

I/O459にはさらに操作・表示部480が接続され、使用者の操作入力を受容するとともに、使用者に対する所要の報知を行うことができる。 I / O459 is further connected to the operation and display section 480, while receiving an operation input of a user, it is possible to perform a required notification to the user. 例えば、操作・表示部480には、電源(不図示)のオン/オフスイッチ、後述するキャリブレーションを起動するためのスイッチ(キャリブレーションスイッチ)、パワーオン状態であることを報知するためのランプ(パワーオンランプ)およびキャリブレーション実行を報知するためのランプ(キャリブレーションランプ)などを設けることができる。 For example, the operation and display unit 480, a power supply (not shown) of the on / off switch, the switch (calibration switch) for starting the calibration to be described later, the lamp for indicating that a power-on state ( power-on lamp) and calibration lamp for informing an execution (calibration lamp) can be provided like. 表示による報知に代えて、もしくはそれとともに、音声による報知を行うように構成することもできる。 Instead of the notification by the display, or the same time, it can also be configured to perform notification by voice.

なお、例えばA/D変換器461およびモータドライバ463は制御部450とともに駆動ユニット400内に収納することができる。 Incidentally, for example, A / D converter 461 and the motor driver 463 may be accommodated in the drive unit 400 together with the control unit 450. また、操作・表示部480は駆動ユニット400の外装に配置することができる。 The operation and display unit 480 may be disposed on the exterior of the drive unit 400.

(2−2)制御手順 図12は以上の構成を用いたハンドユニット200の制御手順の一例を示す。 (2-2) Control Procedure Figure 12 shows an example of a control procedure of the hand unit 200 using the above configuration. 本手順は、使用者が本実施形態に係る電動義手を装着し、例えば操作・表示部480に設けられたオン/オフスイッチを用いてパワーオン操作を行うことで起動されるものとすることができる。 This procedure, that a user wears an electric artificial hand according to the present embodiment, it is assumed to be activated by performing a power-on operation using the ON / OFF switch provided for example on the operation and display section 480 it can. 電源としては例えばリチウムイオン電池を用いることができ、パワーオン操作に応じて所要の各部に電力が供給される。 The power supply can be a lithium-ion battery for example, power is supplied to the required respective units according to the power-on operation.

図12の手順が起動されると、まずステップS1において、光距離センサ470の検出値のサンプリング開始を含む所要の初期処理を行った後、ステップS3にてキャリブレーション実行が指示されたか否かを判定する。 When the procedure of FIG. 12 is started, first, in step S1, after the required initial processing containing sampling start of values ​​detected by the optical distance sensor 470, whether the calibration executed in the step S3 is instructed judge. ここで肯定判定された場合にはステップS5〜S9に示すキャリブレーションが行われる。 Calibration is performed in step S5~S9 If an affirmative determination is made here. キャリブレーションは使用者の個人差や体調等に応じてリニアモータ401の駆動ないしは把持機能部300の開閉動作を最適化するために行われるもので、特定の個人に特化されない、汎用性に富んだ本実施形態の電動義手の特徴をなすものである。 Calibration those performed to optimize the opening and closing operation of the drive or grasping unit 300 of the linear motor 401 in accordance with the individual difference and physical condition of the user, not specific to a particular individual, rich in versatility it is intended that characterizes the electric prosthetic hand of this embodiment. ステップS5およびS7では、それぞれ、キャリブレーションスイッチの操作に応じて筋弛緩時(自然状態)および筋収縮時(筋力発揮状態)でのセンサ・皮膚間距離を検出し、制御の基準となる自然状態パラメータ(Xstate)および筋力発揮状態パラメータ(Xmax)を取得する。 At steps S5 and S7, respectively, in response to the operation of the calibration switch to detect the sensor skin distance at the time of muscle relaxation during (natural state) and muscle contraction (muscle exerts state), natural state as a reference of control It acquires parameters (XSTATE) and muscle exerts state parameter (Xmax). ステップS9では、さらにそれらのパラメータに基づいてリニアモータ401の駆動パラメータを演算し、EEPROM457に設定する。 In step S9, further calculates the driving parameters of the linear motor 401 on the basis of these parameters, it sets the EEPROM457.

図13はキャリブレーションの態様を説明するための説明図である。 Figure 13 is an explanatory diagram for explaining the mode of calibration. 本例では、検出のばらつきを考慮し、ステップS5およびS7のいずれにおいても、例えば100Hzのサンプリング周波数で10点の検出値(Xi;i=0〜9)の単純移動平均を演算して行き、100個の移動平均値(Xmi;i=0〜99)の平均値をさらに演算することで、それぞれ、自然状態パラメータ(Xstate)および筋力発揮状態パラメータ(Xmax)としている。 In this embodiment, in consideration of variations of detection, in any of the steps S5 and S7, for example, the detection value of the 10 points at 100Hz sampling frequency (Xi; i = 0~9) simple moving average continue to operation, 100 moving average value; by further calculating the average value of (Xmi i = 0~99), respectively, and the natural state parameter (XSTATE) and muscle exerts state parameter (Xmax). さらに、リニアモータ401の可動子ないしはロッドの最大突出量Lmaxをこれらのパラメータの差分の絶対値(Xdifference)で除した値(a)をリニアモータ401の駆動パラメータとしてEEPROM457に設定する。 Furthermore, it sets to EEPROM457 absolute value of the difference of the mover or the maximum projection amount Lmax of the rod of these parameters of the linear motor 401 and divided by the (Xdifference) (a) as a driving parameter of the linear motor 401. そして、使用時にも同様のサンプリング周期で10点の検出値の移動平均値(Xmi)を演算し、これに駆動パラメータ(a)を乗じることで、使用者の筋収縮状態に応じたロッド突出量を決定してリニアモータ401を駆動することができる。 Even calculates a moving average value of the detected value of 10 points in the same sampling period (Xmi) in use, by multiplying the drive parameters (a) to this, the rod protrusion amount in accordance with the muscle contraction state of the user it is possible to drive the linear motor 401 to determine.

なお、使用者がキャリブレーションの実行に際してはキャリブレーションランプを適宜点灯、点滅および消灯させるなどすることができる。 Incidentally, the user can as appropriate lighting, blinking and turning off the calibration lamp upon execution of calibration. 例えば、起動直後のキャリブレーションスイッチの操作時および自然状態パラメータの取得中には点灯状態、当該取得の終了後に筋力発揮状態パラメータを取得するためにキャリブレーションスイッチの再度の操作を促すために点滅状態、筋力発揮状態パラメータの取得中には点灯状態、および、一連のキャリブレーションが終了した場合には消灯状態とすることができる。 For example, the lighting conditions during the acquisition of the operation time and the natural state parameters of the calibration switch immediately after startup, blinking to promote re-operation of the calibration switch to obtain the strength exerted state parameter after of the acquisition end , lit during acquisition of muscle exerts state parameter status, and, if the set of calibration is completed can be turned off. なお、キャリブレーショはキャリブレーションスイッチを2回操作するだけで完了するため、使用者本人だけでも簡単な操作でキャリブレーションを行うことが可能である。 It should be noted that the calibration is to complete only by operating twice a calibration switch, it is possible to perform a calibration in a simple just use in person operation.

再び図12を参照するに、以上のキャリブレーション処理が終了した後、あるいは使用者がキャリブレーションの実行を望まなかった場合にはステップS11に進み、EEPROM457に設定されている駆動パラメータ(a)を、使用時に取得される検出値の移動平均値(Xmi)に乗じることでロッド突出量を決定し、ステップS13にてその突出量が得られるようにリニアモータ401を駆動する。 Referring again to FIG. 12, or after the calibration process is finished, or the process proceeds to step S11 if the user did not want the execution of the calibration, the driving parameters set in EEPROM457: (a) determines the rod protrusion amount by multiplying the moving average value of detection values ​​acquired (Xmi), in use, drives the linear motor 401 so that the protrusion amount is obtained at step S13. これにより、使用者はその意図に応じて把持機能部300の開きを調節することが可能となる。 Thus, the user becomes possible to adjust the opening of the grip unit 300 according to the intention. なお、ステップS11において決定されるロッド突出量がそれまでと変化していなければ、ステップS13の処理をスキップすることができる。 Incidentally, rod protrusion amount determined in step S11 if not change until it is possible to skip the processing of step S13.

次に、ステップS15ではパワーオフ操作が行われたか否かを判定し、否定判定された場合にはステップS3に復帰し、以降の処理が繰り返される。 Next, it is determined whether the power-off operation in step S15 is performed, when a negative determination is returned to step S3, and the subsequent processes are repeated. 一方、肯定判定された場合にはステップS17に進み、所要の終了処理(例えばロッドを完全に後退させて把持機能部300を閉状態とする処理)を行った後、電源を遮断して本手順を終了する。 On the other hand, the process proceeds to step S17 if an affirmative determination is made, after the predetermined end processing (e.g. processing of the gripping unit 300 completely retract the rod in the closed state), the off the power supply steps to end the.

(3)実施形態の効果 本実施形態によれば、本研究では能動義手のような高い作業性と筋電義手のような高い操作性を両立できる。 (3) According to the present embodiment of the embodiment, in the present study may both high operability, such as high workability and myoelectric hand, such as active prosthetic hand. また、汎用性に富み、種々の寸法を有し得る切断端に柔軟に対応して容易に装着が可能であり、しかも傷や炎症の発生を抑制することが可能なインタフェースを構成したことから、能動義手や筋電義手で採用されているソケットに比較して拘束感がなくしかも軽量であり、さらにモータやセンサとして比較的廉価な構成部品を使用可能であることとも相俟って、電動義手の低廉化を実現することができる。 Also, rich in versatility, is capable of flexibly and easily mounted in correspondence with the cut edge, which may have various dimensions, yet since that constitutes the interface capable of suppressing the occurrence of scratches and inflammation, an active artificial arm or myoelectric hand yet no constraint feeling compared to the socket being employed lightweight, it and also I phase 俟 further be used a relatively inexpensive components as a motor and a sensor, the electric artificial arm it is possible to realize the cost reduction. さらに、筋電センサによって表面筋電位を感知することを前提とする筋電義手に比較し、非接触のセンサによって皮膚表面の形状変化を検出することで、前腕切断者の皮膚の状態の影響を受けにくく、安定した検出ないしは動作が可能となる。 Furthermore, compared to the myoelectric hand that assumes sensing the surface myoelectric potential by myoelectric sensors, by the non-contact sensor to detect the change in shape of the skin surface, the effect of the condition of the skin of the forearm amputees less susceptible, it is possible to stable detection or behavior.

上述した実施形態に係る電動義手を実際に製作して前腕切断者に装着したところ、短時間の訓練で操作が可能になることを確認するとともに、皮膚表面の形状変化の変化に対し把持機能部の開閉が精度高く且つ再現性高く応動することを確認した。 Was attached to the forearm amputees actually manufactured the electric artificial hand according to the embodiment described above, as well as confirm that it allows operation in a short time of training, the gripping function unit to changes in the shape change of the skin surface closing it was confirmed that responds high and high reproducibility accuracy. さらに、英国で開発された上肢機能の評価テストであるSHAP(Southampton Hand Assessment Procedure)による上肢機能評価を行ったところ、軽量で小さな物体の操作にも十分対応できるなど、日常生活において高い利便性と有用性を持つ可能性が明らかとなった。 In addition, it was carried out upper limb function evaluation by SHAP (Southampton Hand Assessment Procedure), which is an evaluation test of the developed upper limb function in the UK, such as can be sufficiently corresponding to the operation of the small objects, lightweight, and high convenience in daily life possibly have utility revealed.

(4)他の実施形態 上述した実施形態では、本発明を電動義手に適用した場合について説明した。 (4) In another embodiment the above-described embodiment, the case has been described in which the present invention is applied to an electric prosthetic hand. しかし本発明は、前腕が欠損した使用者だけでなく、健常者のための自助具に対しても適用が可能である。 However, the invention is not only user who forearm is deficient, it can be applied also to self-help tool for a healthy person. ここで言う健常者とは、前腕は存在しているものの脳梗塞や神経損傷等によって前腕ないし手指の機能が不全となっている者を言う。 The healthy subjects here, forearm refers to those features of the forearm or finger has become a failure by stroke or neural injury such as those that exist.

図14は、本発明電動把持装置の一実施形態としての自助具の外観構成例を示す斜視図であり、図1に示した電動義手と同様に構成できる部分については対応箇所に同一符号を付してある。 Figure 14 is a perspective view showing an external configuration example of a self-help tool as an embodiment of the present invention the electric gripping device, with the same reference numerals to the corresponding portions to the portion which can be configured similarly to the electric artificial arm shown in FIG. 1 are you. 本実施形態に係る自助具が上述した電動義手と異なるのは、インタフェースユニットの構造である。 Differs from the electric artificial hand the self-help tool are described above according to the present embodiment, the structure of the interface unit.

すなわち、本実施形態に係るインタフェースユニット100'は、肩に近い基端側の構造についてはインタフェースユニット100と同様であるが、末端側の構造は健常者の前腕ないし手指を避けるために屈曲して延在する末端側部分133R'および133U'を有している点である。 In other words, the interface unit 100 'according to this embodiment, although the structure of the near base end side on the shoulder is similar to the interface unit 100, the structure of the terminal side is bent to avoid forearm or finger of a healthy person it is that it has a extending distal portions 133R 'and 133U'. 図14においては別体の末端部分がインタフェースユニット100'の本体に接続されて一体化されたものを示しているが、予め一体に成形されたものであってもよい。 Although in FIG. 14 shows what terminal portion of another body is integrally connected to the body of the interface unit 100 ', or may be molded in advance integrally. また、上述と同様、支持ユニット500ないしハンドユニット200が適切な角度だけ回内した位置に支持されるよう、末端側部分133Rおよび133Uをインタフェースユニット100'の本体に対して周方向にシフトさせた構成とすることができるが、しかし健常者自身が回内動作を行うことが可能であれば、そのようなシフトは必ずしも必要ではない。 Further, as described above, so that the support unit 500 to the hand unit 200 is supported at a position within the appropriate angle by rotating, it shifted in the circumferential direction end portion 133R and 133U with respect to the main body of the interface unit 100 ' can be configured, but the healthy persons themselves perform the operation times are possible, such a shift is not necessary.

本実施形態によれば、上述した電動義手と同様の作用効果を達成できる自助具を健常者に提供することができる。 According to this embodiment, it is possible to provide a self-help tool can achieve the same effects as the electric prosthetic hand described above in healthy subjects. また、図から明らかなように、ハンドユニット200は、上記電動義手に用いたものと同じ構成を採用でき、その意味において汎用性が高いものである。 As is clear from the figure, the hand unit 200 can adopt the same structure as that used in the electric artificial arm, it has high versatility in that sense.

(5)その他 なお、本発明は、上述した実施形態に限られることなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜の変形や変更が可能である。 (5) Others The present invention is not limited to the embodiments described above can be appropriately modified and changed without departing from the scope of the present invention.

例えば、上例ではインタフェースユニットをABS樹脂を3Dプリンタで造形したものとして説明したが、比較的重量のある物体を持ち上げるなどを考慮し、より剛性の高い素材を用いることも可能であり、成形方法についても適宜のものを採用できる。 For example, although in the above example was described as having been shaped interface unit ABS resin with 3D printer, taking into account the lifting objects of relatively heavy, it is also possible to use a more rigid material, molding method for can also be adopted as appropriate. また、指部材に採用されているばねについても、トーションばねに限られることなく適宜の部材を採用可能であり、そのばね定数についても適切に選定することができる。 As for the spring which is adopted to the finger member, it is possible to employ appropriate member without being limited to the torsion spring, it can also be appropriately selected for its spring constant. さらに、皮膚形状の変化を検出するために、上述した実施形態においては光距離センサを用いたが、超音波センサを用いてセンサ・皮膚間距離を検出することもできるし、また距離を測定するものだけでなく、スリット光を走査することで表面形状の変化自体を検出する構成が採用されてもよい。 Furthermore, in order to detect changes in skin shape, but using optical distance sensor in the embodiment described above, it can either be detected sensor skin distance using an ultrasonic sensor, also to measure the distance not only, configured to detect a change itself of the surface shape by scanning the slit light may be employed. 加えて、上述した実施形態においては、把持機能部を開閉するための駆動源としてリニアモータを用いた構成について説明したが、ソレノイドなどの直線運動機構や、回転式モータとカムとを組み合わせた機構などを用いることも可能である。 In addition, in the above embodiment has been described configuration using the linear motor as a driving source for opening and closing the gripping function unit, combined linear motion mechanism or such as a solenoid, a rotary motor and a cam mechanism it is also possible to use such. しかしながら、作業性と操作性とを両立しつつ、軽量且つ低廉にしてしかも安定性に優れた電動把持装置および該装置用ハンドユニットを提供する上では、上述した実施形態で採用した構成要素を用いることが好ましいと言い得る。 However, while both the operability and workability, in providing excellent electric gripping device and the device for the hand unit to addition stability in the lightweight and inexpensive, the use of components employed in the above-described embodiment it may be referred to as preferable.

100、100' インタフェースユニット 121I、121O、131I、131O インタフェースユニットの切り欠き部 123R、123U インタフェースユニットの基端側部分 133R、133U、133R'、133U' インタフェースユニットの末端側部分 200 ハンドユニット 300 把持機能部 310、311、312、313 指部材 321 指部材の先端側延在部 323 指部材の基端側延在部 327 トーションばね 400 駆動部 401 リニアモータ 403 可動子(ロッド) 100, 100 'interface unit 121I, 121 o, 131I, notches 123R of 131O interface unit, the proximal portion of 123U interface unit 133R, 133U, 133R', 133U 'terminal portion 200 hand unit 300 gripping function interface units parts 310, 311, 312, 313 finger member 321 finger member on the distal end side extending portion 323 proximal side extending portion 327 torsion spring 400 drive unit 401 linear motor 403 armature finger member (rod)
411 開閉駆動部材 413 規制溝 450 制御部 470 光距離センサ 472 スペーサ 480 操作・表示部 500 支持ユニット 541 回動軸 411 opening and closing member 413 defining grooves 450 controller 470 optical distance sensor 472 spacer 480 operation and display unit 500 support unit 541 pivot shaft

Claims (5)

  1. 前腕上部に装着可能な電動把持装置であって、 The electric gripping device mountable to upper forearm,
    前記前腕上部の筋肉の収縮および弛緩に伴って現れる皮膚表面の変化を非接触で検出するセンサと、 A sensor for detecting changes in the skin surface appearing with the contraction and relaxation of muscles of the upper forearm without contact,
    当該検出された皮膚表面の変化に応じ、先端部が互いに接触する閉状態と放射状に開いた開状態とを取ることが可能な複数の指部材、および、通電によって駆動される駆動源の駆動に応じ、前記複数の指部材を前記開状態および前記閉状態となるように変位させる開閉機構を有するハンドユニットと、 Depending on the change of the detected skin surface, a plurality of finger members that can take an open opened radially and closed state in which the tip portion are in contact with each other, and, in the drive of the drive source driven by energizing depending, a hand unit having a closing mechanism for displacing the plurality of finger members so that the open state and the closed state,
    開放部を介して対向し、前記前腕上部を受容するための一対の基端側部分、開放部を介して対向し、前記ハンドユニットを支持するための一対の末端側部分、および、基端側の位置から末端側に向けて連続した開放部を有するインタフェースユニットと、 Face each other through the opening portion, a pair of proximal portion for receiving the upper forearm, opening face each other with a pair of distal portion for supporting the hand unit, and the base end side an interface unit having an opening continuous toward the distal from the position,
    を具え、 The ingredients example,
    前記一対の末端側部分は、前記一対の基端側部分に対し、装着対象となる前腕の回内方向に所定角度シフトした位置関係をもって形成されていることを特徴とする電動把持装置。 It said pair of distal portion, the relative pair of proximal portion, an electric gripping device, characterized in that it is formed at a predetermined angle shifted positional relationship pronation direction of the forearm to be mounted target.
  2. 前記インタフェースユニットは、両端が開放された中空の略円筒形状を基本形状とする部材であって、基端側の開放端に対向する一対の略U字形状の切り欠き部を有することで前記一対の基端側部分が形成され、末端側の開放端に対向する一対の略U字形状の切り欠き部を有することで前記一対の基端側部分が形成されるとともに、前記基端側の一対の切り欠き部の一方および前記末端側の一対の切り欠き部の一方が接続されていることで、前記連続した開放部が形成されることを特徴とする請求項に記載の電動把持装置。 Wherein the interface unit is a hollow substantially cylindrical with both ends open a member that its basic shape, the pair by having a cutout portion of a pair of substantially U-shaped facing the open end of the proximal a pair of base end portion is formed, together with the pair of base end portion is formed by having a cutout portion of a pair of substantially U-shaped facing the open end of the distal, of the proximal-side of that one of the one and the pair of cut of the distal notch section of the cutout portion is connected, the electric gripping device according to claim 1, characterized in that the continuous opening is formed.
  3. 前腕欠損者のための義手として機能することを特徴とする請求項1または2に記載の電動把持装置。 Electric gripping device according to claim 1 or 2, characterized in that functions as a prosthetic hand for forearm missing person.
  4. 手指の機能不全者の自助具として機能し、前記末端側部分が前記手指を避けるよう屈曲して形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電動把持装置。 Function as self tool dysfunction's fingers, an electric gripping device according to claim 1 or 2, wherein the distal portion is characterized in that it is formed by bending so as to avoid the finger.
  5. 前記ハンドユニットを支持する支持部と、前記一対の末端側部分間に挿通される回動軸の周りに回動可能且つ回動位置で係止可能に支持される被支持部と、を有する支持ユニットを具えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電動把持装置。 Support having a supporting portion for supporting the hand unit, and a supported portion that is lockably supported pivotably and rotational position about a pivot shaft inserted between the pair of distal portion claims 1, characterized in that comprises a unit electric gripping device according to any one of the 4.
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