JP6693190B2 - Hand mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、把持対象物を把持するためのハンド機構に関する。   The present invention relates to a hand mechanism for gripping an object to be gripped.

従来、ロボットハンドに人間の指に近い構造を採用し、多様な対象物の把持が試みられている。例えば、大きい物から小さい物まで安定に把持するために複数本の指部を備えるハンド機構では、この複数本の指部が、それぞれ末節骨部及び該末節骨部に隣接する中節骨部を含む複数の骨部によって構成される場合がある。そして、中節骨部に対して末節骨部が真っ直ぐに伸びた状態から末節骨部を内側方向と外側方向の二方向に所定の角度範囲内で回転可能となることで、人間の指における「つまむ」動作に近い動作が実現される。   Conventionally, a structure close to that of a human finger has been adopted for a robot hand, and attempts have been made to grasp various objects. For example, in a hand mechanism including a plurality of finger portions for stably gripping a large object to a small object, the plurality of finger portions respectively connect the distal phalanx portion and the middle phalanx portion adjacent to the distal phalanx portion. It may be composed of a plurality of bone parts including. Then, since the distal phalanx can be rotated in a predetermined angle range in two directions of the medial direction and the lateral direction from a state in which the distal phalanx is straight with respect to the middle phalanx, the human finger `` The operation close to the "pinching" operation is realized.

一方で、ロボットハンドの動作を人間の指の動作に近似させようとすると、各指部に複数の関節部を設け、そのそれぞれの関節部を対応するアクチュエータで駆動させる構成を採用することができるが、その背反としてロボットハンドの大型化や、ロボットハンドの大きさを制限する結果としてアクチュエータの出力制限等が生じることになる。このような不利益を解消するための技術として、特許文献1の技術が開発された。特許文献1に開示の技術では、ロボットハンドの基端側の腕部にアクチュエータを設け、先端側の手部に当該アクチュエータの出力を伝える駆動力伝達部材と、その伝えられた駆動力により駆動されるプーリー部材が手部側に配置される。このように、駆動源を手部と離れた腕部に設け、その駆動力を手部に伝える構成とすることで、ロボットハンドの小型化が図られている。   On the other hand, in order to approximate the motion of the robot hand to the motion of a human finger, it is possible to adopt a configuration in which each finger is provided with a plurality of joints and each joint is driven by a corresponding actuator. However, contrary to this, the size of the robot hand is increased and the output of the actuator is restricted as a result of limiting the size of the robot hand. The technique of Patent Document 1 has been developed as a technique for eliminating such disadvantages. In the technique disclosed in Patent Document 1, an actuator is provided in the arm portion on the proximal end side of the robot hand, and a driving force transmission member that transmits the output of the actuator to the hand portion on the distal end side and the driving force transmitted by the driving force transmission member. The pulley member is disposed on the hand side. In this way, the driving source is provided in the arm portion apart from the hand portion, and the driving force is transmitted to the hand portion, whereby the size of the robot hand is reduced.

特許第5482664号公報Japanese Patent No. 5482664

上記特許文献1のハンド機構では、ハンド機構の小型化のためにアクチュエータ等の駆動部はハンド本体とは離れた腕部に配置され、その駆動力を様々な伝達機構を介して手部側の指部へと伝達している。そのため、ハンド機構そのものは軽量化できるものの、伝達機構の介在によりハンド機構そのものは機械的に複雑な構成となっており、必ずしもメンテナンス上好ましい構成とは言えない。ハンド機構を構築するに当たっては、アクチュエータとともにその機械的構造も含めた全体の小型化が図られるのが好ましく、上記特許文献1は、ハンド機構の小型化に関する本質的な解を下しているとは言えない。   In the hand mechanism of Patent Document 1, a driving unit such as an actuator is arranged on an arm portion apart from the hand main body for downsizing of the hand mechanism, and the driving force is transmitted to the hand unit side via various transmission mechanisms. It is transmitted to the fingers. Therefore, although the hand mechanism itself can be reduced in weight, the hand mechanism itself has a mechanically complicated structure due to the interposition of the transmission mechanism, which is not always preferable for maintenance. In constructing the hand mechanism, it is preferable to reduce the size of the entire mechanism including the actuator as well as the mechanical structure thereof, and the above Patent Document 1 provides an essential solution for reducing the size of the hand mechanism. I can't say.

また、本来的にハンド機構に、様々な把持動作、好ましくは人間の手の動作と近似する把持動作を実現させようとすると、ハンド機構に含まれる指部に必要とされる関節を設けるとともに、その把持動作を実現させるために各関節周りに駆動力を供給する必要があり、結果として、相応の数の関節と駆動力供給のためのアクチュエータをハンド機構に搭載する必要がある。しかし、従来の技術は、アクチュエータを搭載した状態でのハンド機構の小型化を可能とする十分な解決手段を示していないのが現実である。   In addition, originally, in order to realize various gripping operations, preferably gripping operations similar to those of a human hand, the hand mechanism is provided with joints required for the fingers included in the hand mechanism, In order to realize the gripping action, it is necessary to supply a driving force around each joint, and as a result, it is necessary to mount a corresponding number of joints and actuators for supplying the driving force in the hand mechanism. However, in reality, the conventional technique has not shown a sufficient solution for enabling the miniaturization of the hand mechanism with the actuator mounted.

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、可及的に人間の把持動作に近似させた把持動作を可能とするハンド機構の小型化を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to reduce the size of a hand mechanism that enables a gripping operation that is as close to a human gripping operation as possible.

本発明において、上記課題を解決するために、ハンド機構の本体部という限られた領域での、駆動力供給のためのアクチュエータと、その駆動力により駆動される指部の駆動伝達部の配置に着目した。ハンド機構の小型化と、その把持動作を可及的に人間の把持動作に近似させることとを両立するためには、最小限のアクチュエータと駆動伝達部の組合せで、必要とされる指部の把持動作を実現するのが必須と考えたものである。   In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, an actuator for supplying a driving force and an arrangement of a drive transmitting portion of a finger driven by the driving force are provided in a limited area of a main body of a hand mechanism. I paid attention. In order to achieve both miniaturization of the hand mechanism and making the gripping motion as close as possible to the gripping motion of a human being, the combination of the minimum actuator and the drive transmission unit requires This is because it is essential to realize the gripping operation.

詳細には、本発明は、複数の指部により把持対象物を把持可能に構成されたハンド機構であって、前記把持対象物を第1把持状態で把持する場合に該把持対象物を支持可能な第1の支持部と、該第1の支持部とは異なる支持部であって該把持対象物を第2把持状態で把持する場合に該把持対象物を支持可能な第2の支持部とを有するハンド本体部と、前記ハンド本体部に取り付けられ、第1アクチュエータにより前記第1把持状態での把持位置と前記第2把持状態での把持位置との間で親指部を該ハンド本体部周りに旋回させる第1駆動伝達部と、第2アクチュエータにより該親指部を該ハンド本体部に対して折り曲げる第2駆動伝達部とを有する親指部と、前記ハンド本体部に取り付けられ、第3アクチュエータにより操作指部を該ハンド本体部に対して折り曲げる第3駆動伝達部と、該操作指部において該第3駆動伝達部より先端側に位置する第4駆動伝達部であって、第4アクチュエータにより、該第4駆動伝達部より先端側の該操作指部の一部を、該第4駆動伝達部より基端側の該操作指部の一部に対して折り曲げる第4駆動伝達部とを有する操作指部と、前記ハンド本体部に取り付けられ、第5アクチュエータにより補助指部を該ハンド本体部に対して折り曲げる第5駆動伝達部を有する補助指部と、を備える。   More specifically, the present invention is a hand mechanism configured to be capable of gripping an object to be grasped by a plurality of fingers, and capable of supporting the object to be grasped when grasping the object to be grasped in a first grasping state. A first support part, and a second support part different from the first support part and capable of supporting the gripping target when gripping the gripping target in the second gripping state. Around the hand body portion, which is attached to the hand body portion and has a thumb portion between the holding position in the first holding state and the holding position in the second holding state by the first actuator. Attached to the hand main body portion, and a thumb portion having a second drive transmission portion that bends the thumb portion with respect to the hand main body portion by a second actuator, and a third actuator that is attached to the hand main body portion. The operating finger is the hand A third drive transmission portion that is bent with respect to the body portion, and a fourth drive transmission portion that is located on the tip side of the third drive transmission portion in the operating finger portion, the fourth drive transmission portion being provided by a fourth actuator. An operating finger portion having a fourth drive transmitting portion that bends a part of the operating finger portion on the more distal side with respect to a portion of the operating finger portion on the proximal end side of the fourth drive transmitting portion, and the hand. An auxiliary finger portion that is attached to the main body portion and has a fifth drive transmission portion that bends the auxiliary finger portion with respect to the hand main body portion by a fifth actuator.

本発明に係るハンド機構は、その本体部として第1の支持部と第2の支持部を有するハンド本体部を備えている。第1の支持部と第2の支持部は、ハンド機構において把持対象物の把持に関し異なる2つの把持状態を実現する際に、その把持対象物が接触し安定的に支持される部位である。このように異なる2つの支持部をハンド本体部が有することで、ハンド機構としては多様な対象物の把持動作が実現可能となり、以てその把持動作を可及的に人間の把持動作に近似させることが可能となる。なお、一例として、前記第1の支持部は、前記ハンド本体部の正面部位に位置する正面支持部であり、また、前記第2の支持部は、前記ハンド本体部の側面部位に位置する側面支持部であってもよい。   The hand mechanism according to the present invention includes a hand main body having a first support and a second support as its main body. The first support portion and the second support portion are portions where the gripping target object comes into contact and is stably supported when two different gripping states regarding gripping of the gripping target object are realized in the hand mechanism. Since the hand main body has the two different supporting portions in this manner, the hand mechanism can realize various object gripping operations, and thus the gripping operations can be approximated to human gripping operations as much as possible. It becomes possible. In addition, as an example, the first support portion is a front surface support portion located in a front surface portion of the hand body portion, and the second support portion is a side surface portion located in a side surface portion of the hand body portion. It may be a support.

そして、上記ハンド機構には、親指部と操作指部と補助指部が備えられる。先ず、親指部は、上記第1の支持部による支持を利用する第1把持状態が形成される把持位置と、上記第2の支持部による支持を利用する第2把持状態が形成される把持位置との間で、当該親指部を旋回させる第1駆動伝達部が設けられ、当該第1駆動伝達部周りの駆動は、第1アクチュエータによって実現される。その上で、更に親指部には、ハンド本体部に対する折り曲げ動作を可能とする第2駆動伝達部が設けられ、当該第2駆動伝達部周りの駆動は第2アクチュエータによって実現される。このように2つの駆動伝達部が親指部に設けられることで、異なる2つの把持状態を形成するために必要な指部の必須動作を親指部が実現可能となる。なお、当該異なる2つの把持状態は、少なくとも親指部とハンド本体部とによって形成されてもよく、更に、上記操作指部と上記補助指部を適宜組み合わせて形成されるようにしてもよい。   The hand mechanism includes a thumb portion, an operating finger portion, and an auxiliary finger portion. First, the thumb portion has a gripping position in which a first gripping state utilizing the support by the first supporting portion is formed and a gripping position in which a second gripping state utilizing the support by the second supporting portion is formed. And a first drive transmission unit that pivots the thumb portion is provided, and the drive around the first drive transmission unit is realized by the first actuator. Further, the thumb portion is further provided with a second drive transmission portion that enables a bending operation with respect to the hand body portion, and the drive around the second drive transmission portion is realized by the second actuator. By providing the two drive transmission parts on the thumb part in this way, the thumb part can realize the essential operation of the finger part necessary for forming two different gripping states. The two different gripping states may be formed by at least the thumb portion and the hand body portion, and may be formed by appropriately combining the operation finger portion and the auxiliary finger portion.

なお、本願における駆動伝達部とは、対応するアクチュエータによって駆動される、指部を形成する一又は複数の関節等の駆動軸を含む構成である。例えば、一のアクチュエータによって駆動される指部の駆動軸が1つである場合には、当該一のアクチュエータに対応する駆動伝達部にはその1つの駆動軸が含まれることになる。また、一のアクチュエータによって駆動される指部の駆動軸が、例えばリンク機構などを利用することで複数となる場合には、当該一のアクチュエータに対応する駆動伝達部にはその複数の駆動軸が含まれることになる。   The drive transmission unit in the present application is configured to include a drive shaft such as one or a plurality of joints forming a finger, which is driven by a corresponding actuator. For example, when the finger unit driven by one actuator has one drive shaft, the drive transmission unit corresponding to the one actuator includes that one drive shaft. In addition, when the drive shaft of the finger portion driven by the one actuator has a plurality of drive shafts by using, for example, a link mechanism, the drive transmission unit corresponding to the one actuator has the plurality of drive shafts. Will be included.

また、操作指部は、折り曲げ動作に関し第3駆動伝達部と第4駆動伝達部を有している。第3駆動伝達部は、操作指部において基端側に位置し、第4駆動伝達部は先端側に位置する駆動伝達部である。なお、本願における各指部の「先端側」とは、指先に位置する自由端側を意味し、「基端側」とは、「先端側」とは反対側であり、指部がハンド本体部に接続される根本側、すなわち指元側を意味する。また、ハンド本体部の先端側とは、ハンド本体部に接続された各指部の先端側と概ね一致し、一方で、ハンド本体部の基端側とは、その先端側とは反対側の、いわゆる手首側を意味する。   Further, the operation finger portion has a third drive transmission portion and a fourth drive transmission portion regarding the bending operation. The third drive transmission unit is a drive transmission unit located on the proximal end side of the operating finger unit, and the fourth drive transmission unit is located on the distal end side. In the present application, the “tip side” of each finger means the free end side located at the fingertip, the “proximal side” is the opposite side of the “tip side”, and the finger is the hand body. It means the root side connected to the part, that is, the finger side. Further, the tip side of the hand body portion is substantially coincident with the tip side of each finger portion connected to the hand body portion, while the base end side of the hand body portion is opposite to the tip side. , The so-called wrist side.

このように操作指部に、折り曲げ動作に関し2つの駆動伝達部が設けられることで、上述した異なる2つの把持状態の形成に資するとともに、操作指部がより複雑な折り曲げ動作を実現することが可能となる。すなわち、当該複雑な折り曲げ動作により操作指部の先端位置を細かく制御することが可能となるため、例えば、親指部と操作指部とで把持対象物をつまむ把持動作が可能となり、ハンド機構の把持動作をより人間の把持動作に近似させることができる。したがって、親指部と操作指部は、両指部による共同の把持動作が可能となるように、ハンド本体部に対する各指部の取り付け位置が決定されるのが好ましい。例えば、上記第1把持状態での把持位置又は第2把持状態での把持位置にある親指部と、操作指部とがつまみ動作が可能となるように、親指部と操作指部がハンド本体部に取り付けられてもよい。   As described above, since the operation finger portion is provided with the two drive transmission portions regarding the bending operation, it is possible to contribute to the formation of the two different grasping states described above, and the operation finger portion can realize the more complicated bending operation. Becomes That is, since the tip position of the operating finger portion can be finely controlled by the complicated bending operation, for example, the holding operation of pinching the grasped object with the thumb portion and the operating finger portion can be performed, and the gripping of the hand mechanism can be performed. The motion can be made more similar to a human gripping motion. Therefore, it is preferable that the thumb portion and the operating finger portion are determined to have attachment positions of the respective finger portions with respect to the hand main body portion so that the two fingers can perform a joint gripping operation. For example, the thumb part and the operating finger part are arranged so that the thumb part and the operating finger part, which are in the gripping position in the first gripping state or the gripping position in the second gripping state, and the operating finger part can perform the pinching operation. May be attached to.

そして、補助指部は、折り曲げ動作に関し第5駆動伝達部を有している。そのため、操作指部と比べて駆動伝達部が少ないため、指部としては操作指部より細かな折り曲げ動作は難しい。しかし、把持対象物を親指部や操作指部とともに把持する際に、補助指部が加わることで把持対象物との接触点が増え、把持対象物の安定的な把持動作の実現が可能となる。   Then, the auxiliary finger portion has a fifth drive transmission portion regarding the bending operation. Therefore, since the number of drive transmission parts is smaller than that of the operating finger portion, it is difficult for the finger portion to perform a finer bending operation than the operating finger portion. However, when the gripping target object is gripped together with the thumb portion and the operating finger part, the contact points with the gripping target object increase due to the addition of the auxiliary finger portion, and the stable gripping operation of the gripping target object can be realized. ..

上述までのように、本発明に係るハンド機構は、親指部に2つの駆動伝達部を有し、操作指部に2つの駆動伝達部を有し、補助指部に1つの駆動伝達部を有する構成を採用しており、当該構成は、最小限のアクチュエータと駆動伝達部の組合せで、人間の把持動作に可及的に近似する各指部の駆動を可能とする。したがって、当該ハンド機構は、その小型化と、その把持動作を可及的に人間の把持動作に近似させることとを両立することが可能となる。   As described above, the hand mechanism according to the present invention has two drive transmission parts on the thumb part, two drive transmission parts on the operating finger part, and one drive transmission part on the auxiliary finger part. A configuration is adopted, and the configuration enables driving of each finger portion that is as close as possible to a human gripping operation with a minimum combination of an actuator and a drive transmission unit. Therefore, the hand mechanism can achieve both miniaturization and making the gripping motion as close to the human gripping motion as possible.

可及的に人間の把持動作に近似させた把持動作を可能とするハンド機構の小型化が可能となる。   It is possible to reduce the size of the hand mechanism that enables the gripping operation that is as close to the human gripping operation as possible.

本発明の実施例に係るハンド機構の第1の斜視図である。It is a 1st perspective view of the hand mechanism which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るハンド機構の第2の斜視図である。It is a 2nd perspective view of the hand mechanism which concerns on the Example of this invention. 図1に示すハンド機構のカバーを取り外した状態の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure in the state which removed the cover of the hand mechanism shown in FIG. 図1に示すハンド機構の親指部の概略構成を示す第1の図である。It is a 1st figure which shows schematic structure of the thumb part of the hand mechanism shown in FIG. 図1に示すハンド機構の親指部の概略構成を示す第2の図である。It is a 2nd figure which shows schematic structure of the thumb part of the hand mechanism shown in FIG. 図1に示すハンド機構の操作指部の一部の概略構成を示す第1の図である。It is a 1st figure which shows the schematic structure of a part of operation finger part of the hand mechanism shown in FIG. 図1に示すハンド機構の操作指部の一部の概略構成を示す第2の図である。It is a 2nd figure which shows the schematic structure of a part of operation finger part of the hand mechanism shown in FIG. 図1に示すハンド機構の補助指部の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the auxiliary | assistant finger part of the hand mechanism shown in FIG. 図1に示すハンド機構におけるアクチュエータの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the actuator in the hand mechanism shown in FIG. 図1に示すハンド機構において、親指部を用いた把持対象物を把持している第1の把持状態を示す図である。It is a figure which shows the 1st holding | gripping state which is holding | gripping the holding | gripping target object which used the thumb part in the hand mechanism shown in FIG. 図1に示すハンド機構において、親指部を用いた把持対象物を把持している第2の把持状態を示す図である。It is a figure which shows the 2nd holding | gripping state which is holding the holding | gripping target object which used the thumb part in the hand mechanism shown in FIG. 図1に示すハンド機構において、親指部と操作指部によって把持対象物をつまんで把持している状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a state in which the hand mechanism shown in FIG. 1 pinches and grasps an object to be grasped by a thumb portion and an operating finger portion.

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention thereto unless otherwise specified.

<ハンド機構1の概略構成>
図1及び図2は、本発明の実施形態にかかるハンド機構1の斜視図である。具体的には、図1は、ハンド機構1をその掌側から見た場合の斜視図であり、図2は、手の甲側から見た場合の斜視図である。ハンド機構1は、ハンド本体部2に4本の指構成が備えられて構成されている。ハンド本体部2は概略的には直方体の形状を有しており、図1、図2に示すようにハンド本体部2の側方部位に親指部3が設けられ、ハンド本体部2の先端部位に操作指部4と、補助指部5が設けられている。補助指部5は2本の指構成を有しており、各指構成を第1指構成5a、第2指構成5bと称する。後述するように、補助指部5の2本の指構成は1つのアクチュエータによって同時に駆動されるように構成されるため、両指構成を纏めて一つの指部として扱う。
<Schematic configuration of the hand mechanism 1>
1 and 2 are perspective views of the hand mechanism 1 according to the embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 1 is a perspective view of the hand mechanism 1 as viewed from the palm side thereof, and FIG. 2 is a perspective view of the hand mechanism 1 as viewed from the back side of the hand. The hand mechanism 1 is configured such that the hand body portion 2 is provided with a four-finger structure. The hand body 2 has a generally rectangular parallelepiped shape. As shown in FIGS. 1 and 2, a thumb portion 3 is provided at a side portion of the hand body 2, and a tip portion of the hand body 2 is provided. An operating finger portion 4 and an auxiliary finger portion 5 are provided in the. The auxiliary finger portion 5 has a two-finger configuration, and each finger configuration is referred to as a first finger configuration 5a and a second finger configuration 5b. As will be described later, since the two-finger configuration of the auxiliary finger section 5 is configured to be simultaneously driven by one actuator, the two-finger configuration is collectively treated as one finger section.

なお、本願明細書において、「先端側」とは、ハンド機構1の指先に位置する自由端側を意味し、「基端側」とは、「先端側」とは反対側である。すなわち、ハンド本体部2の基端側とはハンド機構1の手首側を意味し、各指部の基端側とは、該指部がハンド本体部2に接続される根本側、すなわち指元側を意味する。そして、図1に示す状態でハンド機構1の基端側から先端側へ延びる軸線を、ハンド機構1の「長手軸」と称する。   In the specification of the application, the “tip side” means the free end side located at the fingertip of the hand mechanism 1, and the “base end side” is the opposite side of the “tip side”. That is, the base end side of the hand main body 2 means the wrist side of the hand mechanism 1, and the base end side of each finger portion is the base side where the finger portion is connected to the hand main body portion 2, that is, the finger base. Means the side. The axis extending from the proximal end side to the distal end side of the hand mechanism 1 in the state shown in FIG. 1 is referred to as the “longitudinal axis” of the hand mechanism 1.

ここで、ハンド機構1は、ハンド本体部2の掌側に、比較的平らな領域である掌側支持部2aを有する。掌側支持部2aは、ハンド機構1が把持対象物をその掌側で把持しようとするときに(例えば、後述の図11に示すように把持対象物を把持する場合)、各指部とともに把持対象物と接触し、その把持状態を支持する部位である。この掌側支持部2aは本発明に係る正面支持部に相当する。更に、ハンド機構1は、ハンド本体部2の側面に、比較的平らな領域である側面支持部2bを有している。側面支持部2bは、ハンド機構1が把持対象物をその側面側で把持しようとするときに(例えば、後述の図10に示すように把持対象物を把持する場合)、親指部3とともに把持対象物と接触し、その把持状態を支持する部位である。上記の通り、ハンド本体部2は概ね直方体の形状を有していることから、掌側支持部2aと側面支持部2bは同一の平面上には位置しておらず、各支持部同士は概ね直交している。また、ハンド機構1の手の甲側には、後述するように各指部を駆動するアクチュエータの駆動ドライバが配置され、当該駆動ドライバを保護するためのカバー2cが設けられている。   Here, the hand mechanism 1 has a palm side support portion 2a, which is a relatively flat region, on the palm side of the hand body portion 2. When the hand mechanism 1 tries to grip the gripping target on the palm side (for example, when gripping the gripping target as shown in FIG. 11, which will be described later), the palm side support part 2a grips with the finger parts. It is a part that comes into contact with an object and supports the gripped state. The palm side support portion 2a corresponds to the front support portion according to the present invention. Further, the hand mechanism 1 has a side surface support portion 2b, which is a relatively flat region, on the side surface of the hand body portion 2. When the hand mechanism 1 tries to grip the gripping target on its side surface side (for example, when gripping the gripping target as shown in FIG. 10, which will be described later), the side surface support portion 2b holds the grip target together with the thumb portion 3. It is a part that comes into contact with an object and supports the gripped state. As described above, since the hand main body 2 has a substantially rectangular parallelepiped shape, the palm side support 2a and the side support 2b are not located on the same plane, and each support is generally They are orthogonal. A drive driver for an actuator that drives each finger portion is arranged on the back side of the hand of the hand mechanism 1 as described later, and a cover 2c for protecting the drive driver is provided.

ここで親指部3は、ハンド機構1の長手軸を中心に、ハンド本体部2の周りを旋回するように駆動可能とされる。なお、その具体的な駆動のための構成については後述する。そして、図1及び図2は、親指部3の、把持対象物を把持する際に接触する把持面3aが、上記側面支持部2bに対向している状態を表しており、図示された状態では、把持面3aと側面支持部2bとの間に形成される把持空間は概ね縮小された状態となっている。後述の図10に示すように親指部3は、把持対象物がこの把持空間に進入可能となるように拡大され、その後把持面3aと側面支持部2bとの間で把持対象物が把持されるように把持空間が縮小されるべく、側面支持部2bに対して把持面3aが離間、近接するようにも駆動され得る。図1及び図2に示すように、把持面3aと側面支持部2bとが対向すること
で、両者の間に把持対象物を位置させてその把持を図る状態が本発明に係る第1把持状態に相当し、このときの親指部3の位置を第1把持位置と称する。
Here, the thumb portion 3 can be driven so as to rotate around the hand main body portion 2 around the longitudinal axis of the hand mechanism 1. The specific configuration for driving will be described later. 1 and 2 show a state in which the grip surface 3a of the thumb portion 3 that comes into contact when gripping an object to be gripped faces the side surface support portion 2b. In the illustrated state, The gripping space formed between the gripping surface 3a and the side surface support portion 2b is in a substantially reduced state. As shown in FIG. 10, which will be described later, the thumb 3 is enlarged so that the gripping target can enter the gripping space, and then the gripping target is gripped between the gripping surface 3a and the side surface support 2b. In order to reduce the gripping space as described above, the gripping surface 3a can be driven so as to be spaced from and close to the side surface support portion 2b. As shown in FIGS. 1 and 2, the gripping surface 3a and the side surface support portion 2b are opposed to each other so that a gripping target is positioned between the gripping surface 3a and the side surface supporting portion 2b to grip the gripping object 3a. The position of the thumb portion 3 at this time is referred to as a first gripping position.

更に、親指部3は、第1把持位置からハンド機構1の長手軸を中心にハンド本体部2の周りを旋回し、図11に示すように、把持面3aが上記掌側支持部2aに対向した状態に至り、把持面3aと掌側支持部2aとの間に把持空間が形成される。このように把持面3aが上記掌側支持部2aに対向する場合においても、親指部3は、この把持空間が拡大、縮小するように掌側支持部2aに対して把持面3aが離間、近接するようにも駆動され得る。そして、把持面3aと掌側支持部2aとが対向することで、両者の間に把持対象物を位置させてその把持を図る状態が本発明に係る第2把持状態に相当し、このときの親指部3の位置を第2把持位置と称する。   Further, the thumb portion 3 pivots from the first gripping position around the hand main body portion 2 around the longitudinal axis of the hand mechanism 1, and as shown in FIG. 11, the gripping surface 3a faces the palm side support portion 2a. In this state, a gripping space is formed between the gripping surface 3a and the palm side support portion 2a. Even when the grip surface 3a faces the palm-side support portion 2a in this manner, the thumb portion 3 of the thumb portion 3 is separated from or close to the palm-side support portion 2a so that the grip space is expanded or contracted. Can also be driven. The state in which the gripping surface 3a and the palm side support portion 2a are opposed to each other to position the gripping target object between them and to grip the gripping object 3a corresponds to the second gripping state according to the present invention. The position of the thumb portion 3 is referred to as the second grip position.

このように親指部3に関しては、駆動に関する2つの自由度が付与されている。すなわち、第1把持位置と第2把持位置との間でハンド本体部2の周りを旋回駆動する自由度と、掌側支持部2a又は側面支持部2bに対して離間、近接のために駆動する自由度、すなわち親指部3の折り曲げ動作のための自由度を、親指部3は有する。そして、前者の自由度に従って駆動される、親指部3を構成する一又は複数の関節等を第1駆動伝達部と称し、後者の自由度に従って駆動される、親指部3を構成する一又は複数の関節等を第2駆動伝達部と称する。各駆動伝達部の詳細については、後述する。   Thus, the thumb portion 3 has two degrees of freedom regarding driving. In other words, the degree of freedom of turning around the hand body 2 between the first grip position and the second grip position, and the drive for separating and approaching the palm side support 2a or the side support 2b. The thumb portion 3 has a degree of freedom, that is, a degree of freedom for the bending operation of the thumb portion 3. One or a plurality of joints or the like that compose the thumb portion 3 that is driven according to the former degree of freedom is referred to as a first drive transmission portion, and one or a plurality of joints that compose the thumb portion 3 that is driven according to the latter degree of freedom. The joint and the like are referred to as a second drive transmission unit. Details of each drive transmission unit will be described later.

また、操作指部4は、その指先がハンド機構1の掌側(掌側支持部2aの側)に折り曲げ可能となるように駆動されるが、その折り曲げに際して2つの自由度が付与されている。これは、操作指部4により細かな把持動作を実現可能とするためである。そして、各自由度に従って駆動される、操作指部4を構成する一又は複数の関節等を、それぞれ第3駆動伝達部、第4駆動伝達部と称する。一方で、補助指部5もその指先がハンド機構1の掌側(掌側支持部2aの側)に折り曲げ可能となるように駆動されるが、その折り曲げに際しては1つの自由度のみが付与されている。これは、補助指部5は、安定的な把持のために把持対象物を支えることを主な目的として設けられていることによる。そして、当該自由度に従って駆動される、補助指部5を構成する一又は複数の関節等を、第5駆動伝達部と称する。各駆動伝達部の詳細については、後述する。   Further, the operating finger portion 4 is driven so that the fingertip thereof can be bent toward the palm side of the hand mechanism 1 (the side of the palm side support portion 2a), but two degrees of freedom are given to the bending. .. This is because it is possible to realize a fine grasping operation by the operation finger section 4. Then, one or a plurality of joints or the like constituting the operating finger section 4 which are driven in accordance with the respective degrees of freedom are referred to as a third drive transmission section and a fourth drive transmission section, respectively. On the other hand, the auxiliary finger portion 5 is also driven so that the fingertip thereof can be bent toward the palm side of the hand mechanism 1 (the side of the palm side support portion 2a), but only one degree of freedom is imparted during the bending. ing. This is because the auxiliary finger portion 5 is provided mainly for supporting the object to be grasped for stable grasping. Then, one or a plurality of joints or the like constituting the auxiliary finger portion 5 which is driven in accordance with the degree of freedom is referred to as a fifth drive transmission portion. Details of each drive transmission unit will be described later.

また、図3には、図2に示す状態にあるハンド機構1において、手の甲側に設けられていたカバー2cを取り外した状態が示されている。具体的には、ハンド本体部2の手の甲側の上面に、上述した親指部3の第1駆動伝達部に対応した第1アクチュエータ30を駆動制御するための駆動ドライバ10a、操作指部4の第3駆動伝達部に対応した第3アクチュエータ45(第3アクチュエータ45はハンド機構1内に隠れているため、図3では参考用として参照番号を記載した)を駆動制御するための駆動ドライバ10b、同じく操作指部4の第4駆動伝達部に対応した第4アクチュエータ40を駆動制御するための駆動ドライバ10c、補助指部5の第5駆動伝達部に対応した第5アクチュエータ50(第5アクチュエータ50はハンド機構1内に隠れているため、図3では参考用として参照番号を記載した)を駆動制御するための駆動ドライバ10dがまとめて載置され、ドライバ配置部10が形成されている。このようにドライバを手の甲側にまとめて配置することで、ハンド機構1による把持領域を広く確保することができる。なお、親指部3の第2駆動伝達部に対応した第2アクチュエータ35(第2アクチュエータ35はハンド機構1内に隠れているため、図3では参考用として参照番号を記載した)を駆動制御するための駆動ドライバ11は、後述する図5に示すように親指部3の筐体3c内に配置されている。なお、ハンド機構1における全アクチュエータの配置については、図5や図9等を参照されたい。   Further, FIG. 3 shows a state in which the cover 2c provided on the back side of the hand is removed in the hand mechanism 1 in the state shown in FIG. Specifically, on the upper surface of the back side of the hand body 2, the drive driver 10a for driving and controlling the first actuator 30 corresponding to the first drive transmission portion of the thumb portion 3 described above and the first portion of the operation finger portion 4 are provided. A drive driver 10b for controlling the drive of a third actuator 45 (corresponding to reference numeral in FIG. 3 for reference because the third actuator 45 is hidden in the hand mechanism 1) corresponding to the three drive transmission units, and The drive driver 10c for driving and controlling the fourth actuator 40 corresponding to the fourth drive transmission portion of the operating finger portion 4, the fifth actuator 50 corresponding to the fifth drive transmission portion of the auxiliary finger portion 5 (the fifth actuator 50 is Since it is hidden in the hand mechanism 1, a drive driver 10d for driving and controlling the reference number is shown as a reference in FIG. Driver placement portion 10 is formed. By arranging the drivers together on the back side of the hand in this way, it is possible to secure a wide gripping area by the hand mechanism 1. It should be noted that the second actuator 35 corresponding to the second drive transmission portion of the thumb portion 3 (the reference numeral is shown for reference in FIG. 3 because the second actuator 35 is hidden in the hand mechanism 1) is drive-controlled. The drive driver 11 for this purpose is arranged in the housing 3c of the thumb 3 as shown in FIG. For the arrangement of all actuators in the hand mechanism 1, refer to FIG. 5, FIG. 9 and the like.

ここで、ハンド機構1に搭載されている上記の各アクチュエータ30、35、40、4
5、50については、直動の出力軸を有するリニアアクチュエータである。各アクチュエータは、概略円筒形をなすアクチュエータ本体とアクチュエータ本体の一方の端面から進退可能に突出する出力軸とを有している。各アクチュエータは電動で、上記の対応する各駆動ドライバからの指令に従い出力軸の進退量を調節することができる。
Here, the above-mentioned actuators 30, 35, 40, 4 mounted on the hand mechanism 1
5 and 50 are linear actuators having a direct acting output shaft. Each actuator has an actuator body having a substantially cylindrical shape, and an output shaft projecting from one end surface of the actuator body so as to be able to move forward and backward. Each actuator is electric and can adjust the amount of advance / retreat of the output shaft in accordance with a command from each corresponding drive driver.

次に、ハンド機構1を構成する各指部の詳細な構造について以下に説明する。
<親指部3について>
親指部3について、図4及び図5に基づいて説明する。図4は親指部3の斜視図であり、図5は親指部3の内部構造の理解のために、ハンド機構1における操作指部4、補助指部5等の構成を省略した図である。上記の通り、親指部3に関連付けられたアクチュエータは、第1アクチュエータ30と第2アクチュエータ35の2つである。第1アクチュエータ30により駆動される第1駆動伝達部について、図4に基づいて説明する。ハンド本体部2側に固定される第1アクチュエータ30の出力軸31は揺動リンク32の入力部32aに接続されている。揺動リンク32は、入力部32aと出力部32bを有し、出力軸31から伝わる駆動力によって揺動リンク32が揺動することで、入力部32aに対する出力部32bの相対位置が変動し、出力部32bに接続されている親指部3の先端側の指部ボディ33が上述した旋回駆動を行うことになる。したがって、揺動リンク32を含む、出力軸31から指部ボディ33までの駆動力の伝達構造が、第1駆動伝達部に相当することになる。
Next, a detailed structure of each finger portion that constitutes the hand mechanism 1 will be described below.
<Thumb part 3>
The thumb part 3 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a perspective view of the thumb portion 3, and FIG. 5 is a view in which the configurations of the operating finger portion 4, the auxiliary finger portion 5 and the like in the hand mechanism 1 are omitted for understanding the internal structure of the thumb portion 3. As described above, the actuators associated with the thumb portion 3 are the first actuator 30 and the second actuator 35. The first drive transmission unit driven by the first actuator 30 will be described with reference to FIG. The output shaft 31 of the first actuator 30 fixed to the hand body portion 2 side is connected to the input portion 32 a of the swing link 32. The swing link 32 has an input section 32a and an output section 32b, and the driving force transmitted from the output shaft 31 swings the swing link 32, whereby the relative position of the output section 32b with respect to the input section 32a changes. The finger body 33 on the tip end side of the thumb portion 3 connected to the output portion 32b performs the above-described turning drive. Therefore, the drive force transmission structure from the output shaft 31 to the finger body 33, including the swing link 32, corresponds to the first drive transmission portion.

次に、第2アクチュエータ35による駆動される第2駆動伝達部について、図4及び図5に基づいて説明する。図5に示す通り、第2アクチュエータ35は、筐体3c内に配置され、更に、その駆動ドライバ11も筐体3c内に配置されている。そして、第2アクチュエータ35の出力軸36が、図5では図示されていない揺動リンクの入力部に接続され、更にその出力部から、指部ボディ33側の回転軸37(図4を参照)に対する回転トルクが出力される。なお、この回転軸37が挿入される貫通孔が、図5では37aとして図示されている。この結果、第2アクチュエータ35が駆動すると、指部ボディ33がハンド本体部2に対して、上述した折り曲げ動作のための回転駆動を行うことになる。したがって、上記揺動リンクを含む、出力軸36から回転軸37までの駆動力の伝達構造が、第2駆動伝達部に相当することになる。   Next, the second drive transmission unit driven by the second actuator 35 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. As shown in FIG. 5, the second actuator 35 is arranged in the housing 3c, and the drive driver 11 thereof is also arranged in the housing 3c. Then, the output shaft 36 of the second actuator 35 is connected to the input portion of the swing link (not shown in FIG. 5), and further from the output portion, the rotary shaft 37 on the finger body 33 side (see FIG. 4). The rotation torque for is output. The through hole into which the rotary shaft 37 is inserted is shown as 37a in FIG. As a result, when the second actuator 35 is driven, the finger body 33 drives the hand body 2 to rotate for the above-described bending operation. Therefore, the structure for transmitting the driving force from the output shaft 36 to the rotary shaft 37, including the swing link, corresponds to the second drive transmission portion.

このように第2アクチュエータ35は筐体3c内に配置される構造を採用しているため、第2アクチュエータによる親指部3の折り曲げ動作は、第1アクチュエータ30による親指部3の旋回駆動による状態にかかわらず実行可能である。すなわち、親指部3が第1把持位置、第2把持位置の何れの位置にあっても、また、両把持位置の間の位置にあっても、第2アクチュエータ35による親指部3の折り曲げ動作は実行可能である。   As described above, since the second actuator 35 adopts the structure arranged in the housing 3c, the bending operation of the thumb portion 3 by the second actuator is changed to the state by the swing drive of the thumb portion 3 by the first actuator 30. It is viable regardless. That is, regardless of whether the thumb portion 3 is in the first grip position, the second grip position, or between the both grip positions, the bending operation of the thumb portion 3 by the second actuator 35 does not occur. It is feasible.

ここで、指部ボディ33は、把持面3aと筐体3cとを有しており、図5に示す親指部3は、その把持面3aが取り外された状態となることで、親指部3の内部が可視化されている。ここで、親指部3の筐体3cには、図1に示すようにハンド本体部2に親指部3が取り付けられた状態において、側面支持部2b側に飛び出した形状を有する突起部3bが設けられている。このため、把持面3aは、側面支持部2bに倣うような比較的平たい形状ではなく、親指部3と側面支持部2bとの間の把持空間を跨るように形成された把持補助面3dを一部に有することになる。これにより、親指部3が第2アクチュエータ35によって折り曲げ駆動された場合でも、把持対象物がその回動部位に進入するのを把持補助面3dが防ぐことになり、安定した把持の実現に資するものである。   Here, the finger body 33 has a gripping surface 3a and a housing 3c, and the thumb portion 3 shown in FIG. 5 is in a state in which the gripping surface 3a is removed, so that the thumb portion 3 The inside is visualized. Here, as shown in FIG. 1, the housing 3c of the thumb portion 3 is provided with a protruding portion 3b having a shape protruding toward the side surface support portion 2b when the thumb portion 3 is attached to the hand body portion 2. Has been. Therefore, the grip surface 3a does not have a relatively flat shape following the side surface support portion 2b, but a grip assist surface 3d formed so as to straddle the grip space between the thumb portion 3 and the side surface support portion 2b. I will have it in the department. As a result, even when the thumb portion 3 is driven to be bent by the second actuator 35, the grip assist surface 3d prevents the gripping target object from entering the rotation part, which contributes to the realization of stable gripping. Is.

なお、親指部3の把持面3aが、側面支持部2bに近接した位置にある場合には、突起部3bがハンド本体部2と干渉しないように、ハンド本体部2の一部が切り欠かれ、該突起部3cが収容可能となるように切り欠き部2dが形成されている(図1を参照)。更に
、親指部3が第2把持位置もしくはその近傍に位置しているときに、第2アクチュエータ35によって折り曲げ駆動された場合でも突起部3bがハンド本体部2と干渉しないように、当該切り欠き部2dは形成されている。
When the grip surface 3a of the thumb portion 3 is located close to the side surface support portion 2b, a part of the hand body portion 2 is cut out so that the protrusion portion 3b does not interfere with the hand body portion 2. The notch 2d is formed so that the protrusion 3c can be housed (see FIG. 1). Further, when the thumb portion 3 is located at or near the second gripping position, the cutout portion is provided so that the protrusion portion 3b does not interfere with the hand body portion 2 even when the thumb portion 3 is bent and driven by the second actuator 35. 2d is formed.

<操作指部4について>
次に、操作指部4について、図6及び図7に基づいて説明する。操作指部4は、2つのサブ指部4a、4bで構成され、図6にサブ指部4aの概略構成が示され、図7には別のサブ指部4bの概略構成が示されている。上記の通り、操作指部4に関連付けられたアクチュエータは、第3アクチュエータ45と第4アクチュエータ40の2つである。そして、第3アクチュエータ45により駆動されるのが第3駆動伝達部であり、当該駆動伝達部が図6に示すサブ指部4aに含まれる。また、第4アクチュエータ40により駆動されるのが第4駆動伝達部であり、当該駆動伝達部が図7に示すサブ指部4bに含まれる。
<About the operating finger section 4>
Next, the operating finger portion 4 will be described based on FIGS. 6 and 7. The operation finger section 4 is composed of two sub finger sections 4a and 4b, a schematic configuration of the sub finger section 4a is shown in FIG. 6, and a schematic configuration of another sub finger section 4b is shown in FIG. .. As described above, the actuators associated with the operating finger unit 4 are the third actuator 45 and the fourth actuator 40. The third drive transmission section is driven by the third actuator 45, and the drive transmission section is included in the sub-finger section 4a shown in FIG. Further, the fourth drive transmission unit is driven by the fourth actuator 40, and the drive transmission unit is included in the sub finger portion 4b shown in FIG.

先ず、サブ指部4aについて説明する。ハンド本体部2側に固定される第3アクチュエータ45の出力軸46は揺動リンク47の入力部47aに接続されている。揺動リンク47は、入力部47aと出力部47bを有し、出力軸46から伝わる駆動力によって揺動リンク47が揺動することで、入力部47aに対する出力部47bの相対位置が変動する。そして、出力部47bには、操作指部4の第1指部分48が接続されている。第1指部分48は、操作指部4の指構成を構成する3つの指部分44、43、48のうち最も根本側の指部分である(図3を参照)。したがって、揺動リンク47の揺動に応じて第1指部分48を含む3つの指部分44、43、48全体が、ハンド本体部2に対して、上述した折り曲げ動作のための回転駆動を行うことになる。したがって、揺動リンク47を含む、出力軸46から第1指部分48までの駆動力の伝達構造が、第3駆動伝達部に相当することになる。   First, the sub finger portion 4a will be described. The output shaft 46 of the third actuator 45 fixed to the hand body portion 2 side is connected to the input portion 47 a of the swing link 47. The swing link 47 has an input portion 47a and an output portion 47b, and the relative position of the output portion 47b with respect to the input portion 47a fluctuates as the swing link 47 swings due to the driving force transmitted from the output shaft 46. Then, the first finger portion 48 of the operating finger portion 4 is connected to the output portion 47b. The first finger portion 48 is the most proximal finger portion of the three finger portions 44, 43, and 48 forming the finger configuration of the operating finger portion 4 (see FIG. 3). Therefore, in accordance with the swing of the swing link 47, the entire three finger portions 44, 43, and 48 including the first finger portion 48 drive the hand main body 2 to rotate for the above-described bending operation. It will be. Therefore, the drive force transmitting structure from the output shaft 46 to the first finger portion 48 including the swing link 47 corresponds to the third drive transmitting portion.

なお、第1指部分48の先端側は、出力部47bとの接続部位近傍の基端側よりも幅狭に配列された一対の先端側壁面部48aが設けられている。この一対の先端側壁面部48aは、図7に示すサブ指部4bに含まれる第2指部分43を形成する一対の壁面の間の空間に嵌まり込む幅寸法となっている。なお、第1指部分48の基端側は、図3に示すように、第2指部分43の一対の壁面間には嵌り込まないように設計されている。そして、先端側壁面部48aには、図6、図7に示すように固定軸43bが挿入されるための貫通孔が設けられている。この固定軸43bによって、第1指部分48と第2指部分43は互いに連結されるが、両指部分同士は固定軸43bを中心に互いに回転駆動可能である。更に、先端側壁面部48aにおいて固定軸43bが挿入される貫通孔よりも先端側に、図7に示す支持軸43cが挿入される貫通孔が形成されている。第1指部分48は支持軸43cに対して回動自在に連結されている。なお、後述するように、この支持軸43cには連結リンク43dが回動自在に取り付けられる。また、先端側壁面部48aの縁部分であって固定軸43bが挿入される貫通孔よりも基端側の縁部分に窪み部48bが形成される。この窪み部48bは、第1指部分48が第2指部分43に対して連結されたときに、第2指部分43側の支持軸43aを受けるように形成されている。   In addition, the front end side of the first finger portion 48 is provided with a pair of front end side wall surface portions 48a arranged narrower than the base end side in the vicinity of the connection portion with the output portion 47b. The pair of tip side wall surface portions 48a has a width dimension that fits into the space between the pair of wall surfaces forming the second finger portion 43 included in the sub finger portion 4b shown in FIG. The base end side of the first finger portion 48 is designed so as not to fit between the pair of wall surfaces of the second finger portion 43, as shown in FIG. The tip side wall surface portion 48a is provided with a through hole into which the fixed shaft 43b is inserted, as shown in FIGS. The first finger portion 48 and the second finger portion 43 are connected to each other by this fixed shaft 43b, but both finger portions can be rotationally driven with respect to each other about the fixed shaft 43b. Further, a through hole into which the support shaft 43c shown in FIG. 7 is inserted is formed on the tip side of the tip side wall surface portion 48a with respect to the through hole into which the fixed shaft 43b is inserted. The first finger portion 48 is rotatably connected to the support shaft 43c. As will be described later, a connecting link 43d is rotatably attached to the support shaft 43c. Further, a recessed portion 48b is formed at an edge portion of the tip side wall surface portion 48a which is closer to the base end side than the through hole into which the fixed shaft 43b is inserted. The recess 48b is formed to receive the support shaft 43a on the second finger portion 43 side when the first finger portion 48 is connected to the second finger portion 43.

次に、サブ指部4bについて図7に基づいて説明する。ハンド本体部2側に固定される第4アクチュエータ40の出力軸41は揺動リンク42の入力部42aに接続されている。揺動リンク42は、入力部42aと出力部42bを有し、出力軸41から伝わる駆動力によって揺動リンク42が揺動することで、入力部42aに対する出力部42bの相対位置が変動する。そして、出力部42bには、連結リンク42cを介して操作指部4の第2指部分43が接続されている。詳細には、第2指部分43では、支持軸43aに連結リンク42cが回動自在に連結されている。この第2指部分43は、操作指部4の指構成を構成する3つの指部分44、43、48のうち中間に位置する指部分である(図3を参照)。   Next, the sub finger portion 4b will be described with reference to FIG. The output shaft 41 of the fourth actuator 40 fixed to the hand body portion 2 side is connected to the input portion 42a of the swing link 42. The swing link 42 has an input portion 42a and an output portion 42b, and the driving force transmitted from the output shaft 41 swings the swing link 42, whereby the relative position of the output portion 42b with respect to the input portion 42a changes. Then, the second finger portion 43 of the operating finger portion 4 is connected to the output portion 42b via the connecting link 42c. Specifically, in the second finger portion 43, the connection link 42c is rotatably connected to the support shaft 43a. The second finger portion 43 is a middle finger portion among the three finger portions 44, 43, and 48 that form the finger configuration of the operating finger portion 4 (see FIG. 3).

また、第2指部分43には、上記の固定軸43bが配置されており、更に第2指部分43の先端側には支持軸43eが設けられ、操作指部4の指構成を構成する3つの指部分44、43、48のうち先端側の第3指部分44が、支持軸43eを介して第2指部分43に対して相対的に回転可能となるように接続されている。更に、第2指部分43と第3指部分44との間に、連結リンク43dが配置されている。この連結リンク43dは、上記の第1指部分48の貫通孔に回動自在に挿入される支持軸43cと、図示されない第3指部分44側の支持軸とにそれぞれ回動自在に連結されている。以上の構成により、第4アクチュエータ40の駆動による揺動リンク42の揺動に応じて第3指部分44が第2指部分43に対して折り曲げ動作のための回転駆動を行うことになる。したがって、揺動リンク42、連結リンク43dを含む、出力軸41から第3指部分44までの駆動力の伝達構造が、第4駆動伝達部に相当することになる。   Further, the fixed shaft 43b is arranged in the second finger portion 43, and the support shaft 43e is further provided on the tip side of the second finger portion 43, which constitutes the finger configuration of the operating finger portion 3. Of the two finger portions 44, 43, 48, the third finger portion 44 on the tip side is connected to the second finger portion 43 via the support shaft 43e so as to be rotatable relative to the second finger portion 43. Further, the connecting link 43d is arranged between the second finger portion 43 and the third finger portion 44. The connection link 43d is rotatably connected to a support shaft 43c rotatably inserted in the through hole of the first finger portion 48 and a support shaft on the third finger portion 44 side (not shown). There is. With the above configuration, the third finger portion 44 rotationally drives the second finger portion 43 for the bending operation in accordance with the swing of the swing link 42 driven by the fourth actuator 40. Therefore, the structure for transmitting the driving force from the output shaft 41 to the third finger portion 44 including the swing link 42 and the connecting link 43d corresponds to the fourth drive transmitting portion.

そして、ハンド機構1としては、上記の構成を有するサブ指部4a、4bが固定軸43bや支持軸43cを介して組合わされることで、図3等に示す状態となり、以て操作指部4が形成されることになる。そして、操作指部4としては、第3アクチュエータ45が駆動することで、操作指部4全体がハンド本体部2に対して折り曲げ動作を行い、第4アクチュエータ40が駆動することで、操作指部4のうち第3指部分44が第2指部分43に対して相対的に折り曲げ動作を行うことになる。   Then, in the hand mechanism 1, the sub-finger portions 4a and 4b having the above-described configuration are combined with each other through the fixed shaft 43b and the support shaft 43c to be in the state shown in FIG. Will be formed. As the operating finger unit 4, the third operating unit 45 drives the entire operating finger unit 4 to bend the hand body unit 2, and the fourth actuator 40 drives the operating finger unit 4. Of the four, the third finger portion 44 performs a bending operation relative to the second finger portion 43.

<補助指部5について>
次に、補助指部5について、図8に基づいて説明する。補助指部5には、2つの指構成である第1指構成5aと第2指構成5bが含まれる。なお、上記の通り補助指部5は、把持対象物を安定して把持するための指部であり、少なくともハンド本体部2に対して補助指部5が折り曲げ動作をすればよく、各指構成の具体的な構造は、任意の構造を採り得る。一例としては、図8に示すように各指構成は、操作指部4と同じように3つの指部分を有してもよい。そして、各指部分は、ハンド本体部2に対する補助指部5の折り曲げ動作に連動して機械的に折り曲がるように好適なリンク機構を採用してもよい。重要な点は、補助指部5に関連付けられたアクチュエータは、上記折り曲げ動作を行うための第5アクチュエータ50のみであることである。この第5アクチュエータ50の駆動力で駆動される限りにおいては、第1指構成5a及び第2指構成5bは、折り曲げのための任意のリンク構造を採用できる。そして、第5アクチュエータ50により駆動されるのが第5駆動伝達部であり、当該駆動伝達部が図8に示されている。
<About the auxiliary finger section 5>
Next, the auxiliary finger section 5 will be described with reference to FIG. The auxiliary finger portion 5 includes a first finger configuration 5a and a second finger configuration 5b, which are two finger configurations. As described above, the auxiliary finger section 5 is a finger section for stably gripping an object to be grasped, and it is sufficient that the auxiliary finger section 5 bends at least with respect to the hand body section 2. The specific structure of can take any structure. As an example, as shown in FIG. 8, each finger configuration may have three finger portions similar to the operating finger portion 4. Then, each finger portion may employ a suitable link mechanism so as to mechanically bend in association with the bending operation of the auxiliary finger portion 5 with respect to the hand body portion 2. The important point is that the actuator associated with the auxiliary finger portion 5 is only the fifth actuator 50 for performing the bending operation. As long as it is driven by the driving force of the fifth actuator 50, the first finger configuration 5a and the second finger configuration 5b can adopt any link structure for bending. The fifth drive transmission unit is driven by the fifth actuator 50, and the drive transmission unit is shown in FIG.

ハンド本体部2側に固定される第5アクチュエータ50の出力軸51は揺動リンク52の入力部52aに接続されている。揺動リンク52は、入力部52aと出力部52bを有し、出力軸51から伝わる駆動力によって揺動リンク52が揺動することで、入力部52aに対する出力部52bの相対位置が変動する。そして、出力部52bには、直接に第2指構成5bが接続され、更に連結リンク53を介して第1指構成5aが接続されている。したがって、揺動リンク52の揺動に応じて第1指構成5a及び第2指構成5bが、連動してハンド本体部2に対して、上述した折り曲げ動作のための回転駆動を行うことになる。更に、各指構成内のリンク機構によって、当該折り曲げ動作に連動して、各指構成内での指部分同士が相対的に回転される。以上より、揺動リンク52を含む、出力軸51から第1指構成5a及び第2指構成5bまでの駆動力の伝達構造が、第5駆動伝達部に相当することになる。また、補助指部5の別の形態として、第1指構成5a及び第2指構成5bが単に連動して回転駆動される代わりに、第5アクチュエータ50により第1指構成5a及び第2指構成5bのそれぞれが把持対象物の形状にならって回転駆動されてもよい。このような把持対象物の形状にならわらわせるための各指構成については、例えば、特開2015−112650号公報の技術が採用できる。   The output shaft 51 of the fifth actuator 50 fixed to the hand body portion 2 side is connected to the input portion 52 a of the swing link 52. The swing link 52 has an input portion 52a and an output portion 52b, and the swinging of the swing link 52 by the driving force transmitted from the output shaft 51 changes the relative position of the output portion 52b with respect to the input portion 52a. The second finger structure 5b is directly connected to the output section 52b, and the first finger structure 5a is further connected via the connecting link 53. Therefore, in accordance with the swing of the swing link 52, the first finger configuration 5a and the second finger configuration 5b interlock with each other to rotationally drive the hand body 2 for the above-described bending operation. .. Further, the link mechanism in each finger structure causes the finger portions in each finger structure to rotate relative to each other in association with the bending operation. From the above, the drive force transmission structure from the output shaft 51 to the first finger configuration 5a and the second finger configuration 5b including the swing link 52 corresponds to the fifth drive transmission unit. In addition, as another form of the auxiliary finger portion 5, instead of simply rotating the first finger configuration 5a and the second finger configuration 5b in conjunction with each other, the fifth actuator 50 uses the first finger configuration 5a and the second finger configuration 5a. Each of 5b may be rotationally driven according to the shape of the grasped object. As for each finger configuration for conforming to the shape of the object to be grasped, for example, the technique disclosed in JP-A-2015-112650 can be adopted.

<ハンド機構1における各アクチュエータの配置>
上述までのように構成される各指部を有するハンド機構1においては、各指部に対応するアクチュエータの配置は、ハンド機構1の小型化の観点から決定される。そこで、その配置について、図9に基づいて説明する。図9は、ハンド機構1を手の甲側から見たときの各指部と、それぞれに対応するアクチュエータとの位置関係を示している。先ず、操作指部4に対応する第4アクチュエータ40が、その指構成の根元近傍に配置される。更に操作指部4に対応する別のアクチュエータである第3アクチュエータ45は、補助指部5の第1指構成5aの根元近傍に配置される。このように第3アクチュエータ45が、操作指部4の位置からずれて配置されても、図6に示すように揺動リンク47の横に第1指部分48を配置することで、操作指部4を支障なく構成することができる。なお、第1指構成5aの根元近傍には、図8に示すように第5アクチュエータ50は位置していないため、当該場所に第3アクチュエータ45を配置することは可能である。そして、補助指部5に対応する第5アクチュエータ50は、補助指部5の第2指構成5bの根元近傍に配置されている。
<Arrangement of Actuators in Hand Mechanism 1>
In the hand mechanism 1 having the finger portions configured as described above, the arrangement of the actuators corresponding to the finger portions is determined from the viewpoint of downsizing the hand mechanism 1. Therefore, the arrangement will be described based on FIG. FIG. 9 shows the positional relationship between each finger part and the corresponding actuator when the hand mechanism 1 is viewed from the back side of the hand. First, the fourth actuator 40 corresponding to the operating finger portion 4 is arranged near the base of the finger configuration. Further, the third actuator 45, which is another actuator corresponding to the operation finger portion 4, is arranged near the base of the first finger configuration 5a of the auxiliary finger portion 5. As described above, even if the third actuator 45 is displaced from the position of the operating finger portion 4, the operating finger portion is arranged by arranging the first finger portion 48 beside the swing link 47 as shown in FIG. 4 can be configured without any trouble. Since the fifth actuator 50 is not located near the root of the first finger configuration 5a as shown in FIG. 8, it is possible to place the third actuator 45 at that location. The fifth actuator 50 corresponding to the auxiliary finger portion 5 is arranged near the base of the second finger configuration 5b of the auxiliary finger portion 5.

次に、親指部3については、その内部に第2アクチュエータ35が配置されるとともに、第1アクチュエータ30が、第3アクチュエータ45、第4アクチュエータ40及び第5アクチュエータ50よりも、ハンド本体部2の基端側に配置されている。親指部4が図4に示す構成を有していることを踏まえると、このようにハンド機構1に関連するアクチュエータのうち第1アクチュエータ30を最も基端側に配置することで、ハンド本体部2での親指部4の取り付け位置を最も基端側とすることができる。そのためハンド機構1での親指部3による把持空間を可及的に大きく確保することができ、このことは結果としてハンド機構1の小型化に貢献することとなる。また、親指部3がハンド本体部2に対して折り曲げ動作を行った場合、親指部3に把持補助面3dが形成されているため、把持対象物が折り曲げ動作の回動部位に進入するのを防ぐことができ、安定した把持の実現が図られる。   Next, with respect to the thumb portion 3, the second actuator 35 is arranged inside the thumb portion 3, and the first actuator 30 is arranged in the hand main body portion 2 more than the third actuator 45, the fourth actuator 40 and the fifth actuator 50. It is located on the proximal side. In consideration of the fact that the thumb portion 4 has the configuration shown in FIG. 4, the first actuator 30 among the actuators related to the hand mechanism 1 is arranged at the most proximal end side in this way, so that the hand body portion 2 The attachment position of the thumb portion 4 can be set to the most proximal side. Therefore, the holding space by the thumb portion 3 in the hand mechanism 1 can be secured as large as possible, which results in the miniaturization of the hand mechanism 1. Further, when the thumb portion 3 performs a bending operation on the hand body portion 2, the grasping target surface 3d is formed on the thumb portion 3, so that the grasped object does not enter the turning portion of the bending operation. This can be prevented, and stable gripping can be achieved.

<ハンド機構1による把持形態の例示>
ここで、図10〜図12に、ハンド機構1による把持対象物100の把持形態を例示する。先ず、図10に示す把持形態では、親指部3と側面支持部2bとの間で把持対象物100を把持している。このような把持状態を形成するためには、例えば、第1アクチュエータ30により親指部3を第1把持位置に移動させるとともに、第2アクチュエータ35により親指部3をハンド本体部2から離間させる。そして、親指部3と側面支持部2bとの間の把持空間に把持対象物100を位置させ、第2アクチュエータ35により親指部3をハンド本体部2に近接させる。この結果、親指部3と側面支持部2bとの間に、把持対象物100が挟まれ、図10に示す把持状態が形成される。
<Exemplary gripping form by the hand mechanism 1>
Here, FIGS. 10 to 12 exemplify a gripping form of the gripping target 100 by the hand mechanism 1. First, in the gripping form shown in FIG. 10, the gripping target 100 is gripped between the thumb portion 3 and the side surface support portion 2b. In order to form such a grasped state, for example, the first actuator 30 moves the thumb portion 3 to the first grasping position, and the second actuator 35 separates the thumb portion 3 from the hand body portion 2. Then, the grip target 100 is positioned in the grip space between the thumb portion 3 and the side surface support portion 2b, and the thumb portion 3 is brought close to the hand body portion 2 by the second actuator 35. As a result, the grasped object 100 is sandwiched between the thumb portion 3 and the side surface support portion 2b, and the grasped state shown in FIG. 10 is formed.

次に、図11に示す把持形態では、親指部3と掌側支持部2aとの間で把持対象物100を把持している。このような把持状態を形成するためには、例えば、第1アクチュエータ30により親指部3を第2把持位置に移動させるとともに、第2アクチュエータ35により親指部3をハンド本体部2から離間させる。そして、親指部3と掌側支持部2aとの間の把持空間に把持対象物100を位置させ、第2アクチュエータ35により親指部3をハンド本体部2に近接させる。この結果、親指部3と掌側支持部2aとの間に、把持対象物100が挟まれ、図11に示す把持状態が形成される。   Next, in the gripping form shown in FIG. 11, the gripping target 100 is gripped between the thumb portion 3 and the palm side support portion 2a. In order to form such a grasped state, for example, the thumb portion 3 is moved to the second grasp position by the first actuator 30, and the thumb portion 3 is separated from the hand body portion 2 by the second actuator 35. Then, the gripping target 100 is positioned in the gripping space between the thumb portion 3 and the palm side support portion 2a, and the thumb portion 3 is brought close to the hand body portion 2 by the second actuator 35. As a result, the grasped object 100 is sandwiched between the thumb portion 3 and the palm side support portion 2a, and the grasped state shown in FIG. 11 is formed.

次に、図12に示す把持形態では、親指部3の先端部位と操作指部4の先端部位とで把持対象物100をつまんで把持している。このような把持状態を形成するためには、例えば、第1アクチュエータ30により親指部3を第2把持位置に移動させるとともに、第2アクチュエータ35により親指部3をハンド本体部2から離間させる。そして、親指部3と操作指部4との間の把持空間に把持対象物100を位置させ、第2アクチュエータ35
により親指部3をハンド本体部2に近接させるとともに、第3アクチュエータ45及び第4アクチュエータ40により操作指部4の先端部位が親指部3の先端部位に重なるように折り曲げ動作が行われる。この結果、親指部3の先端部位と操作指部4の先端部位との間に把持対象物100が挟まれ、図12に示す把持状態が形成される。
Next, in the gripping form shown in FIG. 12, the gripping target 100 is pinched and gripped by the tip part of the thumb part 3 and the tip part of the operating finger part 4. In order to form such a grasped state, for example, the thumb portion 3 is moved to the second grasp position by the first actuator 30, and the thumb portion 3 is separated from the hand body portion 2 by the second actuator 35. Then, the gripping target 100 is positioned in the gripping space between the thumb portion 3 and the operating finger portion 4, and the second actuator 35
Thus, the thumb portion 3 is brought close to the hand main body portion 2, and the third actuator 45 and the fourth actuator 40 perform the bending operation so that the tip portion of the operating finger portion 4 overlaps the tip portion of the thumb portion 3. As a result, the grasped object 100 is sandwiched between the tip portion of the thumb portion 3 and the tip portion of the operating finger portion 4, and the grasped state shown in FIG. 12 is formed.

この他、把持対象物100が比較的太い場合等には、補助指部5の各指構成を適宜折り曲げることで、把持対象物100を安定的に支持するようにしてもよい。   In addition, when the grasped object 100 is relatively thick, the graspable object 100 may be stably supported by appropriately bending each finger configuration of the auxiliary finger section 5.

このように本発明に係るハンド機構1では、親指部3に旋回動作と折り曲げ動作の2つの自由度が付与され、操作指部4には折り曲げ動作に関し2つの自由度が付与され、補助指部5には折り曲げ動作に関し1つの自由度が付与されている。これらの自由度は、ハンド機構1による把持動作を人間の把持動作により近似させるために必要な各指部の自由度である。このような自由度の設定を各指部に行うことで、最小限の構成でハンド機構1において人間の把持動作により近似させた好適な把持動作が実現され、以てハンド機構1の小型化も図ることが可能となる。   As described above, in the hand mechanism 1 according to the present invention, the thumb portion 3 is provided with two degrees of freedom of the turning operation and the bending operation, and the operating finger portion 4 is provided with the two degrees of freedom regarding the bending operation. 5 has one degree of freedom regarding the bending operation. These degrees of freedom are the degrees of freedom of each finger portion required to approximate the gripping operation by the hand mechanism 1 to the gripping operation of a human. By setting such a degree of freedom for each finger portion, it is possible to realize a suitable gripping operation that is closer to a human gripping operation in the hand mechanism 1 with a minimum configuration, and thus to reduce the size of the hand mechanism 1. It is possible to plan.

1・・・ハンド機構、2・・・ハンド本体部、3・・・親指部、3a・・・把持面、3b・・・突起部、3c・・・筐体、4・・・操作指部、5・・・補助指部、10・・・ドライバ配置部、30・・・第1アクチュエータ、35・・・第2アクチュエータ、45・・・第3アクチュエータ、40・・・第4アクチュエータ、50・・・第5アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hand mechanism, 2 ... Hand main body part, 3 ... Thumb part, 3a ... Gripping surface, 3b ... Projection part, 3c ... Housing, 4 ... Operation finger part 5 ... Auxiliary finger portion, 10 ... Driver placement portion, 30 ... First actuator, 35 ... Second actuator, 45 ... Third actuator, 40 ... Fourth actuator, 50 ... Fifth actuator

Claims (7)

複数の指部により把持対象物を把持可能に構成されたハンド機構であって、
前記把持対象物を第1把持状態で把持する場合に該把持対象物を支持可能な第1の支持部と、該第1の支持部とは異なる支持部であって該把持対象物を第2把持状態で把持する場合に該把持対象物を支持可能な第2の支持部とを有するハンド本体部と、
前記ハンド本体部に取り付けられ、第1アクチュエータにより前記第1把持状態での把持位置と前記第2把持状態での把持位置との間で親指部を該ハンド本体部周りに旋回させる第1駆動伝達部と、第2アクチュエータにより該親指部を該ハンド本体部に対して折り曲げる第2駆動伝達部とを有する親指部と、
前記ハンド本体部に取り付けられ、第3アクチュエータにより操作指部を該ハンド本体部に対して折り曲げる第3駆動伝達部と、該操作指部において該第3駆動伝達部より先端側に位置する第4駆動伝達部であって、第4アクチュエータにより、該第4駆動伝達部より先端側の該操作指部の一部を、該第4駆動伝達部より基端側の該操作指部の一部に対して折り曲げる第4駆動伝達部とを有する操作指部と、
前記ハンド本体部に取り付けられ、第5アクチュエータにより補助指部を該ハンド本体部に対して折り曲げる第5駆動伝達部を有する補助指部と、
を備える、ハンド機構。
A hand mechanism configured to be capable of gripping an object to be gripped by a plurality of fingers,
A first support part capable of supporting the gripping target when gripping the gripping target in the first gripping state, and a second supporting part different from the first supporting part. A hand body part having a second support part capable of supporting the object to be gripped when gripping in a gripping state;
A first drive transmission that is attached to the hand body portion and that pivots a thumb portion around the hand body portion between a holding position in the first holding state and a holding position in the second holding state by a first actuator. And a thumb portion having a second drive transmission portion that bends the thumb portion with respect to the hand body portion by a second actuator,
A third drive transmission portion that is attached to the hand body portion and that bends the operating finger portion with respect to the hand body portion by a third actuator, and a fourth drive transmission portion that is located on the tip side of the third drive transmission portion in the operating finger portion. A part of the operation finger portion on the tip side of the fourth drive transmission portion is moved to a part of the operation finger portion on the base end side of the fourth drive transmission portion by the fourth actuator. An operation finger portion having a fourth drive transmission portion that is bent with respect to each other;
An auxiliary finger portion that is attached to the hand body portion and has a fifth drive transmission portion that bends the auxiliary finger portion with respect to the hand body portion by a fifth actuator;
A hand mechanism.
前記第1の支持部は、前記ハンド本体部の正面部位に位置する正面支持部であり、
前記第2の支持部は、前記ハンド本体部の側面部位に位置する側面支持部である、
請求項1に記載のハンド機構。
The first support part is a front support part located at a front part of the hand body part,
The second support portion is a side surface support portion located at a side surface portion of the hand body portion,
The hand mechanism according to claim 1.
前記ハンド本体部において前記正面支持部と干渉しない部位に、前記第1アクチュエータ、前記第3アクチュエータ、前記第4アクチュエータ、前記第5アクチュエータが配置され、
前記第3アクチュエータ及び前記第4アクチュエータはそれぞれ直動アクチュエータであり、それぞれの出力軸が第1操作指用リンク機構及び第2操作指用リンク機構を介して前記操作指部に連結され、
前記第5アクチュエータは直動アクチュエータであり、その出力軸が補助指用リンク機構を介して前記補助指部に連結され、
前記第1アクチュエータは直動アクチュエータであり、その出力軸が親指用リンク機構を介して前記親指部に連結されるとともに、該第1アクチュエータは、前記ハンド本体部において前記第3アクチュエータ、前記第4アクチュエータ及び前記第5アクチュエータより該ハンド本体部の基端側に配置される、
請求項2に記載のハンド機構。
The first actuator, the third actuator, the fourth actuator, and the fifth actuator are arranged in a portion of the hand body portion that does not interfere with the front support portion,
Each of the third actuator and the fourth actuator is a linear actuator, and each output shaft is connected to the operating finger portion via a first operating finger link mechanism and a second operating finger link mechanism,
The fifth actuator is a linear actuator, the output shaft of which is connected to the auxiliary finger portion via an auxiliary finger link mechanism,
The first actuator is a linear actuator, and its output shaft is connected to the thumb portion via a thumb link mechanism, and the first actuator includes the third actuator and the fourth actuator in the hand body portion. Disposed on the base end side of the hand body portion with respect to the actuator and the fifth actuator,
The hand mechanism according to claim 2.
前記第2アクチュエータは、前記親指部の筐体内に配置される、
請求項3に記載のハンド機構。
The second actuator is disposed within the casing of the thumb portion,
The hand mechanism according to claim 3.
前記第2アクチュエータにより前記親指部が前記第2駆動伝達部を中心に駆動される場合に該親指部と前記ハンド本体部の前記側面支持部との間に形成される把持空間に対して、該親指部から飛び出して形成される突起部が、該親指部に設けられ、
前記突起部は、前記把持空間に面した把持面を有する、
請求項4に記載のハンド機構。
When the thumb portion is driven around the second drive transmission portion by the second actuator, the grip space formed between the thumb portion and the side surface support portion of the hand body portion is A protrusion formed by protruding from the thumb is provided on the thumb,
The protrusion has a gripping surface facing the gripping space,
The hand mechanism according to claim 4.
前記第2アクチュエータにより前記親指部が前記第2駆動伝達部を中心に駆動されることで、前記把持空間が縮小した状態で該親指部の前記突起部が該ハンド本体部の内部に収容されるように構成される、
請求項5に記載のハンド機構。
The thumb portion is driven around the second drive transmission portion by the second actuator, so that the protrusion portion of the thumb portion is housed inside the hand body portion in a state where the gripping space is reduced. Configured as
The hand mechanism according to claim 5.
前記ハンド本体部の背面部位に、前記第1アクチュエータ、前記第3アクチュエータ、前記第4アクチュエータ、前記第5アクチュエータのそれぞれの駆動ドライバが配置されるドライバ配置部が設けられ、
前記第2アクチュエータの駆動ドライバは、前記親指部の筐体内に配置される、
請求項4から請求項6の何れか1項に記載のハンド機構。
A driver placement section is provided at the back surface of the hand body section, in which drive drivers for the first actuator, the third actuator, the fourth actuator, and the fifth actuator are placed.
The drive driver of the second actuator is disposed in the casing of the thumb portion,
The hand mechanism according to any one of claims 4 to 6.
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