WO2003051583A1

WO2003051583A1 - Dispositif de main a plusieurs doigts

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Publication number: WO2003051583A1
Application number: PCT/JP2002/008570
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Matsuda
Original assignee: Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2003-06-26
Also published as: JP2003181787A; EP1457294A1; US20050006915A1; US7222904B2; EP1457294B1; JP3914045B2; DE60229775D1; EP1457294A4

Description

明細書多指ハンド装置技術分野

本発明は、複数の指機構を有する多指ハンド装置に関する。背景技術

人の手と同様の構造を有する多指ハンド装置は、腕体の先端部に取り付けた手嘗部から複数の指機構が延設され、その各指機構は、複数の節間部材を複数の指関節を介して順次連接した構成とされている。

この種の多指ハンド装置では、各指機構毎に、各指機構の指関節を駆動するためのァクチユエ一夕を指機構から離間した箇所（例えば手嘗部や腕体等）に設けると共に、このァクチユエ一夕をワイヤ部材ゃこれを巻き掛けたプーリ部材を介して各指機構に接続し、該ワイヤ部材を該ァクチユエ一夕により引っ張ることで各指機構の屈伸動作を行うようにしたものが従来より知られている（例えば特開昭 6 0 _ 2 0 7 7 9 5号公報、特開平 6— 8 1 7 8号公報等を参照）。

しかし、これらの従来の多指ハンド装置では、各指機構毎にァクチュエー夕を備えるため、各指機構の屈伸動作をそれぞれ独立的に制御することができるものの、多数のァクチユエ一夕を搭載するための大きなスペースが必要となる。更に、各指機構とそれに対応するァクチユエ一夕とを接続するワイヤ部材が各指機構毎に各別に必要となるため、それらの多数のワイヤ部材を取り回すスペースも要すると共に、該ワイヤ部材の取り回しも複雑なものとなる。

このような不都合を解消するためには、例えば各指機構をその伸ばし側、あるいは曲げ側にパネ等により付勢しておくと共に、各指機構から延設したワイヤ部材を相互に結合しておき、それらの結合したワイヤ部材を単一のァクチユエ一夕により引っ張ることで、各指機構の曲げ動作や伸ばし動作を一括的に行うことが考えられる。

しかしながら、このようにした場合には、例えば物体を把持するために、各指機構の曲げ動作を行った場合に、いずれか一つの指機構が物体に当接したり、他の障害物に当接したりして、それ以上、曲げ動作を行うことができなくなると、他の指機構も曲げ動作を行うことができなくなり、物体を適正に把持することができなくなることがある。また、各指機構を曲げた状態から伸ばす場合にも、一つの指機構が障害物等に当接して、それ以上、伸ばし動作を行うことができなくなると、他の指機構も伸ばし動作を行うことができなくなってしまう。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、複数の指機構をヮィャ部材を介して屈伸させる多指ハンド装置において、指機構の屈伸動作の駆動源としてのァクチユエ一夕の個数を少ないものとしつつ、物体の把持作業等の際の指機構の円滑な屈伸動作を行うことができる多指ハンド装置を提供することを目的とする。発明の開示

かかる目的を達成するために、本発明の第 1の態様は、腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、該手嘗部から延設され、それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる複数の指機構と、各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付勢手段と、各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、各指機構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段とを備えた多指ハンド装置であって、前記駆動手段は、前記複数の指機構のうちの少なくとも 2個の指機構からそれぞれ延設された 2本のワイヤ部材の手嘗部側の端部を互いに間隔を存して連結する一対の連結部を備える連結部材と該連結部材の両連結部の間に設けた支点を介して該連結部材を揺動自在に保持して前記 2本のワイヤ部材の引っ張り方向に移動可能な保持部材とを具備し、前記 2個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記保持部材を移動させることにより、該 2個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることを特徴とする。

本発明の第 1の態様は、少なくとも 2個の指機構を屈伸させるのに適した構成である。以下、指機構が 2個であるとして説明する。指機構は例えば人の指を模倣して複数の関節を備えて屈伸自在に延びている。各指機構からはワイヤ部材が手嘗部に向かって延出されており、ワイヤ部材を引っ張ることにより、各指機構の曲げ動作又は伸ばし動作が行なえるようになっている。前記駆動手段は、前記保持部材に保持された連結部材を介して 2個の指機構から延設された両ワイヤ部材を同時に前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、 2個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作（以下、単に屈伸動作という）を行う。従って、 2個の指機構ついては、そのそれぞれに一つずっァクチユエ一夕を備えずともァクチユエ一夕は一つだけで両方の指機構の屈伸動作を行うことができる。更に、このとき、 2個の指機構のいずれか一方が物体等に当接してそのワイヤ部材が引っ張り不能となっても、前記連結部材が支点を介して天秤状に揺動して他方の指機構のワイヤ部材を引っ張りつつ保持部材と共に移動することができ、それにより、他方の指機構の屈伸動作を支障なく行うことができる。

このように、本発明の第 1態様によれば、指機構の屈伸動作の駆動源としてのァクチユエ一夕の個数を少ないものとしつつ、物体の把持作業等の際の指機構の円滑な屈伸動作を行うことができる。なお、本発明の第 1態様は指機構が 2個以上である場合にも採用することができ、 2個の指機構以外の指機構については、それぞれ各別のァクチユエ一夕を用いて各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張って該指機構の屈伸動作を行うようにしてもよい。或いはまた、後述する本発明の他の構成によって、互いに共通のァクチユエ一夕を用いて屈伸動作を行うようにすることも可能である。

また、本発明の第 2の態様は、腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、該手嘗部から延設され、それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる少なくとも 4個以上の複数の指機構と、各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付勢手段と、各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、各指機構から延設されたヮィャ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段とを備えた多指ハンド装置であって、前記駆動手段は、前記複数の指機構のうちの少なくとも 4個の指機構が 2個ずつの 2対に分類されて各対の 2個の指機構からそれぞれ延設された 2本のワイヤ部材の手嘗部側の端部を互いに間隔を存して連結する一対の連結部を備えた 2個の連結部材と、それぞれの連結部材の両連結部の間に設けた支点を介して 2個の連結部材を間隔を存して揺動自在に保持し、前記 4個の指機構からそれぞれ延設されたワイャ部材の引っ張り方向に移動可能で且つ前記 2個の連結部材の間に設けた支点の回りに揺動可能な保持部材とを具備し、前記 4個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記保持部材を移動させることにより、該 4個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることを特徴とする。

本発明の第 2の態様は、少なくとも 4個の指機構を屈伸させるのに適した構成である。以下、指機構が 4個であるとして説明する。本発明の第 2の態様における前記駆動手段は、前記保持部材を移動させることで 2個の連結部材を介して 4個の指機構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることができる。それにより、 4個の指機構の屈伸動作を同時に行うことができ、 4個の指機構の各別にァクチユエ一夕を備えずとも、単一のァクチユエ一夕を用いてその屈伸動作を行うことができる。

ここで、 4個の指機構は、 2個ずつの 2対に分類されて、各ワイヤ部材が 2個の連結部材によって連結されている。即ち、 2個の指機構から延出された一対のワイヤ部材が 1個の前記連結部材によって連結され、残りの 2個の指機構から延出された一対のワイヤ部材が他の 1個の前記連結部材によって連結されている。そして、 4個の指機構のいずれか一つが物体等に当接して動かなくなり、そのワイヤ部材が引っ張り不能となっても、その動かなくなった指機構と対になる指機構から延設されたワイヤ部材は、連結部材の天秤状の揺動により引っ張られ、動かなくなつた指機構と対になる指機構の屈伸動作を支障なく行うことができる。しかも、動かなくなった指機構が属する対とは別の対の 2個の指機構に対応する連結部材は前記保持部材と共に移動されるので、動かなくなつた指機構以外の 3個の指機構の屈伸動作を行うことができる。このことは、 4個の指機構の 2対の一方に属する一つの指機構と、他方の対に属する一つの指機構とが同時に動かなくなつた場合でも同様である。この場合にも、両連結部材が揺動しつつ保持部材と共に移動することができそれにより、動かなくなった 2個の指機構以外の 2個の指機構の屈伸動作を行うことができる。

また、前記 4個の指機構の 2対の一方に属する 2個の指機構が共に動かなくなった場合には、その対に属する指機構に対応する連結部材は保持部材と共に移動することはできなくなるが、該保持部材がその支点の回りに揺動することで、他方の対の指機構に対応する連結部材を該保持部材と共に移動させることができる。これにより、該他方の対の指機構の屈伸動作を行うことができる。同様に、前記 4個の指機構のうちの 3 個の指機構が動かなくなった場合であっても、可動である一つの指機構に対応する連結部材が揺動し且つ前記保持部材が揺動しつつ移動できるので、可動である一つの指機構の屈伸動作を行うことができる。

このように、本発明の第 2の態様によれば、 4個の指機構のうちのいずれの指機構が物体に当接する等して動かなくなっても、残りの指機構は屈伸動作を行うことができる。そして、 4個の指機構の屈伸動作は、単一のァクチユエ一夕を用いてプーリ保持部材を移動させることで行うことができる。

従って、本発明の第 2態様によれば、前記第 1実施形態の場合と同様指機構の屈伸動作の駆動源としてのァクチユエ一夕の個数を少ないものとしつつ、物体の把持作業等の際の指機構の円滑な屈伸動作を行うことができる。なお、該第 2の態様は、前記各対の 2個の指機構に関しては. 前記第 1の態様の場合と基本的作動が同様である。

また、前述した本発明の第 1の態様の多指ハンド装置において、前記指機構は少なくとも 3個以上備えられ、前記駆動手段は、前記 2個の指機構以外の他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材が巻き掛けられて前記保持部材に回転自在に保持されたブーリ部材を具備し、前記 2個の指機構と前記他の 1個の指機構との曲げ動作又は伸び動作を行うとき前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を、前記ブーリ部材が前記保持部材と共に前記 2個の指機構から延設されたワイヤ部材の引つ張り方向に移動する方向に引っ張ることを特徴とする。

これによれば、前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を引つ張ることで、当該他の 1個の指機構の屈伸動作が行われる。しかも、当該他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることによつて、前記プーリ部材を介して前記保持部材が移動し、これに伴って前記連結部材を介して前記 2個の指機構から延設されたワイヤ部材が引っ張られる。これにより、前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張るだけで、当該他の 1個の指機構だけでなく前記 2個の指機構の屈伸動作をも同時に行うことができる。

そして、このとき、例えば前記他の 1個の指機構が物体に当接する等して動くことができない状態となった場合にも、ブーリ部材は移動可能な保持部材に設けられているので、該プーリ部材が回転しつつ保持部材が移動され、前記 2個の指機構のワイヤ部材が引っ張られるので、該 2 個の指機構については支障なく屈伸動作を行うことができる。

また、前記 2個の指機構については、そのうちのいずれか一方が物体に当接する等して動かなくなっても、前記連結部材が天秤状に揺動して他方の指機構の屈伸動作が阻害されることはなく、更には、前記他の 1 個の指機構から延設されたワイヤ部材は保持部材のプ一リ部材を介して引っ張られるので該他の 1個の指機構の屈伸動作も支障なく行なわれる, 従って、かかる本発明によれば、前記 2個の指機構と前記他の 1個の指機構との 3個の指機構のうちのいずれの指機構が物体に当接する等して動かなくなっても、残りの指機構は屈伸動作を行うことができる。そして、当該 3個の指機構の屈伸動作は、単一のァクチユエ一夕を用いて前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることで行うことができる。

上記の場合と同様にして、前述の本発明の第 2の態様において、前記指機構は少なくとも 5個以上備えられ、前記駆動手段は、前記 4個の指機構以外の他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材が巻き掛けられて前記 2個の連結部材の間で前記保持部材に回転自在に保持されたブーリ部材を具備し、前記 4個の指機構と前記他の 1個の指機構との曲げ動作又は伸び動作を行うとき、前記他の 1個の指機構から延設されたワイャ部材を、前記プーリ部材が前記保持部材と共に前記 4個の指機構から延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることを特徴とする。

これによれば、前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を引つ張るだけで、当該他の 1個の指機構の屈伸動作と同時に前記 4個の指機構の屈伸動作を行なうことができる。即ち、前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ると、前記プーリ部材を介して前記保持部材が移動され、該保持部材に保持された 2個の連結部材を介して、前記 4個の指機構から延設されたワイヤ部材が引っ張られる。そして、このとき、例えば前記他の 1個の指機構が物体に当接する等して動くことができない状態となった場合であっても、ブーリ部材は移動可能な保持部材に設けられているので、該プーリ部材が回転しつつ保持部材が移動され、 2個の連結部材に連結されている前記 4個の指機構のワイヤ部材が引っ張られるので、該 4個の指機構については支障なく屈伸動作を行うことができる。また、前記 4個の指機構については、そのうちのいずれかが物体に当接する等して動かなくなっても、その動かなくなった指機構以外の残りの指機構に対応する前記連結部材が天秤状に揺動して保持部材と共に移動することができるため、当該残りの指機構構の屈伸動作を行うことができる。

従って、かかる本発明によれば、前記 4個の指機構と前記他の 1個の指機構との 5個の指機構のうちのいずれの指機構が物体に当接する等して動かなくなっても、残りの指機構は屈伸動作を行うことができる。そして、当該 5個の指機構の屈伸動作は、単一のァクチユエ一夕を用いて前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることで行うことができる。

また、本発明の前記第 2の態様においては、前記保持部材の 2個の連結部材の間に設けられた支点を何れか一方の連結部材寄りに位置させることにより、各付勢手段の付勢力を一定に設定しておいても、 4個の指機構の 2対の一方に属する 2個の指機構と他方に属する 2個の指機構との屈伸動作順位を容易に設定することができる。即ち、例えば各指機構の付勢手段が同じ付勢力を有しており、保持部材が支点を介して移動されるときには、先ず、該保持部材が揺動して該支点から近い距離にある一方の連結部材が、該支点から遠い距離にある他方の連結部材よりも早い時期に移動を開始する。このとき、各付勢手段が各指機構を伸ばし側に付勢している場合には、早い時期に移動された一方の連結部材に連結されたワイヤ部材が、他方の連結部材に連結されたワイヤ部材ょりも先に引っ張られるので、一方に属する 2個の指機構を他方に属する 2個の指機構よりも先に曲げ動作を開始させることができる。また、各付勢手段が各指機構を曲げ側に付勢している場合には、早い時期に移動された一方の連結部材に連結されたワイヤ部材が、他方の連結部材に連結されたワイヤ部材よりも先に緩められるので、一方に属する 2個の指機構を他方に属する 2個の指機構よりも遅れて伸ばし動作を開始させることができる。このように、前記保持部材の支点位置により指機構の屈伸動作順位が設定できるので、各指機構毎に付勢力の異なる付勢手段を取り付けることなく、同じ付勢力の付勢手段を用いてコスト増加を防止することができる。

更に、本発明の第 1及び第 2の態様においては、前記連結部材の両連結部の間に設けられた支点を何れか一方の連結部寄りに位置させることにより、 2個の指機構について屈伸動作順位を容易に設定することができる。これは基本的には前述した保持部材の支点位置の場合と同様であり、保持部材が移動されるときに、該^連結部材がその支点回りに揺動して該支点か近い距離にある一方の連結部に連結されたワイヤ部材が、該支点から遠い距離にある他方の連結部に連結されたワイヤ部材ょりも早い時期に引っ張られる。

そして、例えば、本発明の多指ハンド装置おいて人の手を模倣して 4個の指機構を人指し指乃至小指に対応させるとき、連結部材の支点位置と保持部材の支点位置との組み合わせで、小指から順に少しの遅れをもって順次人差し指まで曲がり動作を連続させることができ、人の手を模倣した自然な握る動作を容易に得ることができる。

また、本発明において、前記連結部材は、前記保持部材に揺動自在に連設されたリンク部材を介して該保持部材に保持されていることが好ましい。これにより、前記保持部材を手嘗部における腕体寄りに設けても該リンク部材によって前記連結部材を各指機構に接近させることができ各ワイヤ部材の長さを節約して、コスト低減を図ることができる。しかも、保持部材がその支点回りに揺動したときの円弧起動を揺動自在のリンク部材が吸収して略直線的な動作として連結部材に伝達することができ、安定した指機構の屈伸動作を行なうことができる。

また、本発明において、各指機構から延設するワイヤ部材は、例えば各指機構の先端部から延設しておくようにしてもよいが、より好ましい構成として、前記複数の指機構のうちの少なくとも一つの指機構は、最も手嘗部寄りの指関節に連なる節間部材の該指関節回りの回転動作に連動させて他の指関節回りの回転動作を行わしめるべく該指機構の複数の節間部材に連結されたリンク機構を具備しており、該指機構から延設されている前記ワイヤ部材は、最も手嘗部寄りの節間部材から延設されていることが挙げられる。これによれば、前記リンク機構を具備する各指機構については、その最も手嘗部よりの節間部材から延設されたワイヤ部材を引っ張って、該手嘗部寄りの節間部材を最も手嘗部寄りの指関節の回りに回転させることで、これに連動して他の関節の屈伸が行われ、該指機構の屈伸動作が行われる。このため、該ワイヤ部材は、手嘗部からこれに最も近い節間部材まで延在していればよく、その長さが短くて済む。これにより、該ワイヤ部材の長さを節約して、コスト低減を図ることができる。

また、前記複数の指機構のうちの、 2個以上の指機構のそれぞれの 2 個以上の節間部材は、同一構成であることが好ましい。

これによれば、当該 2個以上の指機構については、前記節間部材を共用することができるため、多指ハンド装置の必要部品の種類を少なくすることができ、その部品管理やメンテナンス等も容易となる。

また、本発明では、前記手嘗部が、前記腕体の略長手方向に延在する軸心回りに回転可能に設けられている場合にあっては、前記駆動手段は, 前記手嘗部から前記腕体の内部に延設された少なくとも一つの駆動ワイャ部材と、各駆動ワイヤ部材を該腕体の内部側に引っ張る駆動力を該ヮィャ部材に付与するァクチユエ一夕とを具備して、各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張る力を前記ァクチユエ一夕から該駆動ワイヤ部材を介して手嘗部側に伝達する手段であり、前記駆動ワイヤ部材は、前記手嘗部の回転軸心に沿って前記腕体内に配置されていることが好ましい。

これによれば、前記駆動ワイヤ部材が、前記手嘗部の回転軸心に沿つて腕体内に配置されているため、該手嘗部を腕体に対して回転させても, 駆動ワイヤ部材が引っ張られることがない。従って、手嘗部から延設された指機構の屈伸状態を維持したまま、手嘗部を腕体に対して回転させることができる。また、ァクチユエ一夕を腕体内に配置することで、手嘗部の構成の小型化を図ることができる。

なお、多指ハンド装置が例えば 5個の指機構を備えた場合において、前記第 2の態様の発明のように、一対の連結部材とプーリ部材とを備えた場合にあっては、前記駆動ワイヤ部材は、前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材と一体であるか、もしくは、該ワイヤ部材に結合した 1本のワイヤ部材だけで済む。

そしてこのように、手嘗部が腕体に対して回転する本発明の多指ハンド装置では、前記腕体と前記手嘗部との間は電気的に絶縁されていると共に、前記駆動ワイヤ部材は絶縁材により形成されていることが好ましい。

これによれば、手嘗部及び指機構を水中に浸漬させても、腕体内等の電装系から手嘗部側に漏電等が生じることがない。このため、水中の物体を把持する等の作業を多指ハンド装置により支障なく行うことができる。

なお、以上説明した本発明において、多指ハンド装置により物体を把持する場合の力は、前記付勢手段により指機構を伸ばし側に付勢した場合には、各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張る力を制御することで調整することができ、また、各指機構を付勢手段により曲げ側に付勢した場合には、その付勢手段の付勢力を調整しておくことによって、物体を把持する場合の力を調整することができる。

また、以上説明した本発明においては、「ワイヤ部材」は、通常的な意味でのワイヤの他、チェーンやベルト等の部材も含むものであり、「プーリ部材」は、通常的な意味でのプーリの他、ギヤゃスプロケット等も含むものである。図面の簡単な説明第 1図は本発明の一実施形態における多指ハンド装置の斜視図、第 2 図は第 1図の多指ハンド装置の要部構成を示す平面図、第 3図は第 2図の III一 III 線断面図、第 4図は第 1図の多指ハンド装置を取り付けた腕体の内部構造を示す断面図、第 5図は第 4図の IV— IV線断面図、第 6図（ a ) 及び第 6図（b ) は第 1図の多指八ンド装置の要部の作動説明図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の多指ハンド装置の一実施形態を第 1図〜第 6図を参照して説明する。なお、本実施形態は、本発明の第 1の態様及び第 2の態様の両態様に対応する実施形態である。

第 1図に示すように、本実施形態の多指ハンド装置 1は、人の手を模倣して形成されたものであり、 5本の指に対応する 5個の指機構 2 a〜 2 e と、手のひらに対応する手嘗部 3とを備えている。指機構 2 a〜 2 eは、それぞれ、人の手における親指、人差し指、中指、薬指、小指に対応するものである。手嘗部 3は、第 4図に一部を示す腕体 5に手首基部 4を介して回転自在に連結されている。腕体 5は、図示しない人型口ポット等のロボット本体に設けられている。

ここで、第 1図に示すように、指機構 2 a〜 2 eはそれぞれが指カバ —部材 1 aにより屈伸可能に覆われている。前記手嘗部 3は、手甲形成部材 1 bによって手甲側が覆われ、図示しない手平形成部材によって手のひら側が覆われている。なお、第 1図を含む本実施形態の図面では、手嘗部 3の内部構造を図示するために、手平形成部材の図示を省略している。第 1図では、手嘗部 3の下部が手甲形成部材 1 bとなっており、この手甲形成部材 1 bの上側に手平形成部材が組み付けられる。

前記指機構 2 a〜 2 eのうち、親指に相当する指機構 2 a以外の 4個の指機構 2 b〜 2 eは、いずれもその基本構造は同一である。まず、これらの 4個の指機構 2 b〜 2 eに係わる構造を以下に説明する。これらの 4個の指機構 2 b〜 2 eは、第 2図に示すように、それぞれ、手嘗部 3の手甲形成部材 1 bの端部（腕体 5側と反対側の端部）に固設された固定部材 6から、第 1〜第 3の 3個の節間部材 7 , 8， 9を、第 1〜第 3の 3個の関節 1 0〜 1 2を順に介して連接した構造となっている。なお、指機構 2 b〜 2 eの基本構造は上記のように同一であることから、本実施形態の各図面では、指機構 2 b〜 2 eのうちのいくつかの指機構についてのみ、代表的にその構成要素（節間部材、関節等）の参照符号を記載し、他の指機構については参照符号を省略する。

各指機構 2 b〜 2 eの各関節 1 0〜 1 2は、それが連結する部材間の 1軸回りの相対的回転動作を行わせる関節であり、それぞれ関節軸 1 0 a〜 1 2 aを有している。これらの関節軸 1 0 a〜 1 2 aは、手嘗部 3 の概ね幅方向（指機構 2 b〜 2 eが概ね並列する方向）で互いに平行に延在している。そして、第 1関節 1 0は、第 1節間部材 7が固定部材 6 に対して関節軸 1 0 aの軸心回りに回転可能なように両部材 6， 7を関節軸 1 0 aを介して連結し、第 2関節 1 1は、第 2節間部材 8が第 1節間部材 7に対して関節軸 1 1 aの軸心回りに回転可能なように両部材 7 , 8を関節軸 1 1 aを介して連結し、第 3関節 1 2は、第 3節間部材 9が第 2節間部材 8に対して関節軸 1 2 aの軸心回りに回転可能なように両部材 8， 9を関節軸 1 2 aを介して連結している。このような各関節 1 0〜 1 2における各節間部材 7〜 9の相対的な回転動作によって、各指機構 2 b〜 2 eの屈伸動作が可能となる。

また、各指機構 2 b〜 2 eには、最も手嘗部 3寄りの節間部材である第 1節間部材 7を固定部材 6に対して回転させたときに、それに連動させて、第 2節間部材 8及び第 3節間部材 9を回転させるリンク機構 1 3 が設けられている。

このリンク機構 1 3の構造は、指機構 2 b〜 2 eのいずれについても同一であり、その構造を例えば指機構 2 cについて第 3図を参照して説明する。該リンク機構 1 3は、固定部材 6及び第 2節間部材 8を連結するリンクアーム 1 4と、第 1節間部材 7及び第 3節間部材 9を連結するリンクアーム 1 5とを具備している。リンクアーム 1 4は、その一端部が、第 1関節 1 0の関節軸 1 0 aよりも指機構 2 cの背側の面部（第 3 図の下面部）寄りの位置で固定部材 6に支軸 1 4 aを介して回転可能に軸支されると共に、他端部が、第 2関節 1 1の関節軸 1 1 aよりも指機構 2 cの腹側の面部（第 3図の上面部）寄りの位置で第 2節間部材 8に支軸 1 4 bを介して回転可能に軸支されている。

また、リンクアーム 1 5は、その一端部が、第 2関節 1 1の関節軸 1 1 aよりも指機構 2 cの背側の面部寄りの位置で第 1節間部材 7に支軸 1 5 aを介して回転可能に軸支されると共に、他端部が、第 3関節 1 2 の関節軸 1 2 aよりも指機構 2 cの腹側の面部寄りの位置で第 3節間部材 9に支軸 1 5 bを介して回転可能に軸支されている。

このような構成のリンク機構 1 3を備えた指機構 2 cにあっては、該指機構 2 cを第 3図の実線示のように伸ばした状態から、第 1節間部材 7を固定部材 6に対して時計回り方向（第 1節間部材 7の腹側面部が手嘗部 3の手平側の面部に接近する方向）に回転させると、これに連動して、同図に仮想線で示すように、第 2節間部材 8が、第 1節間部材 7に対して時計回り方向に回転すると共に、第 3節間部材 9が、第 2節間部材 8に対して時計回り方向に回転する。これにより、指機構 2 cは、各関節 1 0〜 1 2で屈曲する。また、上記と逆に、同図仮想線示のように指機構 2 c を曲げた状態から、第 1節間部材 7を固定部材 6に対して反時計回り方向に回転させて同図実線示の位置に戻せば、それに連動して第 2節間部材 8及び第 3節間部材 9がそれぞれ第 1節間部材 7、第 2節間部材 8に対して反時計回り方向に回転して、指機構 2 cが伸びることとなる。このように、指機構 2 cの屈伸は、第 1節間部材 7を固定部材 6に対して回転させることで行われる。このようなリンク機構 1 3の構造、及びそれに伴う指機構の屈伸動作は、指機構 2 b， 2 d， 2 eについても全く同様である。

なお、本実施形態では、指機構 2 b〜 2 eの、第 2関節 1 1から指先側の部分（第 2節間部材 8、第 3節間部材 9、第 3関節 1 2及びリンクアーム 1 5から構成される部分）は、その基本構造が互いに同一であるだけではなく、その各部品の形状、サイズも全く同一とされている。第 1図及び第 2図を参照して、上述のような構造の各指機構 2 b〜 2 eをその伸ばし側に付勢する付勢手段としてのスプリング 1 6が各指機構 2 b〜 2 e毎に手嘗部 3内に配設されている。なお、第 1図においては、指機構 2 bのスプリング 1 6の一部と、指機構 2 eのスプリング 1 6とが図示され、第 2図においては、指機構 2 c〜 2 eのスプリング 1 6の一部が図示されている。

各スプリング 1 6は、その一端部が手甲形成部材 1 bに設けられた図示しないスプリング係止部に掛止部材 1 7 (第 1 図において一部を示す）を介してそれぞれ掛け止められ、第 2図に示すように、他端部が付勢用ワイヤ部材 1 8を介して、対応する各指機構 2 b〜 2 eの第 1節間部材 7に係止されている。この場合、各指機構 2 b〜 2 eの第 1関節 1 0の側面寄りの箇所には、その関節軸 1 0 aの回りに回転自在なガイドプーリ 1 9が該関節軸 1 0と同心に設けられており、前記付勢用ワイヤ部材 1 8は、このガイドプ一リ 1 9の下側（各指機構 2 b〜 2 eの背側）の外周を経て第 1節間部材 7の側面部に固定されている。なお、付勢用ワイヤ部材 1 8の第 1節間部材 7に対する固定部は、上下方向でガィドブーリ 1 9の下端よりも上側の高さに位置している。

この構成により、各指機構 2 b〜2 eは、それに対応するスプリング 1 6の付勢力によって、該指機構 2 b〜 2 eが伸びた状態に付勢されている。

なお、以下の説明では、説明の便宜上、伸ばした状態の指機構 2 b〜 2 eの延在方向を大略的に多指ハンド装置 1の前後方向とし、指機構 2 b〜 2 eの先端側を多指ハンド装置 1の前側とする。

第 2図を参照して、親指に相当する指機構 2 aは、指機構 2 bの固定部材 6の後方で手嘗部 3の手甲形成部材 1 bに固設された固定部材 2 0 から、第 1及び第 2の 2個の節間部材 2 1 , 2 2を、第 1及び第 2の 2 個の関節 2 3， 2 4を順に介して連接した構造となっている。なお、第 2図では、指機構 2 aの内部構造を図示するために、第 1節間部材 2 1 及び第 2節間部材 2 2はその輪郭のみを示す。

指機構 2 aの各関節 2 3 , 2 4は、それが連結する部材間の 1軸回りの相対的回転運動を行わせる関節であり、それぞれ関節軸 2 3 a， 2 4 aを有している。第 1関節 2 3の関節軸 2 3 aは、多指ハンド装置 1の前後方向に対して多少傾斜した方向に向けられ、第 2関節 2 4の関節軸 2 4 aは、第 1関節 2 3の関節 2 3 aと概ね直行する方向に向けられている。そして、第 1関節 2 3は、第 1節間部材 2 1が固定部材 2 0に対して関節軸 2 3 aの軸心回りに回転可能なように両部材 2 0 , 2 1 を関節軸 2 3 aを介して連結し、第 2関節 2 4は、第 2節間部材 2 2が第 1 節間部材 2 1に対して関節軸 2 4 aの軸心回りに回転可能なように両部材 2 1， 2 2を関節軸 2 4 aを介して連結している。このような各関節 2 3 , 2 4における各節間部材 2 1， 2 2の相対的な回転運動によって. 指機構 2 aの屈伸動作が可能となる。

この場合、第 1図及び第 2図に示すように指機構 2 aを伸ばした状態からの曲げ動作は次のように行われる。即ち、指機構 2 aを伸ばした状態から、指機構 2 aを曲げるときには、第 1節間部材 2 1が手嘗部 3側に近づくように第 1関節 2 3の関節軸 2 3 aの軸心回りに第 1節間部材 2 1を固定部材 2 0に対して回転させる（第 2図の矢印 yl の向きに第 1節間部材 2 1を回転させる）と共に、第 2節間部材 2 2の先端部が他の指機構 2 b〜 2 eに近づくように第 2関節 2 4の関節軸 2 4 aの軸心回りに第 2節間部材 2 2を第 1節間部材 2 1に対して回転させる（第 2 図の矢印 y2の向きに第 2節間部材 2 2を回転させる）。

この指機構 2 aをその伸ばし側に付勢する付勢手段として、第 2図に示すスプリング 2 6と、図示されない他のスプリングが備えられている, 図示されない他のスプリングは、その一端部が手嘗部 3の手甲形成部材 1 bに係止され、他端部が第 1関節 2 3の関節軸 2 3 aよりも手嘗部 3 の周緣寄り側で第 1節間部材 2 1に係止されている。これにより、第 1 節間部材 2 1が該他のスプリングの付勢力によって、指機構 2 aの伸ばし側（第 2図の矢印 yl と逆向き側）に付勢されている。また、第 2図に示すスプリング 2 6は、その一端部が第 1節間部材 2 1に係止されていると共に、他端部が第 2関節 2 4の関節軸 2 4 aよりも指機構 2 aの背側（第 2図では関節軸 2 4 aのほぼ右側）で第 2節間部材 2 2に係止されている。これにより、第 2節間部材 2 2がスプリング 2 6の付勢力によって、指機構 2 aの伸ばし側（第 2図の矢印 y2 と逆向き側）に付勢されている。

第 1図及び第 2図に示すように、手嘗部 3には、上述のように構成された指機構 2 a〜 2 eの屈伸動作を行わせるための駆動機構 2 7が内蔵されている。この駆動機構 2 7は、後述するモー夕 5 6 (ァクチユエ一夕）と併せて本発明における駆動手段 2 8を構成するものである。

この駆動機構 2 7は、 5本のワイヤ 2 9 a， 2 9 b , 3 0 a , 3 0 b : 3 1 (ワイヤ部材）と、 2個の連結部材 3 2 , 3 3と、 5個のプーリ 3 4〜 3 8とを具備している。

第 1図に示すように、ワイヤ 2 9 aは、その一端部が指機構 2 eの第 1節間部材 7の前記ガイドプーリ 1 9側の側面部に固定され、他端部が一方の連結部材 3 2の第 1連結部 3 2 aに連結されている。図示されていないが、同じように、ワイヤ 2 9 bは、その一端部が指機構 2 dの第 1節間部材 7の前記ガイドプーリ 1 9側の側面部に固定され、他端部が一方の連結部材 3 2の第 2連結部 3 2 bに連結されている。同じく、ヮィャ 3 0 aは、その一端部が指機構 2 cの第 1節間部材 7の前記ガイドプーリ 1 9側の側面部に固定され、他端部が他方の連結部材 3 3の第 1 連結部 3 3 aに連結され、ワイヤ 3 0 bは、その一端部が指機構 2 bの第 1節間部材 7の前記ガイドプーリ 1 9側の側面部に固定され、他端部が他方の連結部材 3 3の第 2連結部 3 3 bに連結されている。

第 1図、第 2図及び第 6図に示すように、前記連結部材 3 2 , 3 3は. 次のようにして手嘗部 3内に保持されている。即ち、手嘗部 3の手甲形成部材 1 bの手首寄りの箇所には、手嘗部 3の幅方向に延びて先端が屈曲するブラケット 4 0が固設されており、このブラケット 4 0から、指機構 2 c , 2 dの間に向かって補助部材 4 1が延設されている。この補助部材 4 1の中心線上には、前後方向に延在する切溝 4 1 aが形成されており、この切溝 4 l aに、上下方向の軸心を有する支軸 4 2が係合されている。該支軸 4 2は、切溝 4 1 aに沿って前後方向に移動自在とされている。更に、該支軸 4 2に、手嘗部 3の幅方向に延在する保持部材 4 3が装着されている。該保持部材 4 3は、支軸 4 2の回りに揺動可能とされていると共に、支軸 4 2 と共に、切溝 4 l aに沿って前後方向に移動可能とされている。そして、この保持部材 4 3の両端部からはリンク部材 4 3 a， 4 3 bが連結され、各リンク部材 4 3 a , 4 3 bの先端には、連結部材 3 2， 3 3が支軸 4 4， 4 5を介して揺動自在に連結されている。

また、連結部材 3 2は支軸 4 4から第 1連結部 3 2 aまでの距離が支軸 4 4から第 2連結部 3 2 bまでの距離より小とされており、支軸 4 4 を支点とすると該支点は第 1連結部 3 2 a寄りとされている。連結部材 3 3は支軸 4 5から第 1連結部 3 3 aまでの距離が支軸 4 5から第 2連結部 3 3 bまでの距離より小とされており、支軸 4 5を支点とすると該支点は第 1連結部 3 3 a寄りとされている。更に、保持部材 4 3はその支軸 4 2から指機構 2 d， 2 e側の連結部材 3 2の支軸 4 4までの距離が支軸 4 2から指機構 2 b， 2 c側の連結部材 3 3の支軸 4 5までの距離より小とされている。

この構成により連結部材 3 2 , 3 3は、保持部材 4 3 と共に前後方向に移動可能で、且つ、これらの連結部材 3 2 , 3 3の間の支軸 4 2の回りに揺動可能とされる。

前記ワイヤ 3 1は、その一端部が第 2図に示すように、指機構 2 aの内部で、該指機構 2 aの第 2節間部材 2 2の先端部に固定され、該先端部から、第 2関節 2 4の関節軸 2 4 aの、指機構 2 aの腹側の外周（第 2図の関節軸 2 4 aの左側の外周）と、指機構 2 aの内部で第 1関節 2 3の関節軸 2 3 aの回りに回転自在に該関節軸 2 3 aに装着されたガイドプーリ 4 6 aの外周とを経由して、固定部材 2 0から手嘗部 3内に引き出されている。この場合、第 1節間部材 2 1の内部には、ワイヤ 3 1 を第 2節間部材 2 2の先端部からガイドプ一リ 4 6 aまで所要の方向に向きを変えつつ案内するための 2個のガイドプーリ 4 6 b , 4 6 cが回転自在に軸支されており、ワイヤ 3 1の前記関節軸 2 4 aとガイドブーリ 4 6 aの間の部分は、ガイドプーリ 4 6 b , 4 6 cにも巻き掛けられている。そして、ガイドプーリ 4 6 bは、ワイヤ 3 1の固定部材 2 0から引き出された部分を引っ張ったときに、第 1節間部材 2 1に指機構 2 aの曲げ方向の力が第 1関節 2 3の関節軸 2 3 aの軸心回りに作用するような位置に設けられている。同様に、ガイドプーリ 4 6 cは、ワイヤ 3 1の固定部材 2 0から引き出された部分を引っ張ったときに、第 2節間部材 2 2に指機構 2 aの曲げ方向の力が第 2関節 2 4の関節軸 2 4 a の軸心回りに作用するような位置に設けられている。

また、指機構 2 aの固定部材 2 0から引き出されたワイヤ 3 1は、前記プ一リ 3 6の後方で且つ固定部材 2 0寄りの位置で前記ブラケット 4 0に所要の姿勢でで回転自在に軸支された前記プーリ 3 4， 3 5の外周を順に経由した後、前記支軸 4 2と同心に前記保持部材 4 3に回転自在に軸支されたプーリ 3 6の前部側の外周に巻き掛けられている。該プーリ 3 6は、本発明におけるプーリ部材に相当するものである。

更に、該ワイヤ 3 1は、プーリ 3 6から後方に引き出された後、該プ —リ 3 6の後方で前記ブラケット 4 0に所要の姿勢で回転自在に軸支された前記プーリ 3 7 , 3 8の外周を経由し、第 4図に示すように手首基部 4の内部を貫通して、腕体 5の内部に導入されている。

なお、プーリ 3 4， 3 5， 3 7， 3 8は、ワイヤ 3 1の向きや配線位置を規制するためのものであり、ワイヤ 3 1 との摩擦が比較的小さいものであれば、これらのプーリ 3 4, 3 5 , 3 7 , 3 8の代わりに単なるロッド状のものをブラケット 4 0に固定して設け、このロッド状のものの外周にワイヤ 3 1を巻き掛けるようにしてもよい。このことは、指機構 2 aに備えた前記ガイドプーリ 4 6 a〜 4 6 cについても同様であり . 更に、前記ワイヤ 2 9 a， 2 9 b, 3 0 a , 3 0 bや前記付勢手段に係わるワイヤ 1 8を巻き掛けた指機構 2 b〜 2 eのガイドプーリ 1 9についても同様である。

次に、手嘗部 3側から引き出された前記ワイヤ 3 1が導入される腕体 5の要部構成を第 4図及び第 5図を参照して説明する。

第 4図に示すように、腕体 5は、その外周面部を形成する腕体ハウジング 5 0内の先端部に、ァクチユエ一夕等を取り付ける機枠 5 1が設けられている。そして、この機枠 5 1には、前記手嘗部 3の手首基部 4を連結する連結軸 5 2がその軸心を腕体 5の長手方向に向けて一対のベアリング 5 3， 5 4を介して回転自在に支承されていると共に、この連結軸 5 2の後方側で、手嘗部 3を腕体 5に対して回転させるための駆動モ一夕 5 5 (以下、手嘗回転用モ一夕 5 5という）と、前記ワイヤ 3 1を引っ張るための駆動モータ 5 6 (以下、手指駆動用モータ 5 6という）とが取付けられている。

前記連結軸 5 2は、その前端部が腕体ハウジング 5 0内から突出され. その突出部分に手嘗部 3の手首基部 4がネジ 5 7を介して連結軸 5 2と同心に連結されている。これにより、手嘗部 3は、連結軸 5 2と一体にその軸心回りに回転可能とされている。また、該連結軸 5 2の軸心部には、貫通穴 5 2 aが穿設されており、前記手嘗部 3側から引き出されたワイヤ 3 1は、この貫通穴 5 2 aを通って、該連結軸 5 2の後方に導出されている。

また、連結軸 5 2の後方には、連結軸 5 2の軸心と直行する方向に延在する巻取り軸 5 8が設けられ、この巻取り軸 5 8は、その両端部が前記機枠 5 1に回転自在に支承されている。そして、この巻取り軸 5 8に連結軸 5 2の貫通穴 5 2 aから導出されたワイヤ 3 1が係止され、該巻取り軸 5 8を所定方向に回転させることで、該ワイヤ 3 1が巻取り軸 5 8に巻き取られて引っ張られるようになつている。

前記手指駆動用モータ 5 6は、巻取り軸 5 8と平行に並んで機枠 5 1 に取付けられており、該手指駆動用モー夕 5 6の回転駆動軸 5 6 aに装着された駆動ギヤ 5 9が巻取り軸 5 8に装着された被動プーリ 6 0にべルト部材 6 1 を介して接続されている。従って、この手指駆動用モー夕 5 6の正転作動や逆転作動によって、巻取り軸 5 8が回転駆動され、該巻取り軸 5 8にワイヤ 3 1が巻き取られたり、その巻取りが解除される < なお、ワイヤ 3 1の腕体 5内の部分は、本発明における駆動ワイヤに相当するものである。

また、前記連結軸 5 2の外周部には、該連結軸 5 2と一体に回転自在に被動プーリ 6 2が揷着されている。そして、前記手嘗回転用モー夕 5 5は、連結軸 5 2 と平行な姿勢で機枠 5 1に取付けられており、第 5図に示すように、該手嘗回転用モータ 5 5の回転駆動軸 5 5 aに装着されたギヤ 6 3が、連結軸 5 2の被動プーリ 6 2にベルト部材 6 4を介して接続されている。従って、手嘗回転用モータ 5 5の正転作動や逆転作動によって、連結軸 5 2が回転駆動され、これに伴い、該連結軸 5 2に連結された手首基部 4と共に手嘗部 3が連結軸 5 2の軸心回りに回転することとなる。

なお、本実施形態では、前記連結軸 5 2やワイヤ 3 1は、樹脂材等の絶縁材により構成されている。また、腕体ハウジング 5 0は、それが手首基部 4に接触する部分 5 0 a (第 4図参照）を含めて樹脂材により構成されている。従って、腕体 5と手嘗部 3とは電気的に絶縁されている, また、図示は省略するが、腕体ハウジング 5 0内には、前記手嘗回転用モータ 5 5の回転位置（これは、手嘗部 3の腕体 5に対する回転位置に相当する）や、手指駆動用モー夕 5 6の回転位置（これは、ワイヤ 3 1の巻取り軸 5 8への巻取り量に相当する）を検出するためのェンコ一ダが備えられている。そして、手嘗回転用モー夕 5 5や手指駆動用モー夕 5 6の作動の制御は、該エンコーダの検出デ一夕等に基づいて、図示しないコントローラにより行われる。

次に、本実施形態の多指ハンド装置 1の作動を説明する。まず、多指ハンド装置 1の基本的な作動を説明する。前記指機構 2 a〜 2 eのうち. 指機構 2 b〜 2 eは、通常時は、それぞれに対応するスプリング 1 6の付勢力によって第 1図及び第 2図に示すように伸びている。同様に、指機構 2 aは、通常時は、前記スプリング 2 6及び図示しない他のスプリングの付勢力によって、第 1図及び第 2図に示すように伸びている。

この状態で、腕体 5内の手指駆動用モータ 5 6を作動させて、前記巻取り軸 5 8を手嘗部 3から腕体 5内に延びるワイヤ 3 1の巻取り方向に回転駆動すると、該ワイヤ 3 1が、第 1図及び第 2図の矢印 y3 で示す方向に引っ張られる。このとき、指機構 2 aの曲げ側に該指機構 2 aの第 2節間部材 2 2の先端部がワイヤ 3 1を介して引っ張られると共に、プーリ 3 6が後方に引っ張られる。そして、基本的には、このプーリ 3 6と共に保持部材 4 3及び連結部材 3 2， 3 3が第 6図（ a) の状態から第 6図（b) に示すように後方に移動し、その結果、ワイヤ 2 9 a， 2 9 bを介して指機構 2 d， 2 eの曲げ側に該指機構 2 d , 2 eの第 1 節間部材 7， 7が引っ張られると共に、ワイヤ 3 0 a, 3 0 bを介して指機構 2 b， 2 cの曲げ側に該指機構 2 b , 2 cの第 1節間部材 7 , 7 が引っ張られる。これにより、指機構 2 a〜 2 eの全てがこれらの間に図示しない物体を把持するようにして曲げられる。つまり、単一の指駆動用モ一夕 5 6の駆動力により、ワイヤ 3 1を手嘗部 3側から腕体 5側に引っ張って、巻取り軸 5 8に巻き取ることによって、 5本の指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作が一括的に行われる。これにより、指機構 2 a〜 2 eを用いて物体を把持する等の作業を行うことができる。

一方、本実施形態の多指ハンド装置 1では、指機構 2 a〜 2 eの上述のような曲げ動作の際に、保持部材 4 3及び連結部材 3 2 , 3 3が後方に移動すると、第 6図（b) に示すように、保持部材 4 3の支軸 4 2から指機構 2 d , 2 e側の連結部材 3 2の支軸 44までの距離が支軸 4 2 から指機構 2 b， 2 c側の連結部材 3 3の支軸 4 5までの距離より小とされていることにより、保持部材 4 3が傾いて指機構 2 d， 2 e側の連結部材 3 2が僅かに早い時期に移動する。更に、連結部材 3 2， 3 3においては、各支軸 4 4， 4 5から第 2連結部 3 2 b， 3 3 bまでの距離より各支軸 4 4， 4 5から第 1連結部 3 2 a， 3 3 aまでの距離が小とされていることにより、各連結部材 3 2， 3 3が傾いてワイヤ 2 9 bよりもワイヤ 2 9 aが早い時期に引っ張られ、ワイヤ 3 O bよりもワイヤ 3 0 aが早い時期に引っ張られる。これによつて、指機構 2 e , 2 d , 2 c , 2 bの順に僅かに遅れをもって連続して曲げられ、人の手のような握る動作を自然な形で模倣することが可能となる。なお、このような指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作順位は、前記スプリング 1 6の付勢力を、指機構 2 e , 2 d , 2 c , 2 bの順に弱く設定することでも実現できるが、付勢力の異なる複数種のスプリング 1 6を用いなければならず、取り扱いが煩わしくなるだけでなく取り付けミスが生じるおそれがある。それに対して、本実施形態のように、保持部材 4 3の支軸 4 2に対応する支点位置及び各連結部材 3 2， 3 3の支軸 4 4 , 4 5に対応する支点位置によって指機構の屈伸動作順位を機械的に設定することができ、複数種の付勢力のスプリング 1 6を用いるよりも容易に人の手を模した指機構の屈伸動作順位を得ることができる。

そして、本実施形態の多指ハンド装置 1 によれば、いずれか一つの指機構が把持しょうとする物体に当接してそれ以上曲がることができなくなっても、他の指機構の曲げ動作を行うことができる。即ち、指機構 2 a〜2 eの曲げ動作中に例えば、指機構 2 eが図示しない物体に当接してそれ以上曲がらなくなつても、この指機構 2 eに連結されたワイヤ 2 9 aが連結された連結部材 3 2は、指機構 2 eの隣の指機構 2 dが更に曲がることができる限り、ワイヤ 2 9 aを引っ張れなくなった分を支軸 4 4を介した天抨状の傾動により吸収し、指機構 2 dのワイヤ 2 9 bを引っ張りながら後方側に移動することができる。

また、同じように、指機構 2 b , 2 cから延設されたワイヤ 3 0 a , 3 0 bが連結された連結部材 3 3は、指機構 2 b， 2 cの少なくともいずれか一方が更に曲がることが可能である限り、支軸 4 5を介して傾動しながら後方側に移動することができる。また、指機構 2 aは、更に曲がることが可能である限り、ワイヤ 3 1を腕体 5内の巻取り軸 5 8に巻き取ることで、該ワイヤ 3 1のプーリ 3 4から指機構 2 aの先端部にかけての部分の長さが短くなつて、該指機構 2 aの曲げ動作が行われる。更にまた、指機構 2 aがそれ以上曲がらなくなった場合には、ワイヤ 3 1の、プーリ 3 4から指機構 2 aの先端部にかけての部分の長さは変化しなくなるが、ワイヤ 3 1を腕体 5内の巻取り軸 5 8に巻き取ることで、プーリ 3 6が保持部材 4 3を介してその両側の連結部材 3 2 , 3 3 と共に後方側に移動する。このため、指機構 2 b〜2 eの曲げ動作を支障なく行うことができる。

このように、いずれか一つの指機構が曲がらなくなつた場合でもワイャ 3 1 を前記巻取り軸 5 8に巻取りつつ、前記連結部材 3 2， 3 3をプ一リ保持部材 4 3やプーリ 3 6と共に腕体 5側に移動させることができるため、曲がることができる他の指機構の曲げ動作を支障なく行うことができる。

更に、指機構 2 a〜2 eの曲げ動作に際して、いずれか 2本の指機構が把持しょうとする物体に当接する等してそれ以上曲がらなくなった場合でも、他の指機構の曲げ動作を行うことができる。例えば、指機構 2 b〜 2 eのうち、指機構 2 cと指機構 2 dとが共に曲がらなくなつた場合には、各連結部材 3 2， 3 3が共に支軸 4 4， 4 5を介して傾動して引っ張れなくなったワイヤ 2 9 b， 3 0 aの分を吸収し、ワイヤ 2 9 a : 3 0 bを引っ張りながら後方に移動することができる。この間、指機構 2 aについては、ワイヤ 3 1の巻取り軸 5 8への巻取りにより、該ワイャ 3 1のプーリ 3 4から指機構 2 aの先端部にかけての部分の長さが短くなつて、該指機構 2 aの曲げ動作が行われる。このことは、指機構 2 b, 2 dの対、指機構 2 b, 2 eの対、あるいは、指機構 2 c， 2 eの対が曲がらなくなった場合でも同様である。

また、指機構 2 aと、指機構 2 b〜 2 eのいずれか一つとが、曲がらなくなった場合でも、前述の場合と同様にして、連結部材 3 2， 3 3はプーリ 3 6 と共に後方に移動することができるため、他の指機構については、ワイヤ 3 1の巻取り軸 5 8への卷取りにより曲げ動作を行うことができる。

更に、指機構 2 b, 2 cの対、あるいは指機構 2 d， 2 eの対がそれ以上曲がらなくなった場合でも、他の指機構の曲げ動作を行うことができる。例えば、指機構 2 b, 2 cの対が曲がらなくなった場合には、ヮィャ 3 0 a , 3 0 bが共に引っ張れなくなるので、ワイヤ 3 0 a， 3 0 bに連結された連結部材 3 3は後方に移動できない。一方、両連結部材 3 2， 3 3をリンク部材 4 3 a, 4 3 bを介して保持する保持部材 4 3 は、連結部材 3 3が移動できない分を支軸 4 2を介しての天秤状の傾動により吸収することで後方側（腕体 5側）に移動できる。これによつて引っ張ることができるワイヤ 2 9 a , 2 9 bに連結された連結部材 3 2 は傾動した保持部材 4 3により後方側へ移動する。このように、指機構 2 b , 2 cの対が曲がらなくなっても、ワイヤ 3 1を腕体 5内の巻取り軸 5 8に巻取りつつ、他の指機構 2 a， 2 d , 2 eの曲げ動作を行うことができる。このことは、指機構 2 d， 2 eの対が曲がらなくなった場合でも同様である。

同様に、指機構 2 a〜 2 eのいずれか 3個の指機構がそれ以上曲がらなくなった場合にも、残りの 2個の指機構の曲げ動作を行うことができ. 更に、指機構 2 a〜 2 eのいずれか 4個の指機構がそれ以上曲がらなくなった場合にも、残りの 1個の指機構の曲げ動作を行うことができる。この場合、指機構 2 aと、指機構 2 b ~ 2 eのいずれか 3個の指機構が曲がらなくなった場合には、基本的には、保持部材 4 3が揺動することで、残りの 1個の指機構の曲げ動作を行うことができる。また、指機構 2 a以外の 4個の指機構 2 b〜 2 eが曲がらなくなった場合には、保持部材 4 3及びこれに軸支された連結部材 3 2 , 3 3、プーリ 3 6は、後方に移動できなくなるが、ワイヤ 3 1の巻取り軸 5 8への巻取りにより . 該ワイヤ 3 1のプーリ 3 4から指機構 2 aの先端部にかけての部分の長さが短くなつて、該指機構 2 aの曲げ動作が行われる。

以上のように、本実施形態の多指ハンド装置 1では、単一の指駆動用モータ 5 6の駆動力により、ワイヤ 3 1を卷取り軸 5 8に巻き取ることで、多指ハンド装置 1の全ての指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作を一括的に行うことができる。従って、各指機構 2 a〜 2 e毎にその作動用のァクチユエ一夕を備えたりすることなく、少ないァクチユエ一夕で、 5個の指機構 2 a〜 2 eにより図示しない物体を把持する等の作業を行うことができる。そして、この場合、指機構 2 a〜 2 eのいずれかが物体に当接する等してそれ以上曲がらなくなっても、他の指機構の曲げ動作を行うことができるため、指機構 2 a〜 2 eによる物体の把持を確実に支障なく行うことができる。

なお、上記の説明では、指機構 2 a〜 2 eの伸ばし状態からの曲げ動作に関して説明したが、指機構 2 a〜 2 eを曲げ状態から伸ばす場合についても同様の効果を奏することができる。即ち、指機構 2 a〜 2 eを曲げた状態から、例えば指駆動用モー夕 5 6によるワイヤ 3 1の引っ張り力（巻取り軸 5 8への巻取り力）を解除すれば、基本的には、指機構 2 b〜 2 eは、それぞれに対応する前記スプリング 1 6の付勢力によつて伸び、また、指機構 2 aは、スプリング 2 6及び図示しない他のスプリングの付勢力によって伸びる。そして、このとき、指機構 2 a〜 2 e のいずれかが障害物に当接する等してそれ以上伸びなくなっても、他の指機構 2 a〜 2 eは、連結部材 3 2 , 3 3及びプーリ 3 6の前後方向での移動やこれらを保持する保持部材 4 3の揺動によって、支障なく伸びることができる。

また、本実施形態の多指八ンド装置 1では、腕体 5内の前記手嘗回転用モー夕 5 5を作動させることによって、前記連結軸 5 2と共に手嘗部 3が該連結軸 5 2の軸心回りに回転する。このとき、手嘗部 3側から腕体 5内に延びるワイヤ 3 1は、手嘗部 3の回転軸心である連結軸 5 2の軸心に沿って延在しているため、該ワイヤ 3 1が引っ張られたりすることなく、手嘗部 3が回転する。このため、指機構 2 a〜 2 eの屈伸状態に影響を及ぼすことなく、支障なく手嘗部 3を腕体 5に対して回転させることができる。

更に、本実施形態の多指八ンド装置 1では、指機構 2 aを除く、指機構 2 b〜 2 eの第 2関節 1 1より先端側の部分（第 2節間部材 8、第 3 節間部材 9、第 3関節 1 2及びリンクアーム 1 5から構成される部分）は、その各部品の形状、サイズが全く同一であるので、相互に予備部品を共用することができると共に、多指ハンド装置 1に必要な部品の種類数が少ないものとなって、その部品管理等が容易になる。

また、本実施形態の多指ハンド装置 1では、指機構 2 b〜 2 eについては、それぞれ前記リンク機構 1 3によって、最も手嘗部 3寄りの第 1 節間部材 7を固定部材 6に対して第 1関節 1 0の関節軸 1 0 aの軸心回りに回転させることで、これに連動して第 2節間部材 8及び第 3節間部材 9がそれぞれ第 1節間部材 7、第 2節間部材 8に対して回転して各指機構 2 b〜 2 eの屈伸が行われるようになつている。このため、前記ヮィャ 2 9 a， 2 9 bは、連結部材 3 2から指機構 2 d , 2 eに対する固定点までの長さが短くて済み、同様に、ワイヤ 3 0 a , 3 O bは、連結部材 3 3から指機構 2 b, 2 cに対する固定点までの長さが短くて済む, 従って、これらのワイヤ 2 9 a , 2 9 b , 3 0 a， 3 O bの全体の必要長が短くなつて、コスト的に有利なものとなる。

また、本実施形態の多指ハンド装置 1では、前述したように、手嘗部 3は、腕体 5に対して電気的に絶縁されているため、手嘗部 3を水の中に入れても、腕体 5内のモータ 5 5， 5 6等の電装品に流れる電流が手嘗部 3側に漏電したりすることがない。この結果、多指ハンド装置 1により、水中の物体を把持する等の作業も支障なく行うことができる。

なお、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形態様も可能である。前記実施形態では、指機構 2 a〜 2 eを伸び側に付勢するようにしたが、曲げ側に付勢しておくようにしてもよい。この場合の実施形態は、例えば前述の実施形態の多指ハンド装置 1に対して次のような変更を施すことで、構成することが可能である, 即ち、前記リンク機構 1 3を具備した各指機構 2 b〜 2 eについては、スプリング 1 6を第 1節間部材 7に接続する代わりに、例えば、その第 1関節 1 0に設けたゼンマイパネ等により、各指機構 2 b〜 2 eの曲げ側に付勢しておく。そして、各指機構 2 b〜 2 eの第 1節間部材 7から延設したワイヤ 2 9 a， 2 9 b , 3 0 a , 3 0 bをそれぞれ、対応する各指機構 2 b〜 2 eのガイドプーリ 1 9の、下側の外周（各指機構 2 b 〜 2 eの背側の面部寄りの外周）を経由させて手嘗部 3側に延ばす。また、指機構 2 aについては、スプリング 2 6及び図示しない他のスプリングにより該指機構 2 aを伸ばし側に付勢する代わりに、例えば、その第 1及び第 2関節 2 3， 2 4にそれぞれ設けたゼンマイバネ等により、該指機構 2 aを曲げ側に付勢しておく。そして、指機構 2 aの先端部から延設したワイヤ 3 1を引っ張ったときに、指機構 2 aが伸びるように該ワイヤ 3 1の指機構 2 a内における配線経路を調整しておく（例えば該ワイヤ 3 1 を指機構 2 aの背側の面部に沿わせるように配線しておく）。

上記以外の構造は、前述の実施形態の多指八ンド装置 1 と同一でよい, このように多指ハンド装置を構成したとき、ワイヤ 3 1 を腕体 5内に引つ張ることにより、指機構 2 a〜 2 eの伸ばし動作が一括的に行われる, そして、このとき、指機構 2 a〜 2 eのいずれかが物体に当接する等して伸びなくなっても、前述の実施形態の場合と同様の作動によって、残りの指機構の伸ばし動作を行うことができる。

また、前記実施形態では、指機構 2 aに連結したワイヤ 3 1を腕体 3 内に導入して指駆動用モー夕 5 6により引っ張ることで、指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作を行うようにしたが、該ワイヤ 3 1の前記ブーリ 3 8から導出した端部を手嘗部 3に固定しておき、該ワイヤ 3 1の中間部を引つ張ることで指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作を行うようにすることも可能である。この場合には、例えば前述の実施形態におけるプーリ 3 7を前後方向に移動可能なブーリ保持部材に回転自在に保持しておき、この保持部材 4 3からワイヤ部材を腕体 5内に引き出しておく。そして、このワイヤ部材を腕体 5内に設けたァクチユエ一夕により引っ張るようにすれば、指機構 2 a〜 2 eの曲げ動作を行うことができる。

また、前記実施形態では、指機構 2 b〜 2 eについては、リンク機構 1 3を備えて、各指機構 2 b〜 2 eの第 1節間部材 7から延設したワイャ 2 9 a， 2 9 b , 3 0 a， 3 0 bを引っ張って該第 1節間部材 7を第 1関節 1 0の関節軸 1 0 aの軸心回りに回転させることで、それに連動して第 2節間部材 8 , 9が回転して各指機構 2 b〜 2 eの屈伸動作が行われるようにしたが、例えば、各指機構 2 b〜 2 eの第 2節間部材 8から延設したワイヤ部材を引っ張って第 2節間部材 8を回転させることで. 各指機構 2 b〜 2 eの屈伸動作を行うようにすることも可能である。この場合には、例えば前記実施形態におけるワイヤ 2 9 a， 2 9 bの一端部をそれぞれ指機構 2 d， 2 eの第 2節間部材 8にその腹寄りの箇所で固定すると共に、ワイヤ 3 0 a， 3 0 b—端部をそれぞれ指機構 2 b， 2 cの第 2節間部材 8にその腹寄りの箇所で固定しておく。そして、連結部材 3 2， 3 3を後方側（腕体 5側）に移動させてワイヤ 2 9 a， 2 9 b , 3 0 a , 3 0 bを引っ張ることで、各指機構 2 b〜 2 eの第 2節間部材 8及び第 1節間部材 7がそれぞれ第 2関節 1 1、第 3関節 1 2の関節軸の回りに回転するようにしておく。更に、前記実施形態におけるリンクアーム 1 5により各指機構 2 b〜 2 eの第 1節間部材 7と第 3節間部材 9とを連結しておき、第 2節間部材 8の回転に連動して第 3節間部材 9が第 3関節 1 2の関節軸 1 2 aの軸心回りに回転するようにしておけばよい。

また、前記実施形態では、 5個の指機構 2 a〜 2 eを備えて人の手を摸した多指ハンド装置 1について説明したが、例えば、 3個や 4個の指機構を備えた多指ハンド装置についても本発明を適用することができることはもちろんである。産業上の利用可能性

以上のように、本発明は、人型ロボット等、手嘗部から延設された複数の指機構による種々の作業を行なうロポッ卜のハンド装置として有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、該手嘗部から延設され、それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる複数の指機構と、各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付勢手段と、各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、各指機構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段とを備えた多指ハンド装置であって、

前記駆動手段は、前記複数の指機構のうちの少なくとも 2個の指機構からそれぞれ延設された 2本のワイヤ部材の手嘗部側の端部を互いに間隔を存して連結する一対の連結部を備える連結部材と、該連結部材の両連結部の間に設けた支点を介して該連結部材を揺動自在に保持して前記 2本のワイヤ部材の引っ張り方向に移動可能な保持部材とを具備し、前記 2個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記保持部材を移動させることにより、該 2個の指機構から延設されたワイヤ部材を引つ張ることを特徴とする多指ハンド装置。

2 . 腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、該手嘗部から延設され、それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる少なくとも 4個以上の複数の指機構と、各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付勢手段と、各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、各指機構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段とを備えた多指ハンド装置であって、

前記駆動手段は、前記複数の指機構のうちの少なくとも 4個の指機構が 2個ずつの 2対に分類されて各対の 2個の指機構からそれぞれ延設された 2本のワイヤ部材の手嘗部側の端部を互いに間隔を存して連結する一対の連結部を備えた 2個の連結部材と、それぞれの連結部材の両連結部の間に設けた支点を介して 2個の連結部材を間隔を存して揺動自在に保持し、前記 4個の指機構からそれぞれ延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に移動可能で且つ前記 2個の連結部材の間に設けた支点の回りに揺動可能な保持部材とを具備し、前記 4個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記保持部材を移動させることにより、該 4個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることを特徴とする多指ハンド装置。

3 . 前記指機構は少なくとも 3個以上備えられ、

前記駆動手段は、前記 2個の指機構以外の他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材が巻き掛けられて前記保持部材に回転自在に保持されたプーリ部材を具備し、前記 2個の指機構と前記他の 1個の指機構との曲げ動作又は伸び動作を行うとき、前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を、前記プーリ部材が前記保持部材と共に前記 2個の指機構から延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の多指ハンド装置。

4 . 前記指機構は少なくとも 5個以上備えられ、

前記駆動手段は、前記 4個の指機構以外の他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材が巻き掛けられて前記 2個の連結部材の間で前記保持部材に回転自在に保持されたプーリ部材を具備し、前記 4個の指機構と前記他の 1個の指機構との曲げ動作又は伸び動作を行うとき、前記他の 1個の指機構から延設されたワイヤ部材を、前記ブーリ部材が前記保持部材と共に前記 4個の指機構から延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の多指ハンド装置。

5 . 前記保持部材の 2個の連結部材の間に設けられた支点は、何れか一方の連結部材寄りに位置されていることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の多指ハンド装置。

6 . 前記連結部材の両連結部の間に設けられた支点は、何れか一方の連結部寄りに位置されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれか 1項に記載の多指ハンド装置。

7 . 前記連結部材は、前記保持部材に揺動自在に連設されたリンク部材を介して該保持部材に保持されていることを特徴とする請求の範囲第 1 項〜第 5項のいずれか 1項に記載の多指ハンド装置。

8 . 前記複数の指機構のうちの少なくとも一つの指機構は、最も手嘗部寄りの指関節に連なる節間部材の該指関節回りの回転動作に連動させて他の指関節回りの回転動作を行わしめるべく該指機構の複数の節間部材に連結されたリンク機構を具備しており、該指機構から延設されている前記ワイヤ部材は、最も手嘗部寄りの節間部材から延設されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれか 1項に記載の多指ハンド装置。

9 . 前記複数の指機構のうちの、 2個以上の指機構のそれぞれの 2個以上の節間部材は、同一構成であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれか 1項に記載の多指ハンド装置。

1 0 . 前記手嘗部は、前記腕体の略長手方向に延在する軸心回りに回転可能に設けられると共に、

前記駆動手段は、前記手嘗部から前記腕体の内部に延設された少なくとも一つの駆動ワイヤ部材と、該駆動ワイヤ部材を該腕体の内部側に引つ張る駆動力を該駆動ワイヤ部材に付与するァクチユエ一夕とを具備して、各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張る力を前記ァクチユエ —夕から該駆動ワイヤ部材を介して手嘗部側に伝達する手段であり、前記駆動ワイヤ部材は、前記手嘗部の回転軸心に沿って前記腕体内に配置されていることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれか 1項に記載の多指ハンド装置。

1 1 . 前記腕体と前記手嘗部との間は電気的に絶縁されていると共に、前記駆動ワイヤ部材は絶緣材により形成されていることを特徴とする請求項 1 0記載の多指ハンド装置。