JP7021800B1 - ロボットハンド及びロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量且つ安価で胴部等の外形を形成でき、衝撃から身を守ることができるロボットを提供する。【解決手段】 少なくとも胴部を有し、動くことができるロボットであって、前記胴部は、背骨部材を有し、前記背骨部材を囲うように配設される弾性を有する線材により外形が形成されるロボット。【選択図】図２１

Description

本発明は、ロボットハンド及びロボットに関する。

対象物を掴む装置として、例えば、駆動機構を備えるグリッパ機構が提案されている（特許文献１を参照）。当該グリッパ機構は、押圧部材として、変位部材の変位に連動して互いに接近及び離間して開閉することでワークを把持する一組の把持部材を有するグリッパ部を備える（請求項３を参照）。また、人型ロボットとして、胴体等の外側を鋳物などのフレームで形成するものがある（引用文献２を参照）。また、いわゆるペット型ロボットや家族型ロボットで樹脂製のフレームで外形を形成するものがある。

特開２００９－１２５８５１号公報 特開２００５－１６１４１３号公報

上記特許文献１に記載のグリッパ機構は、対象物の形状や大きさによっては汎用的に把持できない場合がある。また、対象物が柔らかい場合は、対象物を傷つけるおそれがある。上記特許文献２に記載の人型ロボットは、胴体の外側フレームが従来のものより軽量化でき、脱着性や剛性を確保できるものの、構造が複雑で、コストがかかる。上記いわゆるペット型ロボットや家族型ロボットは、外形を形成する樹脂製のフレームが衝撃を受けると破損する恐れがある。

本発明の一方面は、上記課題の少なくとも一つを解決するためのもので、汎用的に使用でき、対象物に応じて変形し、対象物を傷つけにくいロボットハンド及びロボットを提供することを目的とする。また、本発明の一方面は、上記課題の少なくとも一つを解決するためのもので、軽量且つ安価で頭部、上肢部、胴部、下肢部等の外形を形成でき、衝撃から身を守ることができるロボットを提供することを目的とする。

上述した少なくとも１つの課題を解決するために、本発明に係るロボットは、少なくとも胴部を有し、動くことができるロボットであって、前記胴部は、背骨部材を有し、前記背骨部材を囲うように配設される弾性を有する線材により外形が形成される。

また、前記胴部は、複数のループ状の前記線材により外形が形成されてもよい。

また、前記背骨部材の腹側を囲う前記線材とその反対側である背側を囲う前記線材とが異なる線材であってもよい。

また、前記胴部は、一又は二以上の螺旋状の前記線材により外形が形成されてもよい。

また、上肢部と下肢部とを有し、前記上肢部及び前記下肢部は、弾性を有するループ状の線材により外形が形成されてもよい。

また、前記上肢部及び前記下肢部は、複数の前記線材を所定間隔で配列してなる線材群により外形が形成されてもよい。

また、前記上肢部及び前記下肢部の一方または双方における前記線材は、ループ形状が前記上肢部及び前記下肢部の一方または双方が有する骨部材の延在方向に沿って配設されてもよい。

また、前記線材は、着脱可能に配設されてもよい。

また、頭部を有し、前記頭部は、弾性を有する線材により外形が形成されてもよい。

また、前記頭部の顔部は、２以上の部分に分離可能になっていてもよい。また、前記外形を覆う表皮部を有してもよい。また、前記線材には、変位センサが設けられてもよい。

本発明の一方面によれば、汎用的に使用でき、対象物に応じて変形し、対象物を傷つけにくいロボットハンド及びロボットを提供することができる。本発明の一方面によれば、軽量且つ安価で頭部、上肢部、胴部、下肢部等の外形を形成でき、衝撃から身を守ることができるロボットを提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係るロボットハンドの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図で、図２の指部の一部拡大図である。 指部の線材群を説明するための模式図である。 指部の線材群を説明するための模式図である。 指部の線材群を説明するための模式図である。 指部の線材の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の線材群の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の線材群の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の線材群の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図で、図２の指部の一部拡大図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図で、図２の一部拡大図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの根基部の一例を示す図で、図２の一部拡大図である。 ロボットハンドの指部の他の例を示す図である。 発明の一実施形態に係るロボットハンドの手基部の一例を示す図で、図１の一部拡大図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図である。 図１７の指部の屈伸動作の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの一例を示す図である。 図２１のロボットの他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンド及びその指部の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンド及びその指部の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンド及びその指部の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンド及びその指部の一例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドを示す図である。 図２７の一部拡大図である。 図２７のロボットハンドの他の例である。 本発明の一実施形態に係るロボットの一例を示す図である。 指部の使用状態を説明するための図である。 指部の使用状態を説明するための図である。 指部の使用状態を説明するための図である。 指部の使用状態を説明するための図である。 第１指節部における線材群の他の例を示す図である。 第１指節部における線材群の他の例を示す図である。 第１指節部における線材群の他の例を示す図である。 第１指節部における線材群の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の補強部の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図で、（ａ）は取付後、（ｂ）は取付け前を示す図である。 図４１の線材止め部の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図で、（ａ）は取付け後、（ｂ）は取付け前を示す図である。 図４３の線材止め部の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図で、（ａ）は取付け前の受け部、（ｂ）は取付け後、（ｃ）は線材を曲げた例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＡＡ線断面の例である。 図４８の線材止め部の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材のループ形状を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材のループ形状を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材のループ形状を示す図である。 本発明の一実施形態に係る線材のループ形状を示す図である。 図２１のロボットの他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るロボットの一例を示す図である。 図５８のＡＡ線端面図である。 図５８のロボットの他の例を示す図である。 図５８のロボットの他の例を示す図である。

以下に本発明の実施形態の例を図面を用いて説明する。なお、下記実施形態において共通する構成要素については、前出の符号と同様な符号を付し説明を省略することがある。また、構成要素等の形状、位置関係等に言及する場合は、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。

＜ロボットハンド＞
図１は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの一例を示す図である。ここでは、ロボットは、産業用ロボット（ロボットマニピュレータ、ロボットアーム）及び非産業用ロボット（サービスロボット）を含む。本実施形態では、主として人型ロボットを例に説明するが、それ以外のロボットにも適用できる。

ロボットハンド（以下では「ハンド」とも略称する）２０は、ロボットの前腕部９３０の先端部に取り付けられ、指部同士の間で対象物を掴む。ハンド２０は、２以上の指部２００と、２以上の指部と対応する根基部２４０と、根基部と接続する手基部２５０と、ハンドをロボットの先端部に取り付ける取付部２６０とを含む。以下の説明では、ハンド２０において対象物を掴む側を腹側、反対側を背側とする。背腹方向（掴み方向）は、指部の延在方向と略直交する。また、ハンド２０において、指の延在方向（前後方向）及び背腹方向（掴み方向）と直交する方向を左右方向とする。

２以上の指部は、２組に分けて配置される。一例として、図示のように、第１指部２００ａからなる一組と、第２指部２００ｂ、第３指部２００ｃ、第４指部２００ｄ及び第５指部２００ｅからなる他組とが対向して配置される。一組の第１指部２００ａと他組の少なくとも１つの指部とが一方が他方に対して、または互いに、接近・離開することでハンド２０が開閉して対象物を掴む。指部の数は、一組の指部の数が２本以上でもよいし、他組の指部の数が４本以下でもよく、適宜設定できる。

第１指部２００ａは、第１指節部２１０ａ、第２指節部２２０ａ及び第３指節部２３０ａの３つの指節部を含む（第２指部２００ｂ等も同様である）。根基部２４０ａは指節部の延在方向と同方向に延在し、第３指節部２３０ａと後述の関節部を介して接続する（根基部２４０ｂ等も同様である）。手基部２５０は延在方向が根基部の延在方向と略直交し、各根基部２４０と後述の関節部を介して接続する。

ハンド２０において、第２指部を例に説明すると、指節部（２１０ｂ、２２０ｂ及び２３０ｂ）は人の手の指骨及びその周辺組織に相当し、根基部２４０ｂは中手骨及びその周辺組織に相当し、手基部２５０ｂは手根骨及びその周辺の組織に相当する。ハンド２０は、指節部２１０ｂの先端に爪のように先端爪２０３ｂが設けられてもよい。先端爪２０３ｂは、一例として、例えばシリコン樹脂などでブロック状に形成される。

ハンド２０は、指節部同士、指節部と根基部、根基部と手基部を接続する接続部として関節部３００を有する。関節部３００は、一例として、図示の矢印方向に回転でき、これによって、上記指節部等が回転し、ハンド２０が屈伸して物を掴んだり握ったりする。関節部の構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で従来技術が適宜用いられてよい。

一例として、ハンド２０における関節部の駆動にはワイヤ等の腱部材で駆動（例えば、引っ張るなど）する腱駆動機構（ワイヤ駆動機構、ケーブル駆動機構）が用いられる。腱駆動機構は、腱部材を一方から駆動する（例えば引っ張るなど）ものでもよいし、両方から駆動するものでもよい。また、それぞれを連動して駆動するものでも良い。他の例として、ハンド２０における関節部はモータ（例えば、サーボモータやステッピングモータ、モータと歯車の組合せ等）で駆動される。

＜ロボットハンドの指部＞
図２は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図である。図示の指部２００は、一例として、図１に示すハンド２０に用いられる。一例として、図示の指部２００は図１のような人型ロボットハンド以外のロボットハンドに用いられる。以下では、ハンド２０の第２指部２００ｂとして説明する（ハンド２０の他の指部も同様に構成できる）。

図２に示すように、指部２００ｂは、指骨部材を有する。より具体的には、前端で第１指関節部３１０ｂと接続し、後端で第２指関節部３２０ｂと接続する第２指骨部材５２０ｂと、前端で第２指関節部３２０ｂと接続し、後端で第３指関節部３３０ｂと接続する第３指骨部材５３０ｂとを有する。指部２００ｂは、図１に示すように、前端で先端爪２０３ｂと接続し、後端で第１指関節部３１０ｂと接続する第１指骨部材を有してもよい。

指骨部材には、バネ性を有する太いワイヤや板材、またはバネ性を有しない鋼材等が用いられる。指骨部材の太さ（多角形では対面幅）は、例えば、下限は１．５ｍｍ、好ましくは１．６ｍｍ、より好ましくは１．８ｍｍである。上限は１０ｍｍ、好ましくは８．０ｍｍ、より好ましくは６．０ｍｍである。なお、図示の指骨部材は、２本のワイヤから構成されるが、１本でもよいし、３本以上でもよい。

第１指関節部３１０ｂ、第２指関節部３２０ｂ及び第３指関節部３３０ｂは、略円柱状の外形を有し、軸方向が指部の延在方向と直交する。

一例として、各指関節部は、軸部及び軸受を有し、軸部の回転に伴って指節部が軸部の周りを回転し、指部が屈伸可能となっている。

一例として、第１指関節部３１０ｂの前端に第１指腱部材６１０ｂの前端が固定され、第２指関節部３２０ｂの前端に第２指腱部材６２０ｂの前端が固定され、第３指関節部３３０ｂの前端に第３指腱部材６３０ｂの前端が固定される。各軸部は、各指腱部材が引かれる方向に回転し、これによって指部が屈伸する。好ましくは、各関節部には指節部が屈伸後初期状態に戻れるように図示しないバネ等の復帰機構が設けられ、腱部材が緩むことで指節部が初期状態に戻れるようになっている。

一例として、各指骨部材はバネ性を有し、指腱部材が引かれることで、指骨部材が引かれる方向に曲がり、指腱部材が緩むと元の状態に戻るようになっている。単純な構造として、軸部が回転せず、各指骨部材がバネ性を有し、指腱部材が引かれることで、指骨部材が変形し、これによって指節部が屈伸するようになっていてもよい。

すなわち、前述の指関節部の少なくとも一部は、屈伸機能を有しない単なる接続部として構成されてもよい。また、指節部同士の間には屈伸機能を有する指関節部を設けず、第３指節部と根基部との間にのみ関節部を設けてもよい。その場合、その先の指節部の指骨部材は腹側に凹状に湾曲した形状でもよく、その周りの後述の線材群もその湾曲形状に応じた形状でもよい。

指部２００は、複数の線材４（第１線材）を含んでその外形が形成される。線材４は、弾性を有し、好適には断面が丸い金属線材、例えばステンレス鋼線や、ピアノ線、真鍮線、貴金属線、貴金属メッキ線、チタン線などのワイヤからなる。ただし、これに限らず、断面４角形、６角形等の断面多角形の線材が用いられてもよい。線材の太さ（多角形では対面幅）は、例えば、下限は０．２ｍｍ、好ましくは０．２５ｍｍ、より好ましくは０．３ｍｍである。上限は５．０ｍｍ、好ましくは４．０ｍｍ、より好ましくは３．２ｍｍである。

線材４は、前述線材の表面がナイロン、シリコン、テフロン等で被覆される、またはメッキ等が施されることで被覆層を有するものでもよい。線材４は、さらには、ナイロンなどのプラスチック樹脂（カーボンファイバー、ケブラー（登録商標）などを含有するものを含む）などの材料で形作られてもよい。また、撚り線、線や線の束に金属線等を巻き付けた（例えば、ギターの弦のような）構造の線などでもよい。また、両端部分で太く、中央部に向かって太さを徐々に細くされたものでもよい。なお、以下の説明で「ワイヤ」や「線材」として言及したとしても、ワイヤに限定する意味ではなく、任意の公知の好適な弾性線材であり得る。
さらに、その上に、ゴムやプラスチック樹脂などでの滑り止めや保護材が形成されても良い。

線材４は、ループ形状を有する。より具体的には、１本の線材を、一端（端部）から出発して、略中央で折り返して、他端（端部）が一端と並ぶ位置に戻る形状である。ここでは、ループは、閉じていないループ形状、例えば略Ｕ字状、Ｃ字状等である。ロボットハンドは、指部の少なくとも一の指節部が、複数のループ状の弾性を有する線材を所定間隔で配列してなる線材群により外形が形成される。言い換えれば、少なくとも一の指節部は、ワイヤで外形ないし外殻、表層部、表皮が形成される。一例として、図示のように、指部が二以上の指節部を有し、二以上の指節部における線材群が互いに異なる。好ましくは、線材群は背側、腹側、左側及び右側の少なくとも一方に凸の凸形状に構成される。

＜指部の線材群（第１型線材群）＞
図３は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図で、図２の一部拡大図である。図４～図６は指部の線材群を説明するための模式図である。図７は線材の他の例を示す図である。

図３に示すように、第１指節部２１０ｂは、線材群４０によりその外形が形成される。線材群４０は、ループ状の弾性を有する線材を複数含み、少なくとも一部が撓むことができる。線材群４０は、一例として、線材の長さないしループの大小が異なる線材４０１Ａ、線材４０２Ａ及び線材４０３Ａの３本の線材からなる一組（第１組）と、線材の長さないしループの大小が異なる線材４０１Ｂ、線材４０２Ｂ及び線材４０３Ｂからなる他組（第２組）との２組の線材が、腹側と背側で対向して構成される第１型線材群４１である。第１組及び第２組における各線材同士の間には線材の線径（線材の厚みまたは幅）以上の隙間を有する。各線材は、両端部が関節部３１０ｂに受け止められ、固定される。線材を固定する線材止め部（線材固定構造）の詳細は後述する。

線材群４１の各線材は、略Ｕ字形状又は略Ｃ字形状のループ形状を有する。各線材は、一続きの線材で、中央部である先端４００１と、関節部から延出する部分である基端４００３と、先端４００１と基端４００３との間に延在する肢４００２とを有する。言い換えれば、関節部から延出した両基端４００３が両肢４００２に移行し、先端４００１が左右側で肢４００２に移行している。線材が略Ｕ字形状である場合は、先端４００１から両肢４００２に移行する部分にそれぞれ角部４００４（第１角部）が形成される。また、基端４００３から両肢４００２に移行する部分にそれぞれ角部４００５（第２角部）が形成されてもよい。線材群の各線材の両端部は、関節部（接続部）に末端が露出しないように固定される。基端４００３は、端部における末端以外の部分であって関節部（接続部）から露出している部分で、末端よりも中央部側の部分である。

２組の線材は、第１組（腹側）が、背側から腹側に向けて、ループが最も大きい最大線材４０１Ａ、次に大きい第２大線材４０２Ａ、最も小さい最小線材４０３Ａの順に配置され、腹側に凸状となり、他組に対して凹状となって、内側空間を有する。第２組（背側）は、これと対称に配置され、腹側から背側に向けて、ループが最も大きい最大線材４０１Ｂ、次に大きい第２大線材４０２Ｂ、最も小さい最小線材４０３Ｂの順に配置され、背側に凸状となり、他組に対して凹状となって、内側空間を有する。好ましくは、線材群４１の各線材は、Ｕ字形状ないしＣ字形状が背腹方向に直交する面に略含まれるようになっている。各線材同士の間には線材の線径（線材の厚みまたは幅）以上の隙間を有する。凸形状の底部に配置（配列）される最大線材４０１Ａと４０１Ｂとの間の隙間は、他の隣接線材同士の間の隙間と大きく変わらない。そのため、線材群４１は、筒状（より具体的には、例えば、中央の断面積が大きく前後端に向かって断面積が漸次小さくなる略丸筒状ないし楕円筒状）をなし、立体的に構成される。

このように構成することで、線材群４１は、背・腹・左・右側に凸の凸形状となる。言い換えれば、腹側では線材４０１Ａ、４０２Ａ、４０３Ａの両肢４００２及び先端４００１で凸曲面を構成し、背側では線材４０１Ｂ、４０２Ｂ、４０３Ｂの両肢４００２及び先端４００１で凸曲面を構成し、左側及び右側ではそれぞれ、４０１Ａ、４０２Ａ、４０３Ａの一方の肢及び４０１Ｂ、４０２Ｂ、４０３Ｂの一方の肢で凸曲面を構成し、共通の内部空間を有する。言い換えれば、第１指節部２１０ｂは、図示の仮想線で示めすように、線材群４１により略筒状のフレーム２０４を備える。本実施形態の指節部は、３６０度の全方向からの押圧に対して撓むとともに、共同して衝撃を低減したり、物を掴んだりすることができる。

第１指節部２１０には、好ましくは、変位センサ２０１が設けられる。変位センサ２０１は、線材群４１０ｂの一部の線材に取り付けられ、例えばループの基端や先端に取り付けられる。変位センサ２０１は、一例として、例えば、ひずみゲージである。他の例として、例えば、力学センサである。図示のように、２以上のセンサを、先端と基端など複数の位置に取り付けてもよい。変位センサにより線材の動きを検出し、検出された値に基づき指節部の動作を制御できる。または、変位センサは、例えば、ワイヤのゆがみを検出するゆがみセンサ、物に当たったときの圧を検出する圧力センサ、変動を検出する加速度センサ、傾き等を検出するジャイロセンサなどであってもよい。近接する物を検出する赤外線センサ、距離センサでもよい。
より具体的には、変位センサは、例えば、線材の曲がりやねじれを検出するセンサである。例えば、圧力がかかると抵抗値が変化する感圧センサを用いることができる。変位センサは、繊維状に形成され、線材と一体に設けることができる。変位センサは、ループ状の線材の全体に設けても良いし、曲がりが発生しやすい部位（例えば、根本、中央部など）、外部の物と接触し易い部位（指先、外側など）に設けても良い。変位センサは、１本の線材に対して、複数配置して、各部位の変位を検出できるようにしてもよい。変位センサは、線材の位置の変位を検出する光（レーザーなど）を用いた変位センサであってもよい。
センサを用いて対象物の軟らかさ、重さ、角度等を検知して、制御部（内蔵のマイコンや遠隔操作用の制御ＰＣ等）によりロボットハンドの動作を制御し、対象物に応じて動くようにすることができる。例えば、停止したり、向きを変えたり、違う方向に動いたり、捉えたり、包み込んだりすることができる。

図４に背側の一例を示すと、塊状の物（対象物）Ｏが指節部に当ると、まず、物Ｏに最も近位の最近位線材（最小線材）４０３Ｂが負荷を受け、撓む。次に、物Ｏに２番目に近位の第２近位線材（第２大線材）４０２Ｂが負荷を受け、撓む。次に、物Ｏに最も遠位の最遠位線材（最大線材）４０１Ｂが負荷を受け、撓む。図示のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅのように、指節部において負荷を受ける線材が順次増える、または入れ替わる。

各線材のループ（Ｕ字形状ないしＣ字形状）の先端４００１は、物Ｏを保持し、負荷を支える支え部となる。

図５では、物Ｏが線材群に当たってから離れるまでの流れの一例を、背側（線材４０１Ｂ、４０２Ｂ、４０３Ｂ）を例に説明する。各線材はループ形状が指部の延在方向に延びるように配列され、線材同士の間に指部の延在方向に延びる隙間を有する。

（１）物Ｏが線材群に接近しているものの、まだ当たってない状態では、物Ｏと最も近位の背側に最小線材４０３Ｂが、物Ｏと最も離れている腹側に最大線材４０１Ｂが、その間に第２大線材４０２Ｂがあり、互いに線材の線径（厚み）以上の隙間を有し、層をなすように配置されている。各線材は、一例として、図示のように側面視略円弧状で、背側に凸状となっている。

（２）物Ｏが線材群に接近し、線材群に当たり始めた状態では、まず、物Ｏは最小線材（最近位線材）４０３Ｂの肢に当る。そうすると、最小線材４０３Ｂが腹側に撓み、隣接の第２大線材（第２近位線材）４０２Ｂに接近する。

（３）物Ｏの全負荷が線材群にかかった状態では、最小線材４０３Ｂが更に腹側に撓んで最小線材４０３Ｂの肢から先端に亘る部分が第２大線材４０２Ｂのループの内部に入り込む。そうすると、第２大線材４０２Ｂも物Ｏと当接して負荷を受けて、最小線材４０３Ｂ及び第２大線材４０２Ｂの２本の線材が物Ｏと当接し、これを支えるようになる。また、物Ｏの負荷によっては、第２大線材４０２Ｂも腹側に撓み、隣接の最大線材４０１Ｂに接近する。

（４）最小線材４０３Ｂ及び第２大線材４０２Ｂが更に腹側に撓んで最大線材４０１Ｂのループの内部に入り込む。そうすると、最大線材４０１Ｂも物Ｏと当接して負荷を受ける。これにより、最小線材４０３Ｂ、第２大線材４０２Ｂ及び最大線材４０１Ｂの３本の線材が物Ｏを支えるようになる。

一方、物Ｏは、線材の反力を受けながら、肢に沿って前方に滑り移動する。そうすると、最小線材４０３Ｂの先端が物Ｏを支え、前方で物Ｏの移動を阻む。

（５）物Ｏが最小線材４０３Ｂの先端を乗り越えると、第２大線材４０２Ｂの先端が物Ｏを支え、前方で物Ｏの移動を阻み、最小線材４０３Ｂは負荷から解放され、元の状態に戻る。これにより、第２大線材４０２Ｂ及び最大線材４０１Ｂの２本の線材が物Ｏを支えるようになる。

（６）物Ｏが第２大線材４０２Ｂの先端を乗り越えると、最大線材４０１Ｂの先端が物Ｏを支え、前方で物Ｏの移動を阻み、第２大線材４０２Ｂは負荷から解放される。ここで、最大線材４０１Ｂの先端のみで支えるため、最大線材４０１Ｂが大きく撓む。

（７）物Ｏが最大線材４０１Ｂの先端を乗り越えると、最大線材４０１Ｂが負荷から解放され、物Ｏは線材群から離れる。

このように、線材群は、物Ｏに当たっても撓みながら物Ｏが離れるまでその負荷を支えるので、内側に配置される骨部材や腱部材などを保護できる。また、物Ｏに優しく接触するので、物Ｏに当たっても、傷つけずにすむ。

一方、指節部の線材群で物Ｏを掴む場合は、腹側（線材４０１Ａ、４０２Ａ、４０３Ａ）で物Ｏを掴むことになる。

この場合、初期状態において、対向する一対の指部の指節部同士における線材群４１同士は、互いに接近して、相手方に最も近位の最近位線材（最小線材）同士が当接する状態から、最近位線材同士が当接し且つ相手方に２番目に近位の第２近位線材（第２大線材）同士が当接する状態に切り替えることができる。この場合、各線材群４１では最近位線材が第２近位線材のループ内に入り込む。さらに、最近位線材同士が当接し、第２近位線材同士が当接し、且つ相手方に最も遠位の最遠位線材（最大線材）同士が当接する状態に切り替えることができる。この場合、各線材群４１では最近位線材及び第２近位線材が最遠位線材のループ内に入り込む。

また、使用状態において、対象物Ｏを掴む場合は以下のように作用する。

（１）線材群が物Ｏに接近しているものの、まだ掴んでいない状態では、物Ｏに最も近位の最小線材（最近位線材）４０３Ａが、物Ｏに最も離れている背側に最大線材（最遠位線材）４０１Ａが、その間に第２大線材（第２近位線材）４０２Ａがある。３つの線材は、隣接の線材の間に指部の延在方向に延びる線材の線径（厚み）以上の隙間を有し、層をなすように配置されている。各線材は、一例として、側面視略円弧状で、腹側に向かって凸状となっている。

（２）線材群が物Ｏにさらに接近し、物Ｏを掴む場合は、まず、最小線材４０３Ａの肢が物Ｏに当る。そうすると、最小線材４０３Ａが背側に撓んで隣接の第２大線材４０２Ａに接近しながら、他方の指節部の最小線材と共同して物Ｏを掴み上げる。

（３）（２）で物Ｏを掴み上げられず、最小線材４０３Ａが更に背側に撓んで肢から先端に亘る部分が第２大線材４０２Ａのループの内部に入り込むと、第２大線材４０２Ａも物Ｏと当接し、最小線材４０３Ａ及び第２大線材４０２Ａの両方が、他方の指節部の線材と共同して物Ｏに当接し、これを掴み上げる。

（４）（３）で物Ｏを掴み上げられず、最小線材４０３Ａ及び第２大線材４０２Ａが更に背側に撓んで最大線材４０１Ａのループの内部に入り込むと、最大線材４０１Ａも物Ｏと当接し、最小線材４０３Ａ、第２大線材４０２Ａ及び最大線材４０１Ａの三者が、他方の指節部の線材と共同して物Ｏを掴み上げる。

このように、線材群は、撓みながら物Ｏに当接する線材を順次増やし、物Ｏに適した力で掴み上げることができる。

また、図６に示すように線材群４１０ｂの腹側が物Ｏに当接する際、先端４００１は、まるで人の指先の指紋のように、物Ｏを支え、前方で物Ｏの移動を阻む機能を有する。

このように、線材群４１は、少なくとも一部が撓むことで、物Ｏに適した力で掴み上げることができ、物Ｏに優しく接触できるとともに、物Ｏを掴む際に滑り止め効果を有する。なお、前述のように、線材群４１を構成する線材に柔らかい素材の被覆層を設ければ、物Ｏにより優しく接触できる。

また、指節部の外形を線材群で形成することで、指部の軽量化が図れる。また、隙間が多く空気抵抗が少なくなる。さらに、加工しやすく製造しやすい。例えば、外形の型が不要で、ワイヤを曲げるだけでよい。最初から表面が滑らかなワイヤを用いて製造すればよく、表層にバリが生じにくい。

図７（ａ）に示すように、線材４のループ先端に一又は複数の凹部（または凸部）４０２５を設けて、波状に凹凸する滑止部を設けてもよい。図示の凹部４０２５の凹み度合い（凸部の場合は突出度合い）は線材４の線径より大きいが、小さくてもよい。これにより、物Ｏが小さいものや形の安定しないものであっても対応しやすくなる。

図７（ｂ）に示すように、線材４のループ先端に１または２以上の補強部４０２６を設けてもよい。補強部４０２６は、一例として、図示のように、ループの先端よりも後方に前方に凸の円弧状に設けられる。すなわち、Ｕ字状の線材４の内側に、Ｕ字状の線材を両端で結合して補強部４０２６とする。補強部４０２６には、線材４と同様な線材が用いられてもよい。補強部４０２６の線材４への固定は、溶着や接着、固定部材による固定など既知の手法が適宜用いられてよい。

これらにより、対象物Ｏが小さいものや形の安定しないものであっても対応しやすくなる。また、先端付近の弾性を強めることができるとともに、１本の線材に対して段差を設けて、まるで指紋の密度を増やすように、さらに、物Ｏを確実に掴むことができる。

＜指部の線材群（第２型線材群）＞
図８は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の線材群の他の例を示す図である。以下では、主として前述線材群と異なる点を説明する。

ここでは、線材群４０は、大小異なる略Ｕ字状（又はＣ字状）のループを有する線材４０１Ｃ、４０２Ｃ、４０３Ｃからなる第１組が左側に配置され、大小異なるＵ字状（又はＣ字状）のループを有する線材４０１Ｄ、４０２Ｄ、４０３Ｄからなる第２組が右側に配置されて、全体として略筒状に形成される第２型線材群４２である。第１組及び第２組の３つの線材は、隣接の線材の間に指部の延在方向に延びる線材の線径（厚み）以上の隙間を有し、層をなすように配置されている。好ましくは、線材群４２の各線材は、Ｕ字形状ないしＣ字形状が背腹方向に平行する面に略含まれるようになっている。線材群４２の各線材は、肢４００２が屈曲されて例えば基端に近い位置に角部（第５角部）４０１１が形成されてもよい。

線材群４２は、背・腹・左・右側に凸の凸形状である。言い換えれば、線材群４２は、左側では線材４０１Ｃ、４０２Ｃ、４０３Ｃの両肢４００２及び先端４００１で凸曲面を構成し、右側では線材４０１Ｄ、４０２Ｄ、４０３Ｄの両肢４００２及び先端４００１で凸曲面を構成し、腹側では線材４０１Ｃ、４０２Ｃ、４０３Ｃの一方の肢及び線材４０１Ｄ、４０２Ｄ、４０３Ｄの一方の肢で凸曲面を構成し、背側では線材４０１Ｃ、４０２Ｃ、４０３Ｃの他方の肢及び線材４０１Ｄ、４０２Ｄ、４０３Ｄの他方の肢で凸曲面を構成し、共通の内部空間を保有する。これにより、指節部は、３６０度の全方向からの押圧に対して撓むとともに、共同して衝撃を低減したり、物を掴んだりすることができる。

線材群４２は、腹側に対象物が当たった場合、まず、線材４０３Ｃ及び４０３Ｄの一方の肢に対象物が当接し、その次に、線材４０２Ｃ及び４０２Ｄの一方の肢に対象物が当接し、さらにその次に、線材４０１Ｃ及び４０１Ｄの一方の肢に対象物が当接するというように、負荷を受ける線材が順次増える、または入れ替わることができる。

線材群４２は、物を掴む場合、腹側で、線材４０３Ｃ及び４０３Ｄの一方の肢のみが対象物に当接する状態から、これらとともに線材４０２Ｃ及び４０２Ｄの一方の肢も対象物に当接する状態に切り替え、さらにこれらとともに線材４０１Ｃ及び４０１Ｄの一方の肢も対象物に当接する状態に切り替えることができる（後述の図２３及び図２４を参照）。

＜指部の線材群（第３型線材群）＞
図９は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の線材群の他の例を示す図である。以下では、主として前述線材群と異なる点を説明する。

ここでは、線材群４０は、大小異なる略Ｕ字状（又はＣ字状）のループを有する線材４０１Ａ、４０２Ａからなる第１組が腹側に配置され、大小異なるＵ字状（又はＣ字状）のループを有する線材４０１Ｂ、４０２Ｂからなる第２組が背側に配置され、大小異なる略Ｕ字状（又はＣ字状）のループを有する線材４０１Ｃ、４０２Ｃからなる第３組が左側に配置され、大小異なる略Ｕ字状（又はＣ字状）のループを有する線材４０１Ｄ、４０２Ｄからなる第４組が右側に配置されて、全体として略筒状に形成される第３型線材群４３である。第１組、第２組、第３組及び第４組の２つの線材は、線材の間に指部の延在方向に延びる線材の線径（厚み）以上の隙間を有し、層をなすように配置されている。

線材群４３は、背・腹・左・右側に凸の凸形状である。言い換えれば、線材群４３は、腹側では線材４０１Ａ、４０２Ａの両肢及び先端で凸曲面を構成し、背側では線材４０１Ｂ、４０２Ｂの両肢及び先端で凸曲面を構成し、左側では線材４０１Ｃ、４０２Ｃの両肢及び先端で凸曲面を構成し、右側では線材４０１Ｄ、４０２Ｄの両肢及び先端で凸曲面を構成し、共通の内部空間を保有する。これにより、指節部は、３６０度の全方向からの押圧に対して撓むとともに、共同して衝撃を低減したり、物を掴んだりすることができる。

＜指部の線材群（第４型線材群）＞
図１０は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の線材群の他の例を示す図である。以下では、主として前述線材群と異なる点を説明する。

ここでは、線材群４０は、線材４０１、線材４０２及び線材４０３の３本の線材を含んで構成される。これらの線材は、略三次元Ｕ字形状（又は略三次元Ｃ字形状）を有し、線材群４０は、複数の略三次元Ｕ字形状（略三次元Ｃ字形状）の線材を配列してなる第４型線材群４４である。線材群４４は、背・腹・左・右側に凸の凸形状である。言い換えれば、線材群４４は、３本の線材が背・腹・左・右側において層をなすようになっている。

より具体的には、線材群４４の各線材は、図１０（ｂ）で線材４０３を例に説明するように、まず、前述線材群の線材と同様に略二次元Ｕ次形状に折り曲げられ、両端部が関節部に固定される。前述線材と同様に、ループ形状が略Ｕ字形状である場合は、先端４００１と両肢４００２の間にそれぞれ第１角部４００４が形成される。両基端４００３と両肢４００２の間に第２角部４００５がそれぞれ形成されてもよく、両肢４００２は屈曲されて例えば基端に近い位置に第５角部４０１１が形成されてもよい。

本実施形態では、略二次元Ｕ字形状の各線材が、両肢４００２がさらに略二次元Ｕ字形状に曲げられることで、全体として略三次元Ｕ字形状を有する。各線材は、両肢４００２が、両基端４００３から前後方向にそれぞれ延在する一対の第１縦行肢４００６、一対の第１縦行肢４００６から背腹方向にそれぞれ延在する一対の横行肢４００７、一対の横行肢４００７から前後方向にそれぞれ延在する一対の第２縦行肢４００８を有する。また、第１縦行肢４００６と横行肢４００７との間に第３角部４００９が形成され、横行肢４００７と第２縦行肢４００８との間に第４角部４０１０が形成される。好ましくは、線材群４４において、線材４０１の両肢が長さが最も長く、両肢間の間隔が最も狭く、線材４０３の両肢が長さが最も短く、両肢間の間隔が最も広い。

図１０（ａ）で示すように、線材群４４は、このような三次元Ｕ字形状の複数の線材を、腹側、背側、左側及び右側でそれぞれ凸曲面が形成されるように配列されて構成される。より具体的には、腹側では背側に向けて第１線材４０１、第２線材４０２、第３線材４０３の順に各線材の第１縦行肢を配列し、背側では腹側に向けて第１線材４０１、第２線材４０２、第３線材４０３の順に各線材の第２縦行肢及び先端を配列し、左側では右側に向けて第３線材４０３、第２線材４０２、第１線材４０１順に各線材の肢及び先端を配列し、右側では左側に向けて第３線材４０３、第２線材４０２、第１線材４０１の順に各線材の肢及び先端を配列している。これにより、指節部は、３６０度の全方向からの押圧に対して撓むとともに、共同して衝撃を低減したり、物を掴んだりすることができる。

＜ロボットハンドの指部＞
図１１は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図で、図２の一部拡大図である。ここでは、図２の指部の第２指節部の例を説明する。第２指節部における線材群は、前述の第４型線材群４４である。

図示のように、第２指節部２２０ｂは、線材４０１、線材４０２及び線材４０３を含む第４型線材群４４で外形が形成され、第２指骨部材５２０ｂは線材群４４に周囲が囲まれる。線材群４４は、第２指関節部３２０ｂに固定され、三次元Ｕ字形状の開口が後方に向いている。第２指節部２２０ｂは、左・右・背・腹各面において凸曲面を有し、図示の仮想線で示すように、略筒状のフレームを備える。なお、ここでは、中央部で断面積が大きく、前後端に向かって断面積が漸次小さくなる略筒状をなしている。これにより、指節部は、３６０度の全方向からの押圧に対して撓むとともに、共同して衝撃を低減したり、物を掴んだりすることができる。

図１２は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図で、図２の一部拡大図である。ここでは、図２の指部の第３指節部を説明する。

図示のように、第３指節部２３０ｂは、前後に配置される線材群４４（第１線材群）及び線材群４２（第２線材群）の２つの線材群により外形が形成され、第３指骨部材５３０ｂはこれら２つの線材群に周囲が囲まれる。第１線材群は、前述第４型線材群４４であり、各線材の両端部が第２関節部３２０ｂに固定される。第２線材群は、前述第２型線材群４２であり、各線材の両端部が第３関節部に固定される。すなわち、２つの線材群は、相対するように隣接の関節部にそれぞれ両端部が固定される。

これにより、図示のように、第３指節部２３０ｂにおける第１線材群４４と第２線材群４２は、第１線材群４４の横行肢４００７と第２線材群４２の先端４００１が向い合うように配置される。好ましくは、一方の線材群の少なくとも一部が他方の線材群の線材の間に入り込んでいる。これにより、両線材群は共同して動くことができ、いずれの線材群において線材同士の隙間が過度に広くなることを抑制できる。さらに、線材群が姿勢を調整しても線材群同士の間に隙間が生ずることなく物に当接できる。

また、図示のように、変位センサ２０１を、一方又は双方の線材群の先端ないし横行肢に近い位置に設ければ、先端周辺の負荷を検出し、検出した負荷に応じて指節部の動作を制御できる。変位センサとしては、ワイヤのゆがみを検出するゆがみセンサ、物に当たったときの圧を検出する圧力センサ、変動を検出する加速度センサ、ジャイロセンサなどであってもよい。近接する物を検出する赤外線センサ、距離センサでもよい。

図１３は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す模式図である。図示のように、指節部は、第１線材群及び第２線材群の両方が前述の第２型線材群であってもよい。

図示のように、関節部３００の間における２つの線材群４０を先端同士が相対するように前後方向（延在方向）に配置すれば、指部で物Ｏを掴む場合に、線材群４０の姿勢が自然に調整されて物Ｏの外形（例えば球状）に沿う形で湾曲できるため、物Ｏを壊さず包み込むように掴むことができる。

また、２つの線材群４０の先端同士が互いに入り込むように配置すれば、線材群４０が姿勢を調整しても線材群同士の間に隙間が生ずることなく物Ｏに当接できる。

＜ロボットハンドの根基部＞
図１４は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの根基部の一例を示す図で、図２の一部拡大図である。ここでは、図２の指部の根基部の例を説明する。

図示のように、根基部２４０ｂは、線材群４０と、螺旋状の線材４０９を有する。ここでは、線材群４０は、第４型線材群４４である例を図示し説明するが、前述の他の線材群であってもよい。線材４０９は、１本の線材が、両端部が第３指関節部３３０ｂの後端に固定され、中央部分が螺旋状をなしている。根基骨部材５４０ｂは、図示のように、周囲が線材４０９に囲まれる。さらに、その周りを線材群４４が被さって、根基部２４０ｂは、線材群４４により外形が形成される。言い換えれば、根基部２４０ｂは二重フレーム構造を有し、根基骨部材５４０ｂは周囲が二重に囲まれる。

このように、根基部２４０ｂを線材群及び螺旋状の線材を用いて二重フレーム構造とすることで、物に強く当たった場合でも骨部材や腱部材など内部の構成部分を保護できる。また、ロボット全体への衝撃を緩和できる。さらに、当てられた物に対しても衝撃を緩和できる。

＜ロボットハンドの指部＞
図１５は、ロボットハンドの指部の他の例を示す図である。指部２００ｂは、図示のように、全体を覆う表皮部２０２を備えてもよい。好ましくは、ハンド２０全体が表皮部２０２に覆われる。表皮部２０２には、例えば、シリコン樹脂、ナイロン、布、ゴム、ケブラー（登録商標）などの素材のうちの一または二以上が用いられる。または、ハンド２０に手袋をはめてもよい。これにより、対象物が非常に柔らかい場合や表面に多数の突起を有する場合に線材の間に対象物が付着したり絡んだりすることを防止できる。また、各部材間の摩擦音などを低減できる。
なお、表皮部２０２は、三層構造に形成されてもよい。より具体的には、外皮部及び内皮部が伸縮性を有する線維を用いて形成され、外皮部と内皮部の間に発泡性（例えばスポンジ状など）ないし弾力性、柔軟性を有する素材が充填されて形成されてもよいし、これらが一体化して形成されてもよい。表皮部２０２は、均一な厚みに形成されてもよいが、厚みが異なる部分、例えば膨らむ部分や凹む部分が設けられて、独特の感触（肌触り）、美感を与えるようになってもよい。

＜ロボットハンドの手基部＞
図１６は、図１の一部拡大図で、ロボットハンドの手基部の一例を示す図である。手基部２５０は、好ましくは、手基骨プレートと、関節部と、線材群とを有する。

手基部２５０は、一例として、第１手基骨プレート５５１と、第２手基骨プレート５５２と、第３手基骨プレート５５３とを有し、各プレートは板状であり、長手方向が根基部の延在方向と直交する。第１手基骨プレート５５１には第１指根基部が第１根基関節部３４０ａにより回転可能に接続され、第２手基骨プレート５５２には第２指根基部、第３指根基部、第４指根基部及び第５指根基部が、第２根基関節部３４０ｂ、第３根基関節部３４０ｃ、第４根基関節部３４０ｄ及び第５根基関節部３４０ｅにより回転可能に接続される。

第１手基骨プレート５５１は第１手基関節部３５１によって第３手基骨プレートに回転可能に接続され、第２手基骨プレート５５２は第２手基関節部３５２によって第３手基骨プレート５５３に回転可能に接続される。

手基部２５０の線材群は、複数の線材からなる２組以上の線材を横並びに配列してなる第５型線材群４５である。一例として、例えば、２本の大小異なるループを有する線材をそれぞれ有する２組の線材を含む線材群４５が、第１手基骨プレート５５１に長手方向に沿って並んで固定される。各組の線材は全体として同じ平面又は曲面に含まれるように重ねて配置される。さらに、例えば、２本の大小異なるループを有する線材をそれぞれ有する３組の線材を含む線材群４５が、第２手基骨プレート５５２に長手方向に沿って並んで固定される。各組の線材は全体として同じ平面又は曲面に含まれるように重ねて配置される。２つの線材群４５は、先端同士が向かい合うように配置される。また、一例として、先端同士が一部相手線材群側に入り込むように配置される。

手基部２５０は、取付部２６０を介して前腕部に取り付けられる。取付部２６０は略Ｙ形状をなし、第１手基関節部３５１の軸方向両端部を二股に分かれた前端部で回転可能に保持する。取付部２６０は棒状の後端部で前腕部の先端部と関節部を介して接続する。図示のように、好ましくは、取付部２６０は弾性を有するループ状の線材４で覆われる。

＜ロボットハンドの指部＞
図１７は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図である。図１８は、図１７の指部の屈伸動作の一例を示す図である。以下では、第２指部の第１指節部、第２指節部及び第１関節部を例として説明するが、他の指節部や関節部にも同様な構成を適用してもよいことは言うまでもない。

第１指節部２１０ｂは、一例として、第１型線材群４１を有する。線材群４１は、ここでは、略楕円のループ形状で大小異なる４本の線材からなる第１組の線材と、同様な形状で同様に大小異なる４本の線材からなる第２組の線材とが、背側と腹側で対向して配列される。

第１指節部２１０ｂは、線材群４１に囲まれる第１指骨部材５１０ｂを有する。第１指骨部材５１０ｂは、バネ性を有する太いワイヤで剛性が前述の線材４（第１線材）より高い１本の線材４’（第２線材）より構成される。線材４’（第２線材）は、両端部が第１指関節部３１０ｂに固定され、中央部分が螺旋状をなしている。このように、第１指節部２１０ｂは、剛性が低い第１線材で構成される線材群４１で外形（フレーム）が形成され、剛性が高い第２線材で構成される第１指骨部材５１０ｂで強化芯材が形成される。

第２指節部２２０ｂは、一例として、第４型線材群４４を有する。線材群４４は、４本の線材群から構成され、各線材は、略三次元Ｕ字形状をなしている。各線材は、左右側及び腹側のいずれから観察してもＵ字形状をなし、全体で略角筒状、より具体的には前後端に向かって断面積が漸次小さくなる略角筒状をなしている。

線材群４４は、図示のように、少なくとも一部の線材のループ部分に関節部の反対側に凹入する避け部４０１２が形成される。避け部４０１２を設けることで、後述の歯車等との接触を回避するとともに、強度を高めることができる。

図１７（ｂ）に示すように、例えば、線材４０３が、先端４００１に関節部の反対側に凹入する避け部４０１２が形成されている。

第１指関節部３１０ｂは、第１指節部２１０ｂ側に設けられる従動部３１１ｂと、第２指節部２２０ｂ側に設けられる駆動部３１２ｂと、従動部３１１ｂと駆動部３１２ｂとを連結する連結部３１３ｂとを含む。

図１８に示すように、従動部３１１ｂは、第１指節部２１０ｂの各線材の両端部が固定される受け部３１１１ｂと、後述の駆動歯車とかみ合う従動歯車３１１２ｂとを含む。駆動部３１２ｂは、動力源であるサーボモータ等のモータ３１２３ｂと、モータ３１２３ｂの出力軸上に設けられる駆動歯車３１２２ｂと、第２指節部２２０ｂの各線材の両端部が固定される受け部３１２１ｂとを含む。受け部３１２１ｂには、第２指骨部材５２０ｂの前端も固定される。

図１８（ｂ）に示すように、モータ３１２３ｂが駆動すると、その出力軸上の駆動歯車３１２２ｂが矢印方向（時計回り）に回転し、これとかみ合う従動歯車３１１２ｂが矢印方向（反時計回り）に回転して、第１指節部２１０ｂが第２指節部の駆動部の周りを旋回し、第１指節部２１０ｂが第２指節部２２０ｂに対して屈伸する。

なお、ここでは、歯車の噛み合いで駆動する例を示しているが、プーリーとベルトの組合せやスプロケットとチェーンの組合せ等でもよいし、ウォームギヤなどで駆動してもよい。

図１９は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図である。以下では、第２指部の第２指節部２２０ｂ、第３指節部２３０ｂ及び第２関節部３２０ｂの例を説明するが、他の指節部や関節部にも同様な構成を適用してもよいことは言うまでもない。

第２指関節部３２０ｂは、第２指節部側の従動部３２１ｂと、第３指節部側の駆動部３２２ｂとを含む。従動部３２１ｂと駆動部３２２ｂとを連結する連結部は、第３指節部の第３指骨部材５３０ｂが兼ねる。

従動部３２１ｂは、外周の一部、より具体的には駆動部に面する位置に複数の歯が設けられる従動歯車である。駆動部３２２ｂは、サーボモータ等のモータ３２２３ｂと、モータ３２２３ｂの出力軸上に設けられる駆動歯車３２２２ｂとを有する。駆動歯車３２２２ｂは、ここでは、外周の一部、より具体的には従動部に面する位置に複数の歯が設けられる。

第３指骨部材５３０ｂは、その前端から長手方向に直線状に延出する延伸部５３１ｂを有する。延伸部５３１ｂによって従動部３２１ｂと駆動部３２２ｂとが連結される。延伸部５３１ｂの長さは、従動歯車及び駆動歯車の中心軸の中心距離と対応している。

モータ３２２３ｂが駆動すると、その出力軸上の駆動歯車３２２２ｂが矢印方向（時計回り）に回転し、これとかみ合う従動歯車３２１ｂが矢印方向（反時計回り）に回転して、第２指節部２２０ｂが第３指節部の駆動部の周りを旋回し、第２指節部２２０ｂが第３指節部２３０ｂに対して屈伸する。

本実施形態では、従動歯車３２１ｂ及び駆動歯車３２２２ｂは、変形歯車である。一例として、従動歯車３２１ｂは、ピッチ円半径が時計周りに漸次大きく、駆動歯車３２２２ｂは、ピッチ円半径が反時計周りに漸次小さい。図１９（ａ）に示すように、伸展状態では、従動歯車３２１ｂのピッチ円半径がＬ１１で、駆動歯車３２２２ｂのピッチ円半径がＬ１２であるが、図１９（ｂ）に示すように、屈曲状態では、従動歯車３２１ｂのピッチ円半径が伸展状態より大きくＬ１２となり、駆動歯車３２２２ｂのピッチ円半径が伸展状態より小さくＬ２２となる。

本実施形態では、第３指節部２３０ｂの線材群４２の線材の両端部は、第３指骨部材５３０ｂに固定される。また、図示のように、線材群を構成する少なくとも一部の線材が長手方向に対して起伏する起伏部４０１３を有してもよい。

なお、以上では、第２指節部２２０ｂ、第３指節部２３０ｂ及び第２関節部３２０ｂとして説明したが、上記構成は、第１指節部２１０ｂ、第２指節部２２０ｂ及び第１指関節部３１０ｂに適用されてもよい。また、第１指節部２１０ｂは、前方側に突出する先端爪２０３ｂを有してもよい。ここでは、先端爪は、一例として、例えば一以上の湾曲している線材で形成される。

図２０は本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の一例を示す図である。図２０に示すように、指部の関節部３００は、第２指節部側及第３指節部側にそれぞれ従動部が設けられ、両者の間に駆動部が設けられてもよい。ここでは、駆動部は駆動歯車を有し、両受動部は駆動部に面する位置に複数の歯が設けられる従動歯車をそれぞれ有する。また、第２指節部の線材群４０は、例えば、第３型線材群４３である。

＜ロボット（人型ロボット）＞
産業用ロボットは、通常、主に工場で所定の領域で働くもので、アームが作業を行い、ベースが移動することはない。このようなロボットは、作業領域が人間の活動領域と別れており、衝突しないようになっている。一方、非産業用ロボットの作業領域は、人間の活動領域と重なり、例えば掃除ロボットは人間の活動領域を移動しながら清掃し、コミュニケーションロボットは人間との間でコミュニケーションを行う。このようなロボットは、衝突などによる衝撃から身を守る必要があり、また相手への衝撃を低減する必要がある。
図２１は、本発明の一実施形態に係るロボットの一例を示す図である。本実施形態では、人型ロボットの例を説明する。本実施形態のロボットは、産業用ロボットとしても、非産業用ロボットとしても働くことができる。また、働くロボットではなく、家族や友達のような振舞いをするものであってもよい。

図示のロボット９０は、少なくとも胴部９６０を有し、動くことができる。一例として、ロボット９０は、前腕部９３０と、上腕部９３５と、肩部９４０と、首部９４５と、頭部９５０と、胴部９６０と、臀部９６５と、大腿部９７０と、下腿部９７５と、足部９８０とを有する。これらの構成部は、骨部材をそれぞれ有し、関節部により可動に連結される。なお、図示のように、胴部９６０が有する背骨部材、首部９４５が有する首骨部材、肩部９４０が有する肩骨部材は、十字状に一体に体幹骨部材として形成されてもよい。前腕部９３０には、一例として前述のハンド２０が取り付けられる。

ロボット９０は、関節部として、前腕部と上腕部の間の前腕関節部９３２と、上腕部と肩部との間の肩関節部９４１と、首部と頭部との間の首関節部９４６と、臀部と胴部との間の腰関節部９６６と、大腿部と臀部との間の股関節部９７１と、下腿部と大腿部との間の膝関節部９７６と、足と下腿部との間の足関節部９８１とを有する。これらの関節部は、前述の関節部のように構成されてもよいし、公知の技術が用いられてもよい。

ロボット９０において、ハンド２０は前腕先端部９３１の軸周りに回転でき、前腕部９３０は前腕関節部９３２の軸回りに回転でき、上腕部９３５は肩関節部９４１の軸回りに回転できる。また、頭部９５０は首関節部９４６の軸回りに回転でき、胴部９６０は腰関節部９６６の軸回りに回転でき、大腿部９７０は股関節部９７１の軸回りに回転でき、下腿部９７５は膝関節部９７６の軸回りに回転でき、足部９８０は足関節部９８１の軸回りに回転できる。

図示のように、ロボット９０は、各構成部、すなわち前腕部９３０、上腕部９３５、肩部９４０、首部９４５、頭部９５０、胴部９６０、臀部９６５、大腿部９７０、下腿部９７５、足部９８０が、骨部材を囲むように弾性を有するループ状の前述線材４で外形が形成される。各構成部は、複数の前述のループ状の線材４が骨部材を囲って外形が形成されてもよいし、複数の線材４を所定間隔で配列してなる前述の１又は２以上の線材群４０が骨部材を囲って外形が形成されてもよい。

線材４ないし線材群４０は、一例として、ループ形状が骨部材の延在方向に延びるように配設され、線材の両端部が関節部に固定される。線材ないし線材群４０は、一例として、ループ形状が骨部材と交差する方向に延びるように配設され、線材の両端部が骨部材に固定される。なお、後述のロボット８０のように、螺旋状の線材により１または２以上の構成部の外形が形成されてもよい。

好ましくは、上肢部、すなわち前腕部９３０及び上腕部９３５は、線材４ないし線材群４０のループ形状が骨部材の延在方向に延びるように配設され、線材の端部が関節部に固定される。好ましくは、下肢部、すなわち大腿部９７０及び下腿部９７５も同様に構成される。また、肩部９４０も同様に構成されてもよい。

好ましくは、頭部９５０は、上下に延びる頭骨部材を有し、線材４ないし線材群４０は頭骨部材の延在方向に延びるように配設される。線材の両端部は、首関節部に固定されてもよいし、頭骨部材の上端が左右に延びるように形成されてその上端に固定されてもよい。図示のように、上部の線材４の両端部は頭骨部材の上端に、下部の線材４の両端部は首関節部に固定されてもよい。また、一例として、眼窩部は、線材４のループ形状の一部が曲げられて形成され、鼻や口、頬等の外形も線材４により形成される。

好ましくは、胴部９６０は、線材４ないし線材群４０のループ形状が骨部材の延在方向と交差する方向に延びるように配設され、線材の両端部が骨部材に固定される。線材４は、例えば、図示のように略Ｃ字形状を有する。胴部９６０において、背骨部材の左側を囲う線材４と右側を囲う線材４とは異なる線材であり、左側の複数の線材４により胴部９６０の左側の外形が形成され、右側の複数の線材４により胴部９６０の右側の外形が形成される。左側及び右側の外形は、好ましくは線対称に形成される。なお、胴部９６０は、後述のロボット８０の胴部のように外形が形成されてもよい。

上記のように、ハンドの線材ないし線材群には、変位センサが設けられ、対象物の軟らかさ、重さ、角度等を検知して、制御部（内蔵のマイコンや遠隔操作用の制御ＰＣ等）によりロボットハンドの動作を制御し、対象物に応じて動くようにすることができる。例えば、停止したり、向きを変えたり、違う方向に動いたり、捉えたり、包み込んだりすることができる。
変位センサは、さらに他の構成部にも設けられてもよい。変位センサにより対象物の軟らかさ、重さ、角度等を検知して、制御部（内蔵のマイコンや遠隔操作用の制御ＰＣ等）によりロボットの動作を制御し、対象物に応じて動くようにすることができる。例えば、停止したり、向きを変えたり、違う方向に動いたり、捉えたり、包み込んだりすることができる。また、他の構成部の動作を、ハンドに設けられたセンサにより制御してもよい。
なお、上記以外のセンサや知能・制御、駆動系構成には、従来技術が適宜用いられる。

このように線材で外形を形成することで、ロボット９０は転倒したり、衝突したりした場合でも衝撃から身を守ることができる。また、衝突した相手を傷つけにくくなる。また、線材４を用いれば、軽量化でき、隙間も多く空気抵抗が少なくなる。また、安価で、外形の型が不要となり、ワイヤを曲げるだけなので加工しやすい。

また、最初から表面が滑らかなワイヤを用いて製造すればよく、表層にバリが生じにくい。また、後述のように簡便に取り外せるようにすれば、取外して、例えば水をかけるだけで洗えることができるようになるので、衛生面でも優れている。

ロボット９０は、外側（線材により形成される外形）を覆う表皮部を有してもよい。
ロボット９０は、好ましくは、全体が表皮部により覆われる。表皮部には、例えば、シリコン樹脂、ナイロン、布、ゴム、ケブラー（登録商標）などの素材のうちの一または二以上が用いられる。
表皮部は、三層構造に形成されてもよい。より具体的には、外皮部及び内皮部が伸縮性を有する線維を用いて形成され、外皮部と内皮部の間に発泡性（例えばスポンジ状など）ないし弾力性、柔軟性を有する素材が充填されて形成されてもよいし、これらが一体化して形成されてもよい。表皮部は、均一な厚みに形成されてもよいが、厚みが異なる部分、例えば膨らむ部分や凹む部分が設けられて、独特の感触（肌触り）、美感を与えるようになってもよい。

図２２は図２１のロボットの他の例を示す図である。図示において一部の構成は省略されている。

線材４は、一例として、図示のように、受け部材９００１を介して関節部ないし骨部材に着脱可能に取り付けられる。受け部材９００１は、例えば、ねじやボルトなどでロボット９０の関節部に着脱可能に取り付けられる。線材４は、一例として、後述のいずれかの線材固定構造のように受け部材９００１に取り付けて固定される。なお、線材群４０の場合も同様である。このように構成することで、ロボット９０は、内部の機械部や配線、回路の補修を行いやすくなる。

ロボット９０は、関節部を囲う線材４を含めて外形を形成し、関節部を保護するようにしてもよい。線材４は、図示のように、螺旋状の線材が用いられてもよい。また、関節部だけでなく、他の部分に螺旋状の線材が用いられてもよい。

図５７は、図２１のロボットの他の例を示す図である。図示において一部の構成は省略されている。ここでは、頭部９５０の顔部分が前述例と異なる。

頭部９５０は、内部の回路や配線等の補修がしやすいように、顔部９５１が２以上の部分に分離可能になっている。一例として、図示のように、顔部９５１は、眼窩部及び口部にそれぞれ２つの骨部材が配設され、上部９５１１、中部９５１２及び下部９５１３の３つの部分に分離可能になっている。具体的には、顔部９５１は、眼窩部及び口部を境として、上部眼窩部以上が上部９５１１に含まれ、下唇部以下が下部９５１３に含まれ、その間の部分が中部９５１２に含まれるようになっている。

好ましくは、耳部９５１４、眼部９５１５及び口部９５１６も、顔部９５１に含まれ、耳部９５１４が上部９５１１に、眼部９５１５が中部９５１２に、口部９５１６が上半部が中部９５１２に、下半部が下部９５１３に含まれる。また、耳部９５１４は、上部眼窩部に回動可能に取り付けられ、分離する際に持ち上げられて邪魔にならないようになっている。

＜ロボット（非人型ロボット）＞
図５８は、本発明の一実施形態に係るロボットの一例を示す図で、側方からの図である。図５９は、図５８のＡＡ線端面図である。本実施形態では、人型ロボット以外のいわゆるペット型ロボットや家族型ロボット等非人型ロボットの一例を説明する。

ロボット８０は、少なくとも胴部を有し、動くことができる。一例として、ロボット８０は、構成部として、頭部８０１と、胴部８０２と、移動部８０３とを有する。また、好ましくは、ロボット８０は、外側（後述の線材により形成される外形）を覆う表皮部８０４を有する。表皮部８０４は、前述のロボット９０の表皮部と同様に構成することができ、ここでは詳細な説明を省略する。

ロボット８０は、頭部８０１及び胴部８０２が、その略中心に共通の骨部材である背骨部材８０５を有する。背骨部材８０５は、胴部８０２から下方に延びて移動部８０３と接続する。好ましくは、背骨部材８０５は、やや斜め前方に傾斜し、移動部８０３の前方部分と接続する。移動部８０３は、２つの大きな前輪と、補助輪である１つの後輪を有し、図示しない駆動機構を有して走行可能になっている。前輪及び後輪は、前後輪連結部８０６で連結される。頭部８０１は、ディスプレィやセンサ等から構成される眼部８０７を有する。

ロボット８０は、複数の前述線材４で骨部材を囲うように外形が形成される。線材４は、前述のように、弾性を有し、好適には断面が丸い金属線材である。複数の線材４は、一例として、前述のループ形状に形成され、背骨部材８０５の延在方向に延びるように配置されて長手方向に延びる隙間を有するように外形が形成される。ロボット８０は、前述の１または２以上の線材群４０により、このように外形を形成されてもよい。

一例として、ロボット８０は、頭部８０１及び胴部８０２において、複数の線材４が、延在方向が背骨部材８０５の延在方向と交差し、隣同士の間に線材の太さ以上の隙間を有するように配置されて、外形が形成される。線材４の両端部は、背骨部材８０５に固定される。以下では、胴部の例を説明するが、頭部も同様である。

例えば、図５９（ａ）に示すように、背骨部材８０５は、１対の略半円形ないし扇形のループ形状の線材４により周囲が囲われる。線材４のループ形状は、背骨部材８０５の断面方向に延在する。より具体的には、一方の線材４の、外側に凸の円弧部分により腹部の外形が形成され、他方の線材４の、外側に凸の円弧部分により背部の外形が形成される。言い換えれば、胴部８０２は、背骨部材の腹側を囲う線材と背側を囲う線材とが異なる線材であり、腹側の複数の線材により腹側外形が形成され、背側の複数の線材により背側外形が形成される。外形を形成する円弧部分と、背骨部材８０５と接続する接続部分との間の角部は、丸みを有し、角部に外側から力がかかった場合に接続部分にかけて湾曲することで力を吸収することができる。好ましくは、接続部分はやや湾曲した形状、言い換えれば、円弧部分より大きい曲率半径を有する円弧形状に形成される。図示しないが、背骨部材８０５は、３本の扇形のループ形状の線材４により周囲が囲われて３つの部分で外形が形成されてもよいし、４本以上の扇形のループ形状の線材４により周囲が囲われて４つ以上の部分で外形が形成されもよい。

ロボット８０は、一または二以上の上記構成部における線材ないし線材群に、上記ロボット９０と同様に変位センサが設けられてもよい。
なお、上記以外のセンサや知能・制御、駆動系構成には、従来技術が適宜用いられる。

本実施形態のロボット８０は、このように線材４で外形を形成することで、転倒したり、衝突したりした場合などに周囲の各方向からの外圧に対し、線材４が撓んで衝撃を和らげ、身を守ることができる。また、衝突した相手を傷つけにくくなる。また、安価で、外形の型が不要となり、ワイヤを曲げるだけなので加工しやすい。

本実施形態のロボット８０は、図５９（ｂ）に示すように、背骨部材８０５が４本のレ字形状の線材４により周囲が囲われてもよい。各線材４は、直線部分（または円弧部分より曲率半径が大きい円弧部分）である接続部分の一端で背骨部材８０５に固定され、円弧部分で相対する他方の線材の円弧部分とともに腹側または背側の外形を形成する。そのため、腹側及び背側には、相対する線材４の間に隙間４０２７が形成される。ロボット８０は、胴部８０２の外形を形成する線材４に隙間４０２７を有することで、衝撃を受けた場合に、円弧部分が内側に撓み、躱して衝撃を緩和できる。
線材４は直接背骨部材８０５に取り付けられてもよいが、図５９（ｂ）に示すように、受け部材９００２を介して背骨部材８０５に取り付けられてもよい。受け部材９００２は、例えば、ねじやボルトなどで背骨部材８０５に着脱可能に取り付けられる。線材４は、後述のいずれかの線材固定構造または従来技術を用いて受け部材９００２に取り付けられる。

図６０は図５８のロボットの他の例を示す図である。線材４は、背骨部材８０５の延在方向に所定の幅を有する三次元形状であってもよい。

図６０（ａ）に示すように、背骨部材８０５を囲う４本の線材４は、ループ形状の線材が更にレ字形状に折り曲げられた三次元レ字形状である。各線材４は、背骨部材８０５の延在方向に所定の上下幅を有する。

図６０（ｂ）に示すように、背骨部材８０５を囲う上記線材４の一部又は全部は、背骨部材８０５の半径方向に凹む凹部（又は突出する凸部）４０２８を１又は２以上有してもよい。また、背骨部材８０５を囲う上記線材４は、背骨部材８０５の延在方向に突出する凸部（または凹む凹部）４０２９を１又は２以上有してもよい。このような凹部または凸部を設けることで、表皮部のずれを抑制することができる。

図６０（ｃ）に示すように、ロボット８０は、上記線材４で囲われた腹部または背部に充填部材８０８が設けられてもよい。充填部材８０８には、例えばスポンジ状の素材が用いられる。これにより、抱いたりして接触した際にほどよい感触を得ることができる。

図６０（ｄ）に示すように、背骨部材８０５を囲う上記線材４の一部又は全部は、三次元レ字形状の線材４の両肢４００２間の間隔が均一ではなく、広がり部４０３０が形成されてもよい。また、背骨部材８０５を囲う上記線材４の一部又は全部の内側に更に線材４が重ねられて、層をなすように囲って胴部の外形が形成されてもよい。例えば、図示のように、三次元レ字形状の線材４０１の内側に、さらにこれより小さく形成された三次元レ字形状の線材４０２が重ねられて、円弧部分が層をなすようになってもよい。線材４０１と線材４０２は、図示のように相対するように重ねられてもよいし、同じ方向に重ねられてもよい。

図６１は図５９のロボットの他の例を示す図である。ここでは、ロボット８０の頭部８０１及び胴部８０２の外形を形成する線材４の形状が前述例と異なる。

一例として、図示のように、頭部８０１及び胴部８０２の外形は、眼部８０７を境に、眼部８０７より上方の外形が１本の螺旋状の線材４により形成され、眼部８０７より下方の外形が１本の螺旋状の線材４により形成される。上方の線材４は、一端８０９が眼部８０７近辺の背骨部材８０５に固定され、他端８１０が背骨部材８０５の上端近辺に固定される。上方の線材４は、下方に向かって外側に広がる略半球状の螺旋形状で、螺旋形状の上端が背骨部材８０５の上端より高い位置にある。下方の線材４は、一端８１１が眼部８０７近辺の背骨部材８０５に固定され、他端８１２が背骨部材８０５の下端近辺に固定される。下方の線材４は略筒状に形成され、好ましくは、腹側の下方部分のピッチが背側より大きく、下端が移動部８０３の上方を覆っている。

ロボット８０は、このように構成することで、外形をより簡便に形成することができる。また、固定する端部が少なく、角が少ない分、より柔らかい感触が得られる。

なお、頭部８０１及び胴部８０２の外形は、１本の螺旋状の線材４により形成されてもよいし、３本以上の螺旋状の線材４により形成されてもよい。また、螺旋状の線材４の内側に更に螺旋状の線材が重ねられて、同心状に２層以上配設されて外形が形成されてもよい。

＜ロボットハンド及びその指部＞
図２３～図２６は、本発明の一実施形態に係るロボットハンド及びその指部の一例を示す模式図である。図示のロボットハンド及びその指部は、前述の人型ロボットに適用されてもよいし、後述のマニピュレータ等の産業用ロボットに適用されてもよい。

本実施形態では、ハンド２０は、２以上の指部を２組に分けて配置される。ここでは、一組の一本の指部２００ａと他組の一本の指部２００ｂが対向（対峙）して配置される例を図示しているが、指部の数は、一対二でもよいし、複数対複数でもよい。ハンド２０は、これらの指部が、一方が他方に対して、または互いに、接近・離開することで開閉して対象物を掴む。

ここでは、指部２００ａ及び指部２００ｂは、駆動部２０５により駆動されることで、矢印方向にそれぞれ回転して、接近して物Ｏを掴んだり、離開して物Ｏを離したりすることができる。両指部は、対称に構成され、以下では、指部２００ｂを例に説明する。

指部２００ｂは、第１指節部２１０ｂと、先端爪２０３ｂとを有する。先端爪２０３ｂは、屈曲機能を有しない先端接続部３０１ｂにより第１指節部２１０ｂに接続される。第１指節部２１０ｂは、第１接続部３１０ｂにより駆動部２０５に接続される。なお、ここでは、指部２００ｂが一つの指節部２１０ｂを有する例を図示し説明するが、指部２００ｂは前述と同様に２以上の指節部を有してもよく、この場合、第１指節部２１０ｂは後端で第１指関節部３１０ｂを介して第２指節部と接続する。

第１指節部２１０ｂは、複数のループ状の弾性を有する線材を所定間隔で配列してなる線材群４０により外形が形成される。一例として、第１指節部２１０ｂは、２つの前述第２型線材群４２により外形が形成され、２つの線材群４２は相対するように隣接の先端接続部３０１ｂ及び第１接続部３１０ｂに線材の末端が露出しないようにそれぞれ固定される。

好ましくは、第１指節部２１０ｂの線材群は、物Ｏが後端側よりも前端側に寄るように構成される。一例として、第１指節部２１０ｂは、後端側の線材群４２の各線材の肢４００２の後端側に背腹方向に突出する後端突出部４０１４を設けることで、物Ｏを後端側よりも前端側に寄せることができる。後端突出部４０１４は、前述の第５角部であってもよいし、別途設けてもよい。また、後端側の線材群４２の各線材の両肢４００２の間の間隔を後端側よりも先端側のほうを狭くすることで、物Ｏを後端側よりも前端側に寄せるようにしてもよい。また、後端側の線材群４２の各線材の肢４００２の後端側を先端側よりも剛性を高くすることで、物Ｏを後端側よりも前端側に寄せるようにしてもよい。

図２３は、直径が大きい円柱状の物Ｏを掴む場合を示している。この場合、指部２００ａ及び指部２００ｂの線材群同士の腹側で物Ｏを掴むことになるが、後端側線材群４２が例えば後端突出部４０１４を有することで物Ｏが後端よりも前端側に寄るようになるため、後方の駆動部２０５の動きを阻害することなく、物Ｏを掴むことができる。ここでは、物Ｏは、両線材群の先端４００１の間で掴まれる。

指部２００ａ及び指部２００ｂの線材群は、図２３（ｂ）に示すように、まずは、物Ｏに最も近位の最近位線材同士が物Ｏに当接して掴み上げる。物Ｏが重く掴み上げらない場合や確実に掴む（例えば指部の中心付近からずれた位置で掴もうとしている場合などに中心部に寄せて安定して掴む）場合は、図２３（ｃ）に示すように、両指部の線材群は、大きく撓んで（図示の一点鎖線を参照）、物Ｏに最近位線材同士が当接し、２番目に近位の第２近位線材同士が当接し、更に最遠位線材同士も当接して掴み上げることができる。
この際に、関節部にループワイヤ（ループ状の線材）が取り付けられていることにより、ループワイヤの関節側が支軸となりループワイヤの先端側が撓る。これにより、関節間の中心側に物Ｏとの接触部（物Ｏの重心）が移り、安定した位置で弾力をもって掴むことになる。

線材群４２は各線材が背腹方向に平行する面にループ形状が略含まるように形成されるが、ここでは、両線材群を含み、両線材群４２が一方の線材群の少なくとも一部の線材の先端が他方の線材群に入り込んでいるため、線材同士の間隔が大きく開くことなく、安定して物Ｏを掴むことができる。
この際に、上記のように関節間の中心に物Ｏを移動させ掴むことが出来る。

図２４に示すように、やや小さめの物Ｏの場合は、物Ｏに最も近位の最近位線材同士が物Ｏに当接して掴み上げられない場合、図２４（ｃ）に示すように、物Ｏに最近位線材同士が当接し、且つ２番目に近位の第２近位線材同士が当接して掴み上げることができる。

先端爪２０３ｂは、複数のループ状の弾性を有する線材を所定間隔で配列してなる線材群４０により形成される。一例として、先端爪２０３ｂは、前述の第２型線材群４２であり、線材の両端部の末端が露出しないように先端接続部に固定される。先端爪２０３ｂの線材群４２は、背腹方向の最大幅が先端接続部３０１ｂの背腹方向の最大幅（直径）より大きくなっている。先端爪２０３ｂの線材群は、好ましくは、背腹方向に突出する突出部４０１５を有する。突出部４０１５は、前述の第１角部であってもよいし、別途設けられてもよい。

指部２００ｂは、先端爪２０３ｂを有することで、爪のように物Ｏを指節部側に囲い込んで弾力をもって掴むことができる。

また、図２５に示すように、指部２００ａ及び指部２００ｂで物Ｏを掴む場合、物Ｏを先端爪と指節部の間で掴むことができる。

図２６に示すように、上記の指部２００ａ及び指部２００ｂは様々な形状の物Ｏに対応できる。図２６（ａ）は断面が矩形の物Ｏを掴む場合を示し、図２６（ｂ）は断面が菱形の物Ｏを掴む場合を示し、図２６（ｃ）は断面が三角形の物Ｏを掴む場合を示している。
指節部は、角の有る物等に対しても、その外形に応じて変形し、弾力のバランスで、物が掴みやすい位置、安定した把持位置に移動や回転し調整されるようにする。

＜ロボットハンド及びその指部＞
図２７は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドを示す図である。ロボットハンド１０は、ロボットの先端に取り付けられ、対象物を掴むことができる。ここで、ロボットは、産業用ロボット（ロボットマニピュレータ、ロボットアーム）及び非産業用ロボット（サービスロボット）を含み、いわゆるマジックハンドや自動的にないし自律的に操作する機器、例えば自動調理機、自動配膳機、自動洗浄機、自動包装機、自動掃除機、自動収集機、監視ロボット、人員整理ロボット等を含む。

ロボットハンド（以下では「ハンド」とも略称する）１０は、図示のように、例えば、ロボットアーム等のロボット９０の先端部に取り付けられる。一例として、ロボット９０は、腕部が上下に動く（U軸）等の動作ができる。

ハンド１０は、対象物を掴むための２以上の指部（１００ａ、１００ｂ）と、指部をロボット９０に取り付けるための取付部１０２とを有する。２以上の指部２は、２組に分けられて対向（対峙）して配置される。取付部１０２は、図示のように、例えば、指部２に対応して２組の取付部（１０２ａ、１０２ｂ）が対向（対峙）して構成される。取付部１０２の構成は特に限定されず、図示以外の構成でもよい。また、ロボット９０の先端部に大きさや形状が異なる複数のハンド１０を取り付け、用途に合わせて切り替えて稼働してもよい。または、用途に応じて交換して稼働してもよい。

図示のように、ハンド１０は、一例として、２つの指部が回動して接近・離開して開閉する。例えば、ロボット９０の先端部９０１には、サーボモータ９０２及びサーボモータ９０３が設けられる。そして、一方の指部１００ａを取り付けるための取付部１０２ａは、サーボモータ９０２に接続されて、W１方向に回動できる。また、他方の指部１００ｂを取り付けるための取付部１０２ｂは、サーボモータ９０３に接続されて、W２方向に回動できる。これによって、対向して配置される指部１００ａ及び指部１００ｂが互いに接近・離開し、ハンド１０が開閉する。ここでは、一方の指部が他方の指部に対して移動してもよいし、両方の指部が互いに相手方に対して移動してもよい。

一例として、先端部９０１の中心にサーボモータ９０４が設けられ、先端部９０１がV方向に回動できる。これにより、ハンド１０全体がV方向に回動できる。また、両指部をそれぞれ１８０度回転させて両指部の現在の背側同士を対向させ、先端部９０１を１８０度回転させれば、背側同士が腹側になって対象物を掴むことができる。なお、ここでは、相手指部に面する側を腹側とし、その反対側を背側とする。

ハンド１０は、少なくとも１つの指部が、弾性を有する線材４を複数含んで外形が構成される。線材４は、弾性を有し、好適には断面が丸い金属線材、例えばステンレス鋼や、ピアノ線、真鍮線、貴金属線、貴金属メッキ線などのワイヤからなる。ただし、これに限らず、断面４角形、６角形等の断面多角形の線材が用いられてもよい。線材の太さ（多角形では対面幅）は、例えば、下限は０．２ｍｍ、好ましくは０．２５ｍｍ、より好ましくは０．３ｍｍである。上限は８．０ｍｍ、好ましくは４．０ｍｍ、より好ましくは３．２ｍｍである。

線材４は、前述線材の表面がナイロン、シリコン、テフロン等で被覆される、またはメッキ等が施されることで被覆層を有するものでもよい。線材４は、さらには、ナイロンなどのプラスチック樹脂（カーボンファイバー、ケブラー（登録商標）などを含有するものを含む）などの材料で形作られてもよい。線材４には、板材が加工されて用いられてもよい。また、両端部分で太く、中央部に向かって太さを徐々に細くされたものでもよい。なお、以下の説明で「ワイヤ」や「線材」として言及したとしても、ワイヤに限定する意味ではなく、任意の公知の好適な弾性線材であり得る。

図２８は、図２７の一部拡大図である。ハンド１０における第１指部１００ａは関節部を有し、第１指節部１１０ａと、第２指節部１２０ａと、第１指節部１１０ａと第２指節部１２０ａの間の関節部Ｓ３１０ａを含む。一方、第２指部１００ｂは関節部を有しない。第１指部１００ａ及び第２指部１００ｂは、それぞれ基部１０１ａ及び基部１０１ｂを有し、これらによって取付部１０２ａ及び取付部１０２ｂにそれぞれ接続される。基部１０１ａ及び基部１０１ｂの構成は、特に限定されず、公知の技術が適宜用いられる。

各指部は、複数の線材４を含む線材群で外形が構成され、線材群が対象物に接触して対象物を掴む。以下では、第１指部１００ａを例に具体的に説明する。なお、以下、各図において、Ｘは掴み方向（開閉方向、背腹方向）を示し、Ｙは前後方向を示す。また、前後方向及び掴み方向と直交する方向を幅方向（左右方向）（Ｚ）とする。なお、ここでは、相手方指部に面し、物を掴む側を腹側とし、反対側を背側とする。

本実施形態において、指部１００ａは、最も前方に位置する第１指節部１１０ａの線材群４１０ａが線材４１１ａ、線材４１２ａ、線材４１３ａ及び線材４１４ａの４本の線材から構成される。好ましくは、第１指節部１１０ａは前後方向中心線に対称な形状である。

線材４１１ａは、１本の線材が一端（端部）から出発して、中央部分で折り返してループをなし、他端（端部）が一端に並ぶ位置に戻り、共通の部材に固定される。ループの具体的な形状は、特に限定されず、例えば、風船形状ないし楕円形状、円形、三角形、四角形等の多角形、瓢箪形状等でもよい。図示の線材４１１ａは、略シャベル形状をなして後方に広がる形状で、前端が幅が狭く丸み有し、後端が略八の字状に収束して、両端部が関節部Ｓ３１０ａに固定される。線材４１１ａは、ここでは、両端部が接続しておらず、閉じていないループ形状である。

線材４１１ａは、ループをなす部分が略同一平面（以下「主面」とも称する）に含まれる。好ましくは、主面が掴み方向に直交する。また、好ましくは、ループ部分は前後方向中心線に対称な形状である。言い換えれば、ループ部分は、２つの半ループ部分から構成される。

線材４１２ａ、線材４１３ａ及び線材４１４ａは、ループが線材４１１ａより順次小さく形成される以外は、線材４１１ａと同様である（以下、それぞれ「最大線材」、「第２大線材」、「第３大線材」、「最小線材」とも称する）。

好ましくは、図示のように、４本の線材が略同心状に配列され、掴み方向に直交する方向から観察すると、隣接線材同士は隙間を有し、好ましくは、線径（線材の幅）以上の隙間を有する。

４本の線材は、さらに、掴み方向（開閉方向）において、隣接線材同士が隙間を有する。好ましくは、線材４１１ａが相手方指部に最も近接する位置に配置され（最近位線材）、線材Ｓ４１２ａがその次に近接する位置に配置され（第２近位線材）、線材４１３ａがその次に近接する位置に配置され（第３近位線材）、線材４１４ａが相手方指部に最も遠い位置に配置される（最遠位線材）。掴み方向における隣接線材間の隙間は、好ましくは、線径（線材の厚み）以上である。

このように構成することで、第１指節部１１０ａの線材群４１０ａ（第６型線材群）は、窪みを有し、相手方指部に対して凹状となる。すなわち、線材群４１０ａは、背側に凸の凸形状である。ここでは、線材群４１０ａは、窪みの深さが深くなるにつれて広さが徐々に狭まる内部空間を備える。また、線材群４１０ａは、対象物に当接するループ部分の数を増減できる。

第２指節部１２０ａは、線材群４２０ａが線材４２１ａ、線材４２２ａ、線材４２３ａ、線材４２４ａ、線材４２５ａ、線材４２６ａ及び線材４２７ａの７本の線材から構成され、好ましくは、前後方向中心線に対称である。

線材４２１ａは、１本の線材が折り返されず、両端部が前端と後端とに離れ、その間を中央部分が前後方向に延伸する形状である。ここでは、線材４２１ａは、一端の端部と他端の端部が異なる部材、より具体的には所定の距離で対向する一対の部材にそれぞれ固定される。一対の部材は、ここでは、関節部Ｓ３１０ａと、基部１０１ａである。線材Ｓ４２１ａは、前端の端部が関節部Ｓ３１０ａに固定され、中央部分が外側に突出して、略円弧状ないしく字状をなし、後端の端部が基部１０１ａに固定される。線材４２２ａは、中央部分が線材４２１ａより小さく形成されること以外は、線材４２１ａと同様である。また、線材４２３ａは、中央部分が線材４２２ａより小さく形成されること以外は、線材４２２ａと同様である（以下、それぞれ「最大線材」、「第２大線材」、「第３大線材」とも称する）。線材４２４ａは、掴み方向に直交する方向から観察した場合、略直線状に前後方向に延在する（以下「最小線材」とも称する」。線材４２４ａは、中央部分が下方に湾曲してもよい。線材４２７ａは線材４２１ａと前後方向中心線に対称に形成され、線材Ｓ４２６ａは線材４２２ａと対称に形成され、線材４２５ａは線材４２３ａと対称に形成される。

線材群４２０ａは、線材４２１ａと線材４２７ａが相手方指部に最も近接の位置に配置され（最近位線材）、線材４２２ａと線材４２６ａが次に相手方指部に近接の位置に配置され（第２近位線材）、線材４２３ａと線材４２５ａが次に相手方指部に近接の位置に配置される（第３近位線材）。線材群４２０ａは、掴み方向において、隣接線材同士の間に隙間を有し、好ましくは、線径（線材の厚み）以上の隙間を有する。

このように構成することで、第２指節部１２０ａの線材群４２０ａは、相手方指部に対して凹状の曲面状となる。すなわち、線材群４２０ａは、背側に凸の凸形状である。

指部１００ｂにおける第１指節部１１０ｂの線材群４１０ｂは、線材の端部を固定する部材が基部１０１ｂであること以外は、指部１００ａの線材群４１０ａと対称に構成される。すなわち、線材群４１０ｂは、背側に凸の凸形状である。

関節部Ｓ３１０ａは、軸部Ｓ３１１ａと、軸部Ｓ３１２ａと、両軸部を連結する連結部Ｓ３１３ａとを有する。軸部Ｓ３１１ａには前述のように第１指節部１１０ａの線材の両端部が接続され、軸部Ｓ３１２ａには前述のように第２指節部１２０ａの一端部（前方端部）が接続される。軸部Ｓ３１１ａ及び軸部Ｓ３１２ａは、連結部Ｓ３１３ａにより外周面同士が摺動可能に接続される。一例として、軸部Ｓ３１１ａ及び軸部Ｓ３１２ａは、幅方向に長い断面円形の棒状部材で、軸方向に貫通孔が設けられ、連結部Ｓ３１３ａが挿通される。連結部Ｓ３１３ａは例えば矩形の枠状の部材で、バネ性を有し、断面が円形である。

関節部Ｓ３１０ａによって、第１指節部１１０ａは第２指節部１２０ａに対して屈伸可能となる。これにより、より柔軟に物を掴むことができる。また、第１指節部１１０ａが背側で何らかの力を受けても、第１指節部１１０ａが屈曲することで負荷をかわすことができる。このように、本実施形態では、柔軟性を有する関節部Ｓ３１０ａを簡易な部材で構成できる。なお、関節部Ｓ３１０ａは、他の例として、サーボモータで構成されもよいし、熱で曲がるなど変形する部材で構成されてもよい。

図２９は、図２７のロボットハンドの他の例である。図示のように、ロボット９０は、一例として、手首部がＴ方向に回転する、腕部がＲ方向に旋回する、腕部が上下に動く（U軸）等の動作ができる。ハンド１０の２つの指部は、例えば、取付部１０２又はロボット９０の先端部に設けられた直動アクチュエータによって、X方向に互いに接近・離開して開閉できる。取付部１０２の構成は、図示に限定されず、公知の構成を適宜用いることができる。

指部１００ａと指部１００ｂは、対称に構成されるため、以下では指部１００ａを例に説明する。図示のように、ここでは、指部１００ａは、第１指節部１１０ａと、基部１０１ａとを有し、第１指節部１１０ａと基部１０１ａの間に関節部Ｓ３１０ａを有する。第１指節部１１０ａは、各線材が関節部Ｓ３１０ａに固定される。関節部Ｓ３１０ａは、例えばサーボモータなどで構成される。第１指節部１１０ａ及び第１指節部１１０ｂは関節部Ｓ３１０ａの駆動によりＳ方向に回動できる。

＜ロボット＞
図３０は、本発明の一実施形態に係るロボットの一例を示す図である。ロボット９０は、例えば、物の一例である食材O（例えば、総菜）を弁当箱に詰める箱詰めロボットである。ロボット９０は、ここでは双腕型ロボットを図示しているが、これに限定されず、単腕型ロボットでもよい。

図示のように、ロボット９０は、例えば、アーム９１０Ａ及びアーム９１０Ｂの２つのアームと、ベース９２０と、を有し、アーム９１０Ａの先端部に本実施形態の一例に係るハンド１０が取り付けられ、アーム９１０Ｂの先端部に弁当箱Ｐを掴むためのハンドＡ１０が取り付けられる。ハンド１０は、図示のように、両指部が対称に構成されてもよい。また、各指部は、第１指節部及び第２指節部の２つの指節部を有し、第２指節部と基部との間に関節部を有してもよい。なお、ロボット９０のその他の構成は特に限定されず、公知の技術が適宜用いられる。

ロボット９０は、箱詰めラインに立ち、アーム９１０Ａを用いて、トレーから食材Oを掴み上げた後、前方のベルトコンベアの上方まで食材を移動して、ベルトコンベア上の弁当箱Pの中に離して箱詰めする。この際、アーム９１０Ａのハンド１０は、弾性を有する複数の線材を含む線材群で外形が構成され、対象物に応じて撓むため、柔らかい総菜等の食材でも傷つけることなく掴み上げられる。

図示しないが、他の例として、ロボット９０は、前述のいずれかの指節部または２以上の指節部の組み合わせ、並びにいずれかの関節部または関節部の組み合わせからなる構造を有してもよい。

＜ロボットハンドの指部＞
図３１は、指部の使用状態を説明するための図である。なお、ここでは、説明の便宜上、線材群４１０ａ、線材群４１０ｂを構成するそれぞれ１本の線材４ａ、線材４ｂを図示して説明する。物Ｏは、一例として、不均一な厚みを有する。

まず、図３１（ａ）に示すように、線材を固定する線材止め部７ａ及び線材止め部７ｂが離開して、線材４ａと線材４ｂ間の前方隙間（対向する内側部分間の前方間隔）ｍが物Ｏの最も厚い部分（以下「最厚部」と称する）の厚みより大きくなる。このとき、両線材止め部間（対向する内側部分間）の隙間はｎである。線材止め部は、前述の関節部や基部など線材を固定する部分である。

次いで、図３１（ｂ）に示すように、両線材止め部が接近して、隙間ｎが狭くなり、線材間の前方隙間ｍが狭くなって、両線材が物Ｏの最厚部に当接する。

次いで、図３１（ｃ）に示すように、両線材止め部間の隙間ｎはさらに狭くなるが、線材間の前方隙間ｍはほぼ変わらない。これは、両線材が物Ｏの形状に沿うように開く方向に撓んでいるためである。

次いで、図３１（ｄ）に示すように、両線材止め部間の隙間ｎはさらに狭くなるが、線材間の前方隙間ｍはほぼ変わらない。これは、両線材が物Ｏの形状に沿うようにさらに開く方向に撓んでいるためである。

物Ｏの厚みが均一でない場合、従来のハンドで掴むと、最厚部に指部が当接し、この部分に力が集中して傷つくことがある。これに対して、本実施形態のハンド１０は、線材群が対象物と当接するため、弾性線材が撓み、物に沿って変形するので、物を傷つけることはない。

ロボットハンドは、物を掴む力の制御が難しい。力が大きいと物が傷つき、力が小さいと物を掴み上げられず、落とす恐れもある。本実施形態のハンド１０は、加わる力が大きく、両線材止め部が過度に接近しても、線材群が撓んで変形するため、物に過度な力がかからず、物が傷つくことを防止できる。

図３２は、指部の使用状態を説明するための図である。なお、他方の指部は図示を省略している（以下において同じ）。

図示のように、線材群は、物Ｏを掴む場合、最大線材Ｓ４１１ａのループ部分が２箇所（以下「押え部」と称する）で物Ｏと交差してこれを押え、不図示の他方の指部の最大線材のループ部分も同様に２つの押え部で物Oと交差してこれを押える。すなわち、１つの物Oに対して一対の最大線材の４つの押え部４０１６で２箇所掴んでいる。そのため、箸等のように１箇所を掴む場合より摩擦力が大きくなり、物Oが滑り落ちにくくなる。対向する線材群がそれぞれ２本のループ状の線材を含んで構成される場合は、１つの物Oに対して二対の線材の８つの押え部４０１６で計４箇所掴むことになるため、摩擦力がさらに大きくなり、物Oがさらに滑り落ちにくくなる。

また、物Oが、例えば、スパゲッティ等弾力があるものの場合、物Oは押さえられると凹む。そのため、線材の押え部４０１６と物Oとの間の摩擦力が強まり、１本のループ状の線材でこれが計２箇所で生じるため、物Oは押え部４０１６から滑り落ちにくくなる。押え部４０１６の断面を円形等丸みを有する形状とすれば、物Ｏの周面を円弧面で押えるため、物を傷つけることもない。また、ループの先端では、物Oと接触する押え部４０１６（矢印４０１６部分）が広く形成され、ループの先端も前方で物Oと当接するため、物Oがさらに滑り落ちにくくなる。

また、例えばループ部分の線材（主面）上に左右に垂れて左右に重みが掛かったスパゲッティを前方に傾けた場合、スパゲッティは線材上で前方に滑り移動しようとする。すると凹み部が前方に移動しようとする。しかし、ループ形状をなしている為前方ほど凹み部間の間隔が狭くなり（部位によっては広がり）、移動の妨げ（抵抗）になる。結果として、傾けても移動して線材から外れることなく安定して挟んで保持することが出来る。また、この際にも、上記の押え部４０１６が広く形成された部分（矢印４０１６部分）が支えとなる。また、例えば、スパゲッティが連なって把持された状態においても支え効果が高い。

また、線材の数を適宜増減すれば、物Oが大きな塊の場合も効果を奏する。また、木材や鋼材、樹脂で物Ｏが形成されて、硬く、弾力を有しない場合は、線材自体に柔らかい被覆層を設けて押え部４０１６が凹むことで、摩擦力を高めてもよい。

図３３は、指部の使用状態を説明するための図である。図示のように、線材群４１０は、腹側に窪みを有するため、丸みを有する食材をその内部空間に収納して保持でき、アーム９１０Ａが上行、下行、旋回などの動作を行っても、滑り落ちにくい。

初期状態において、一対の指部における第１指節部同士の線材群は、好ましくは、最近位線材同士のループ同士が当接する状態から、近位線材同士のループ同士が当接し且つ第２近位線材のループ同士が当接する状態に切り替えることができる。

そして、第１指節部同士の線材群は、物Ｏにいずれのループ同士も当接しない状態から、最近位線材のループ同士が当接する状態に切り替わり、さらに、第２近位線材のループ同士が当接する状態に切り替わり、さらに、第３近位線材のループ同士が当接する状態に切り替わるなど、ループ同士が順次に当接できる。このように構成することで、使用状態において、物に接触するループの数を増減できる。物に接触する数が増減すると、物との接触面積が増減し、摩擦力が増減するため、物に適した力で物を掴むことができ、アームが上行、下行、旋回などの動作を行っても、物が滑り落ちにくい。また、物との接触面積が増減さるため、軟らかい物でも、外形を損なわず、傷つけることなく掴むことができる。

例えば、図３３（ａ）に示すように、線材群Ｓ４１０ａ、線材群Ｓ４１０ｂで対象物Ｏを掴む場合、最近位線材Ｓ４１１ａ、Ｓ４１１ｂのループ部分の一部が対象物Ｏと交差して対象物Oを押え、第２近位線材Ｓ４１１ａ、Ｓ４１１ｂのループ部分の一部も対象物Ｏと交差して対象物を押えることができる（以下、各線材のループ部分における対象物を押えている部分を「押え部」と称する）。

図３３（ｂ）に示すように、最近位線材４１１ａ、４１１ｂのループの押え部４０１６同士が両側で物Ｏを挟み、第２近位線材４１２ａ、４１２ｂのループの押え部４０１６同士が両側で物Ｏを挟んでいる。最近位線材４１１ａ、４１１ｂのループ同士が外側、第２近位線材４１２ａ、４１２ｂのループ同士が内側で、１本の物Ｏに対して計４箇所を８つの押え部４０１６で挟み、押えている。これによって、物を確実に掴むことが出来る。

図３３（ｃ）に示すように、押え部４０１６の断面が円形で、物Ｏの周面を円弧面で押えているため、物を傷つけにくくなっている。また、物Ｏにおいて押え部４０１６で押された部分は、中央に凹み部Ｏ１が、両サイドに段差部Ｏ２がそれぞれ形成されるため、押え部４０１６を用いて両側で挟んだ場合、滑り落ちにくくなっている。なお、ここでは、説明の便宜上、２対の線材のうちの一対の線材のみを図示している。

また、外形が線材群で構成されているため、食材がくっつきにくく、弁当箱の中に素早く離すことができる。例えば、ポテトサラダなどの食材でも簡単に離すことが出来る。

図３４は、指部の使用状態を説明するための図である。前述のように、初期状態において、一対の指部における第１指節部同士の線材群は、好ましくは、最近位線材同士のループ同士が当接する状態から、近位線材同士のループ同士が当接し且つ第２近位線材のループ同士が当接する状態に切り替えることができる。ここでは、このような指節部により物Ｏを掴む例を説明する。物Oは、例えばスパゲッティ等である（ここでは断面を示している。例えばスパゲティーをお湯から掴み出す際に、ハンド１０で掴んで持ち上げようとすると、それぞれのスパゲッティがハンド１０の両側に自重で垂れ下がる）。ハンド１０は、図示のように、物Oを整えながら掴むことができる。

図３４（ａ）に示すように、物Oは無造作に複数置かれている。この状態で、両線材止め部（７ａ、７ｂ）を矢印方向に動かすと、線材群（４１０ａ、４１０ｂ）間の隙間が狭まる。図３４（ｂ）に示すように、両線材群間の隙間が狭まると、最近位線材（４１１ａ、４１１ｂ）同士が複数の物Oと当接し、こられの物とその間にある物（以下「物群」とも称する）が掴まる。次に、図３４（ｃ）に示すように、両線材群間の隙間がさらに狭まると、第２近位線材同士（４１２ａ、４１２ｂ）も物群に当接し、そのうちの少なくとも一部の物が動き、前後に広まる。次に、図３４（ｄ）に示すように、両線材群間の隙間がさらに狭まると、第３近位線材（４１３ａ、４１３ｂ）同士も物Oに当接し、物Oがさらに動き、１列に整列される。

例えば、図３４（ｂ）に図示の状態で、掴んだ物群を持ち上げると、少なくとも一部の物が滑り落ちるおそれがある。しかし、図３４（ｄ）に図示の状態で、物群を持ち上げ、さらに移動しても、物が滑り落ちることはない。この例のように、本実施形態は、複数のループが順次物に当接し、物を整列しながら、掴み上げることができ、物の滑り落ちを抑制できる。

なお、線材群を構成する各線材は、外側になるに従って撓みやすい線材であってもよい。これにより、内側でしっかり掴むと共に外側を撓みやすくすることで、物の周りの部分を壊しにくくすることが出来る。または、内側になるに従って撓みやすい線材であってもよい。これは、内側に位置する線材が、長さが短くなるため、剛性が高くなる傾向にあるためである。そこで、内側になるに従って線材を撓みやすい線材によって構成することにより、凹状に撓みやすい外形が得られる。中央部が幅広い形状の対象物に対して、ソフトに包み込むように掴むことができるようになり、撓みやすくなる。このように、各線材の撓みを変化させることで、色々な物に対応し、掴み方を変えることが出来る。

図３５は、第１指節部における線材群の他の例を示す図である。線材群４１０ａは、一例として、２組の線材を含んで構成される。

第１組４１０ａＢは、図２７の例と同様に構成され、他方の指部に対して凹状である。一方、第２組４１０ａＡは、最近位線材４１１ａＡのループ部分が最も小さく、第２近位線材４１２ａＡのループ部分部が次に小さく、さらに第３近位線材４１３ａＡのループ部分がその次に小さく、最遠位線材４１４ａＡのループ部分が最も大きい。そのため、線材群４１０ａＡは、窪みを有し、他方の指部に対して全体として凸状である。また、好ましくは、線材群４１０ａＡのループ部分は、全体として、線材群４１０ａＢのループ部分より小さい。

線材群４１０ａは、図示のように、線材群４１０ａＡと線材群４１０ａＢを、線材群４１０ａＢの内部空間内に線材群４１０ａＡを収めるように重ねて構成される。好ましくは、線材群４１０ａＡの各線材が線材群４１０ａＢの各線材より撓みやすい。また、線材群４１０ａＡの各線材が線材群４１０ａＢの各線材より細い。

なお、他方の指部に対して、線材群４１０ａＡを凹状に構成してもよい。例えば、線材群４１０ａＢの凹状の窪みの深さより、線材群４１０ａＡの窪みの深さを浅くし、さらに線材の線径を細くすることで、例えばトマトなどの食材を掴むときにソフトに接触できる。また、例えば、トマトの大きさ、重さが異なるなどの場合も対応できる。

また、線材群４１０ａＡと線材群４１０ａＢの外形の大きさを同じにしたり、線材群４１０ａＢより線材群４１０ａＡの外形の大きさを大きくしたり、線材群４１０ａＡと線材群４１０ａＢを交差させる様に構成しても良い。

このように、対象とする物に合わせて線材群の腹側を形成する部分の形状を凹、凸形状としたり、主面を斜面としたり、これらを組み合わせたりすることで、専用のロボットハンドを形成することが出来る。また、これらをロボットの先端部に複数取り付け、用途に合わせて切り替えて稼働する、交換して稼働するようにしてもよい。

さらには、例えば線材群４１０ａに形状記憶合金を用い変態点以下の温度で物Ｏの外形形状に変形させることで、物Ｏを適正に把持しやすくすることが出来る。また、変態点以上の温度で元の形状に戻すことが出来、色々な机上に対応させることが出来る。

図３６は、第１指節部における線材群の他の例を示す図である。ハンド１０は、線材群に含まれる線材の少なくとも一部に、主面と直交する方向に湾曲する湾曲部を設けてもよい。例えば、線材群を構成する線材のうちの、例えば、最近位線材４１１ａ及び第２近位線材４１２ａが主面と直交する方向（開閉方向）に凹状に湾曲する湾曲部４０１７を有してもよい。これによって、円柱状の対象物（例えば、アンプル、缶など）が持ちやすくなる。

図３７及び図３８は、第１指節部における線材群の他の例を示す図である。ハンド１０は、線材群に含まれる線材の少なくとも一部に、滑止部を設けてもよい。滑止部は、例えば、段差や凹みを設けることで構成される。例えば、図３７に示すように、例えば、線材４が主面に直交する方向に線材の太さより小さい幅の凹みで構成される複数の滑止部４０１８を有してもよい。また、線材４の一部を潰したり、削ったりして、断面を楕円状としたり、図３８に示すように平坦面を含むようにしたりしてもよい。

図３９は、本発明の一実施形態に係るロボットハンドの一例を示す図である。ハンドは、一例として、線材４のループの先端近辺に補強部を設けて強度を補強してもよい。補強部は、ループ状の線材で構成されてもよいし、直線状の線材で構成されてもよい。

図３９（ａ）に示すように、一例として、ハンド１は、補強部４０１９が、ループの先端４００１より突出するように設けられる。例えば、図示のように、補強部４０１９は、ループ状の弾性線材で構成され、リング状の爪のように形成されて、一部が先端４００１から爪状にはみ出している。補強部４０１９は、例えば、点溶接で先端４００１に固着され、複数の溶接部４０２０が形成される。なお、補強部の線材への固定方法は特に限定されず、既知の技術が適宜用いられる。

図３９（ｂ）に示すように、一例として、ハンド１は、補強部４０１９が、先端より後方に設けられてもよい。例えば、図示のように、補強部４０１９は、ループ状の線材で構成され、例えば、点溶接で線材４に固着され、複数の溶接部４０２０が形成される。

図３９（ｃ）に示すように、線材に限らず、補強部４０１９は、帯状の金属またはプラスチック樹脂製の部材で構成されてもよい。補強部４０１９は、例えば、このような帯状の部材で、線材４を橋状に渡るように形成される。補強部４０１９の両端部は、例えば、線材４に巻き付けられて固定される。

図４０は本発明の一実施形態に係るロボットハンドの指部の補強部の例を示す図である。図４０（ａ）に示すように、補強部４０２１は、２以上の線材を跨って設けられてもよい。また、１つの指部に対して、補強部４０２１は、１つ設けられてもよいし、２つ以上設けられてもよい。ここでは、一例として２つの補強部４０２１がそれぞれ２本の線材を跨る例を説明する。補強部４０２１は、例えば、長尺の板状で、長手方向に前後並ぶ２つの孔であって板面を貫通する貫通孔を有する。一方の貫通孔が、一方の線材４がちょうど挿通するようにその外周と概ね同じか若干大きい内周を有し、他方の貫通孔（遊び孔）が、他方の線材４が貫通孔内で移動できるようにその外周より大きい内周を有する。他方の貫通孔は、例えば、図示のように補強部４０２１の長手方向に長い孔である。

図４０（ｂ）は、図４０（ａ）の補強部の他の例を示す図である。２つの線材の間には、他の例として、図示のように、ブロック状の１つの補強部４０２１が設けられる。また、補強部４０２１は、一方の線材４が挿通する孔が大きく形成されて一方の線材４が孔内で移動でき、他方の線材４が挿通する孔がその線材の外周の大きさと概ね同じか若干大きい内周を有する。

＜線材止め部（線材固定（取付）構造）＞
図４１は本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図で、図４１（ａ）は取付後、図４１（ｂ）は取付け前を示す図である。

線材止め部７は、受け部７１と、止め具７２とを含む。受け部７１は、一例として、関節部、接続部、骨プレート、基部、受け部材などである。ここでは、受け部７１は、板状のものを図示しているが、これに限定されず、適宜な形状であり得る。

止め具７２は、一例として、挟み板７２１及び挟み板７２２の２つの挟み板と、両挟み板を締結する締結部７２３とを含む。挟み板７２１及び挟み板７２２は、線材４の末端４０２２を収容する収容部７２１１、７２２１を含む。収容部７２１１、７２２１は、例えば半円形状など線材４の断面形状に応じた断面形状を有する。収容部７２１１、７２２１の両側のサイド部７２１２、７２２２には、締結部７２３が設置される。締結部７２３は、例えば、ねじやボルト、ナット等の締結具である。なお、締結部７２３は、点溶接等でもよい。挟み板７２２は、受け部７１と接続するための接続部７２２３を有する。接続部７２２３は、一例として、収容部７２２１から長手方向に延出後収容側と反対側に屈曲して略L字状に形成される。接続部７２２３の幅は収容部７２２１より狭く、両者の間には、略L字状の切欠きが形成される。接続部７２２３の受け部７１への接続は、特に限定されず、公知の技術が適宜用いられる。

図４２は図４１の線材止め部の他の例を示す図である。ロボットハンドは、線材４の捩じれを防止するため、末端４０２２を屈曲させて屈曲部４０２３を設けることがある。この場合は、図示のように、挟み板７２１には収容部７２１１から長手方向に延出する延出部７２１３が設けられる。延出部７２１３は幅が収容部７２１１より狭く、両者の間には略L字状の切欠きが形成される。線材４の屈曲部４０２３は、挟み板７２１の収容部７２１１と延出部７２１３とで形成されるL字状の切欠きと、挟み板７２２の収容部７２２１と接続部７２２３とで形成されるL字状の切欠きとに挟まれ、固定される。なお、線材の捩じれ防止は、末端４０２２の一部を潰して略円形の断面形状を略楕円形や平坦面を有する形状とし、収容部７２１１、７２２１をこれに応じた断面形状とすることで実現してもよい。また、接続部付近の表面にブラスト仕上げや、ヘアライン仕上げなどの滑り止めをすることで、捩じれ防止を施しても良い。

図４３は本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図で、図４３（ａ）は取付け後、図４３（ｂ）は取付け前を示す図である。

線材止め部７は、受け部７１と、止め具７３とを含む。受け部７１は、孔部７１１を有する点が前述例と異なる。孔部７１１は、貫通孔が中央を貫通し、孔の周りの周壁部が断面視略テーパ状である。

止め具７３は、一例として、孔部７１１を挿通するボルト部材７３１と、ボルト部材７３１の雄ねじ部と螺合するナット７３２と、ボルト部材７３１とナット７３２との間の座金７３３とを有する。

ボルト部材７３１は、頭部に六角孔を有する。また、ボルト部材７３１の頭部の軸部に隣接する部分は断面視略テーパ状で、このテーパ状の部分が孔部７１１の周壁部に当接する。ボルト部材７３１の軸部は外周面に雄ねじが設けられ、軸部の先端は縮径して漸次細くなる形状である。また、ボルト部材７３１は軸部または頭部及び軸部の両方の中央を軸方向に貫通する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面に雌ねじが設けられる。線材４は末端４０２２の外周面に雄ねじが設けられ、末端４０２２の雄ねじとボルト部材７３１の内周面の雌ねじが螺合する。

図４４は図４３の線材止め部の他の例を示す図である。線材４は、例えば、炭素繊維強化樹脂で成形し、末端４０２２の雄ねじを設ける部分を太く成形して補強してもよい。

図４５は本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。線材止め部７は受け部７１と、止め部７７とを含む。受け部７１は、孔部７１１を有し、この孔部７１１に線材４の末端４０２２を蝋付けなど溶着や接着など、またはカシメで止め部７７を形成して固定する。

図４６は本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図で、（ａ）は取付け前の受け部、（ｂ）は取付け後、（ｃ）は線材を曲げた例を示す図である。

図４６（ａ）に示すように、受け部７１は、表面から凹む溝部７１２を有し、溝部７１２の少なくとも一部の上方には屋根のように押え部７１３が設けられる。受け部７１は、押え部７１３とその下方の溝部７１２によってその表面に空洞がトンネルのように形成される。図４６（ｂ）に示すように、線材４の末端４０２２はこの空洞な挿通されて固定される。線材４は末端４０２２をそのまま空洞を挿通させてもよいし、図示のように略直角に折り曲げてから挿通させてもよい。図４６（ｃ）に示すように、線材４は、さらに、端部において末端４０２２よりも中央部側を折り曲げて曲げ部４０２４を形成して、線材４の強度を高めるようにしてもよい。

図４７は本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。線材止め部はインサート成形により形成できる。図４７（ａ）、図４７（ｂ）、図４７（ｃ）はそれぞれ一例を示す図である。線材止め部７は、線材４が直接受け部にインサート成形されて設けられてもよいが、一例として台座部７４を含み、台座部７４を介して線材４が受け部に固定される。台座部７４の受け部への固定は特に限定されず、従来技術を適宜用いることができる。

台座部７４は、例えば、プラスチック樹脂、ゴム等により板状に形成される。線材４は、末端４０２２が折り曲げられた状態でインサート成形されて台座部７４内で面状に延在し、ループ部分が台座部７４に対して所定角度で突出して固定される。図示では、ループ部分が台座部７４に対して略垂直に突出しているが、これに限定されず、ロボットハンドの全体構成に合わせて角度を設けて台座部７４から突出するように形成できる。末端４０２２は、図４７（ａ）に示すように略Ｓ字状折り曲げられてもよいし、Ｌ字形状や直線状などに折り曲げられてもよい。また、末端４０２２と台座部７４の接合部分に補助部７４１が設けられてよい。

図４７（ｂ）に示すように、一例として、インサート成形により、１本の線材で２つのループ部分を形成できる。例えば、１本の線材を略Ｕ字状に折り曲げた後、さらに略Ｕ字状またはＣ字状等の形状に折り曲げて、両末端を一方で間隔を置いて固定し、中央部を他方で固定することで、その間に２つのループ部分を形成できる。

図４７（ｃ）に示すように、金具７５に末端４０２２を取り付けてから、金具７５とともに末端をインサート成形により台座部７４内に固定してもよい。

図４８は本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図で、図４８（ａ）は斜視図、図４８（ｂ）はＡＡ線断面の例である。

図４８（ａ）に示すように、一例として、線材４は台座部７４と一体成型されて形成される。線材４は、一例として、両端部がループ部分よりも線径（断面）が拡径（拡大）して形成される。ループ部分が先端では線径（断面）が細く（小さく）、基端に向かって徐々に太く（大きく）なってもよい。全体として、ループ部分の先端から線径（断面）を徐々に拡径（拡大）して形成されてもよい。

図示のように、複数の線材を含む場合、隣接の線材同士は、両端部が上下、左右のいずれの方向でも隙間を有して、層をなすように形成される。そうすると、上方に凸な線材群、または下方に凸な線材群が構成される。また、台座部７４には、好ましくは、他の構成部と接続するための貫通孔７４２が設けられる。

図４８（ｂ）に示すように、線材４の断面は、一例として円形である。または、楕円形に形成して、横方向の動きを制限できるようにし、斜めに傾きにくくしてもよい。または、対向する平面を有し、横幅が縦幅より大きい多角形に形成して、横方向の動きを制限できるようにし、斜めに傾きにくくしてもよい。

図４９は、図４８の線材止め部の他の例を示す図である。一例として、線材４は、補強部４０１９を線材４本体と一体に形成されてもよい。例えば、図示のように、補強部４０１９は、線材のループ部分から分岐し且つ両端がループ部分と交わるように形成される。

図５０は本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。一例として、受け部７１は円柱状で、軸方向に両端の端面中央を貫通する軸孔７１６を有する。線材４の両端部は、受け部７１の両端面にそれぞれ固定される。

受け部７１に３本のループが大小異なる線材を固定する例を説明する。受け部７１は、両端面のそれぞれに周方向に沿って所定間隔で配置される３つの受け孔７１１が設けられる。受け孔７１１は外周縁と軸孔７１６の内周縁の間に開口し、軸方向に入り込んでいる。線材４は、ループが大きくなる順に、またはループが小さくなる順に、両端部が受け孔に挿入され、固定される。そうすると、図示のように上方に凸な線材群、または下方に凸な線材群が構成される。

図５１は本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。図５１（ａ）に示すように、一例として、受け部７１は板状である。ループが大小異なる複数の線材４は、受け部７１に、ループが大きくなる順に、または小さくなる順に固定され、隣接の線材同士の両端部が上下、左右のいずれの方向でも隙間を有するように固定される。そうすると、上方に凸な線材群または下方に凸な線材群が構成される。

図５１（ｂ）に示すように、複数の線材４は、板状の受け部７１に一列に横並びに並んで固定されてもよい。

図５２は本発明の一実施形態に係る線材止め部を示す図である。図示のように、複数の線材４は、両端部に近い部分が折り曲げられて、両端部とループ部分とが段違い状になっていている。好ましくは、図示のように、複数の線材は、ループ部分同士の間に隙間を有するように折り曲げられている。両端部は、板状の受け部７１に蝋付けやスポット溶接などで固定される。また、図示のように、一例として、受け部７１の線材固定部分が、皮革等の素材のカバー部材７６で覆われる。

＜ループ形状＞
図５３は本発明の一実施形態に係る線材のループ形状を示す図である。ここでは、例として、１本の線材を図示し、説明する。（ａ）～（ｄ）はそれぞれ上が平面図、下が正面図である。

図５３（ａ）に示すように、一例として、線材４のループは平面視半楕円形状ないしＵ字形状で、正面視直線状である。図５３（ｂ）に示すように、一例として、線材４のループは平面視Ｃ字形状、正面視肢部分が直線状で、先端付近が円弧状である。図５３（ｃ）に示すように、一例として、線材４のループは前半がＣ字形状、後半が八の字状に開脚する形状で、正面視曲線状である。図５３（ｄ）に示すように、一例として、線材４のループは平面視左右非対称の形状で、正面視凹みがある曲線状である。

図５４は本発明の一実施形態に係る線材のループ形状を示す図である。ここでは、例として、複数本の線材を含む線材群の例を図示し、説明する。

図５４（ａ）に示すように、一例として、線材群４００は、平面図において、Ｃ字形状ないしＵ字形状の線材を、大ループの線材の内部に隙間を置いて小ループの線材を順に包含する形状である。線材群４００は、正面図で示されているように、大ループの線材の上に隙間を置いて小ループの線材が順に重なる形状で、先端が傾斜している。好ましくは、図示のように、線材の先端４００１をつなぐ仮想線が曲線である。

図５４（ｂ）に示すように、一例として、線材群４００は、平面視において、前半がＣ字形状、後半が直線状の線材４を、大ループの線材の内部に隙間を置いて小ループの線材を順に包含する形状である。線材群４００は、その斜視図で示されているように、大ループの線材の上に隙間を置いて小ループの線材が順に重なる形状で、凸状になっている。好ましくは、図示のように、線材の先端４００１をつなぐ仮想線が曲線である。

図５４（ｃ）に示すように、一例として、線材群４００は、平面視において、先端が後方に凹む形状で、大ループの線材ほど先端が後方に位置する形状である。また、正面図で示されているように、線材４は、大ループの線材の上に隙間を置いて小ループの線材が順に重なる形状で、先端から肢にかけて下方に湾曲している。好ましくは、小ループの線材の先端４００１が更に後方に湾曲して隣接のそれより大きいループの線材の内部に少なくとも一部が入り込んでいる。

図５４（ｄ）に示すように、一例として、線材群４００は、平面視において、先端が後方に凹む形状で、大ループの線材ほど先端が後方に位置する形状である。また、正面図で示されているように、線材４は、大ループの線材の上に隙間を置いて小ループの線材が順に重なる形状で、先端から肢にかけて一旦上方に湾曲した後に下方に湾曲している。また、小ループの線材ほど下方に湾曲する部分が短く、前方への突出度合いが大きく、大ループの線材ほど下方に湾曲する部分が長く、前方への突出度合いが小さい。好ましくは、小ループの線材の先端４００１が更に後方に湾曲して隣接のそれより大きいループの線材の内部に少なくとも一部が入り込んでいる。

図５５は本発明の一実施形態に係る線材のループ形状を示す図である。

図５５（ａ）に示すように、一例として、線材４は、一端部の末端４０２２から出発して中央部分で折り返してＣ字形状のループを形成し、他端の末端４０２２’が一端の末端４０２２と並ぶ位置に戻る形状である。

図５５（ｂ）に示すように、一例として、線材４は、一端の末端４０２２から出発して閉ループを形成し、他端の末端４０２２’が交差するようにして一端の末端４０２２と並ぶ位置に戻る形状である。

図５５（ｃ）に示すように、一例として、線材４は、一端の末端４０２２から出発して上昇しながら螺旋状の多重ループを形成し、他端の末端４０２２’がループの内部を通って一端の末端４０２２と並ぶ位置に戻る形状である。

図５５（ｄ）に示すように、一例として、線材４は、一端の末端４０２２から出発して上昇しながら螺旋状の多重ループを形成した後、形成された多重ループを囲うように下降しながら多重ループを形成し、他端の末端４０２２’が一端の末端４０２２と並ぶ位置に戻る形状である。

図５６は本発明の一実施形態に係る線材のループ形状を示す図である。ここでは、例として、複数本の線材を含む線材群の例を図示し、説明する。

図示のように、一例として、複数の図５５（ａ）に示す形状の線材が、大ループの内部に小ループを重ねるようにして、線材群４０が形成される。線材の両端部は、一例として、図５６（ａ）に示すように、複数の一端部の末端４０２２同士が所定間隔を有してそれぞれ固定され、複数の他端部の末端４０２２’同士が所定間隔を有してそれぞれ固定される。また、一例として、図５６（ｂ）に示すように、複数の一端の末端４０２２同士が溶着や接着、治具による固定等でまとめて固定され、複数の他端部の末端４０２２’同士が溶着や接着、治具による固定等でまとめて固定される。

なお、上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態の例に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

４、４０１、４０２ 線材
９０、８０ ロボット
９５０、８０１ 頭部
９６０、８０２ 胴部

Claims (4)

1. 少なくとも胴部を有し、動くことができるロボットであって、
   前記胴部は、背骨部材を有し、前記背骨部材を囲うように配設される弾性を有する線材により外形が形成され、
   上肢部と下肢部とを有し、
   前記上肢部の上腕部と前腕部、及び前記下肢部の大腿部と下腿部は、骨部材を有し、前記骨部材を囲うように配設される弾性を有するループ状の線材により外形が形成され、
   前記上腕部、前記前腕部、前記大腿部及び前記下腿部のうちの一又は複数における前記線材は、ループ形状が前記骨部材の延在方向に沿って配設され、
   前記上腕部、前記前腕部、前記大腿部及び前記下腿部のうちの一又は複数における前記線材は、両端部と、前記両端部の間で折り返されることにより形成される先端とを含み、前記線材の先端は自由端である
   ことを特徴とするロボット。
2. 請求項１に記載のロボットであって、
   前記上肢部及び前記下肢部は、複数の前記線材を所定間隔で配列してなる線材群により外形が形成される
   ことを特徴とするロボット。
3. 請求項１または２に記載のロボットであって、
   前記線材は、着脱可能に配設される
   ことを特徴とするロボット。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載のロボットであって、
   頭部を有し、
   前記頭部は、弾性を有する線材により外形が形成される
   ことを特徴とするロボット。

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