WO2013012029A1 - 多指ハンド装置 - Google Patents

多指ハンド装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013012029A1
WO2013012029A1 PCT/JP2012/068304 JP2012068304W WO2013012029A1 WO 2013012029 A1 WO2013012029 A1 WO 2013012029A1 JP 2012068304 W JP2012068304 W JP 2012068304W WO 2013012029 A1 WO2013012029 A1 WO 2013012029A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
finger
wire
hand
bending
base
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/068304
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真太郎 岩田
Original Assignee
株式会社岩田鉄工所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社岩田鉄工所 filed Critical 株式会社岩田鉄工所
Publication of WO2013012029A1 publication Critical patent/WO2013012029A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
    • A61F2/58—Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
    • A61F2/583—Hands; Wrist joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
    • A61F2/58—Elbows; Wrists ; Other joints; Hands
    • A61F2/583—Hands; Wrist joints
    • A61F2/586—Fingers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5072—Prostheses not implantable in the body having spring elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5093—Tendon- or ligament-replacing cables
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/70—Operating or control means electrical
    • A61F2002/701—Operating or control means electrical operated by electrically controlled means, e.g. solenoids or torque motors

Definitions

  • the present invention relates to a multi-finger hand device that bends and stretches fingers by changing the tension of a wire.
  • Such a multi-fingered hand device has a type in which the fingers are bent and stretched by individually rotating a motor provided for each joint (hereinafter sometimes referred to as “joint motor type”), and the tension of the wire. It is roughly classified into a type in which the finger part is bent and stretched by change (hereinafter sometimes referred to as “wire type”).
  • one finger part is composed of a plurality of link members, and adjacent link members are assembled so as to be rotatable around an axis to form a joint. .
  • Such a wire-type multi-finger hand device has an advantage that it can be reduced in size and weight as compared with a multi-finger hand device having a motor equal to the number of joints attached to the finger portion.
  • the conventional wire-type multi-fingered hand device still has a complicated structure that is difficult to say, because one finger part is composed of a plurality of link members and pulleys are provided for each joint. . Therefore, a wire-type multi-finger hand device having a simpler configuration has been demanded.
  • an object of the present invention is to provide a multi-finger hand device that bends and stretches a finger portion by a change in wire tension, and has a simpler configuration than conventional ones. Is.
  • a multi-fingered hand device is provided with “a plurality of finger portions and a hand base that supports the plurality of finger portions on one end side, and each of the finger portions. Consists of a single elastic member that cannot be separated from the end on the hand base side to the fingertip, and has a joint portion that can be bent by being partially thin, and from the vicinity of the fingertip along the finger pad And a single bending wire that is pulled or relaxed by the rotation of the motor.
  • the “finger belly” refers to a portion corresponding to the finger surface that is continuous with the palm of a person's finger. When the object is gripped by bending the finger, the finger touches the object. Surface.
  • the bending wire when the bending wire is pulled by rotation of the motor in one direction, the vicinity of the fingertip is pulled by the bending wire guided along the finger pad, and the finger portion is a finger with a thin joint portion. Bend to the ventral side.
  • the finger portion if the bending wire is relaxed by rotating the motor in the other direction (if the force pulling the bending wire is reduced), the finger portion is deformed by the elasticity of the member forming the finger portion. In order to return to the previous state, the bent finger portion extends.
  • a single member is partially thinned, and this portion is operated as a joint, which is a novel configuration that is not found in a conventional multi-finger hand device.
  • a single finger part is configured by assembling a plurality of link members regardless of whether it is a joint motor type or a wire type, but the configuration of the finger part is simple.
  • a pulley is provided for each joint, and a wire is wound around the pulley to rotate the joint.
  • the present invention does not require such a pulley.
  • the bending wire of this invention is not wound around the pulley of a joint, but is distribute
  • the multi-fingered hand device has, in addition to the above-described structure, “one of the finger portions that is guided along the back of the finger from the vicinity of the fingertip and is pulled or relaxed by rotation of a motor. It further comprises a wire ".
  • Finger back is the surface opposite to the “finger belly”, and refers to the portion corresponding to the finger surface that is continuous with the back of the hand.
  • the extension wire is relaxed while pulling the bending wire, the vicinity of the fingertip is pulled by the bending wire guided along the finger pad, and the finger part is a thin joint part. Bend to the side.
  • the extension wire is pulled while the bending wire is relaxed, the vicinity of the fingertip is pulled toward the finger back side by the extension wire guided along the back of the finger, and the bent finger portion is extended. .
  • the extension of the finger is actively performed by pulling the extension wire by the rotation of the motor. Therefore, the speed and timing at which the finger part extends can be precisely controlled.
  • the motor that pulls or relaxes the bending wire and the motor that pulls or relaxes the extension wire in the same finger can be different motors. Simpler and more suitable.
  • the multi-fingered hand device has a configuration in which, instead of the above-described configuration, “each of the finger portions is guided along the back of the finger from the vicinity of the fingertip, and is further provided with a single extension wire pulled by a coil spring. It can be included.
  • the extension wire configured as described above is biased in the direction of extending the finger by a coil spring. Therefore, when the bending wire is pulled by rotating the motor in one direction, the vicinity of the fingertip is pulled by the bending wire guided along the finger pad, and the coil spring is stretched against the bias by the coil spring. The finger part bends to the finger pad side with a thin joint part. On the other hand, when the bending wire is relaxed by rotating the motor in the other direction, the vicinity of the fingertip is pulled to the finger back side via the extension wire by the tensile force of the coil spring, and the bent finger portion is extended. .
  • the finger portion since the extension wire is always pulled by the coil spring, the finger portion extends as the force pulling the bending wire is removed by the rotation of the motor.
  • the extension of the finger portion due to the tensile force of the coil spring has an advantage that the response to the change in the force acting on the bending wire is quicker than the case where the finger portion is extended only by the elasticity of the member forming the finger portion.
  • the multi-fingered hand device includes, in addition to the above-described configuration, “each of the finger units includes a plurality of the joint portions, and among the plurality of joint portions, the end joint portion close to the fingertip is the hand The resistance to bending stress is greater than that of the base joint near the base.
  • the magnitude of “resistance to bending stress” at the joint can be adjusted by, for example, the thickness of the joint (thinness). That is, for the same material, the thinner the thinner part, the lower the resistance to bending stress.
  • the thickness of the joint thickness
  • the resistance to the bending stress of the joint can be adjusted by the distance. In other words, the greater the distance between the two guide pins located across the joint, the smaller the resistance to bending.
  • resistance to bending stress can be increased by providing a leaf spring at the joint.
  • the finger part bends so that the fingertip is bent and the object is It cannot be gripped. Also, when the finger part extends, if the end joint part extends before the base joint part, the object that has been gripped cannot be released smoothly. Therefore, in the conventional wire type multi-fingered hand device, in order to avoid such inconvenience, the vicinity of the plurality of joints is pulled by different wires, and the magnitude of the pulling force and the timing of pulling are made different. Thus, the end joint portion is adjusted so as not to bend and stretch before the base joint portion.
  • the distal joint portion since the distal joint portion has a higher resistance to bending stress than the base joint portion, even if the bending wire is pulled with the same amount of force, the base joint portion is Bends before the end joint. Thereby, even if it is the simple structure which has only one bending wire as mentioned above, an object can be firmly hold
  • the base joint part extends before the end joint part, so that the object that has been gripped can be released smoothly.
  • the multi-fingered hand device includes: “One of the plurality of finger portions is a first finger portion corresponding to a thumb, and the first finger portion includes the adjacent finger portions. Is extended from the hand base in the extended state by 30 ° to 80 °, and is attached to the hand base so as to be rotatable about a first axis. It further includes a stopper for restricting the range of rotation about the first axis ”.
  • the “stopper” includes, for example, a protruding member that protrudes from one of the hand base and the first finger portion toward the other, and a protruding member that rotates when the first finger portion rotates a predetermined angle around the first axis. It can be constituted by a member that abuts and restricts further rotation of the first finger portion.
  • the first finger corresponding to the human thumb is different from the adjacent finger in the direction extending from the hand base, and can be rotated around the first axis. It can be bent toward the inside of the palm so as to face the part. Further, by providing the stopper, it is possible to prevent the first finger portion from excessively turning to the back side of the hand or the opposite side. Thereby, a finger
  • the multi-fingered hand device has, in addition to the above-described configuration, “at least a part of each of the bending wire and the extension wire is a tube that is less flexible than the bending wire and the extension wire. It can be "inserted”.
  • a metal coil spring tube or a resin tube can be used as the “tube that is less flexible than the bending wire and the extension wire.
  • the bending wire and the extending wire are inserted into a tube that is at least partly less flexible than the wire. It is possible to bypass. As a result, the path that is followed when the bending wire and the extension wire are pulled or relaxed can be the intended path, and the operation of bending and extending the finger portion by the tension of the bending wire and the extension wire can be performed. In addition to being easy to control, the entire multi-finger hand device can be prevented from being entangled with a plurality of wires.
  • FIG. 3 is a perspective view of the multi-finger hand device of FIG. 2.
  • FIG. 3 is a left side view of the multi-finger hand device of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a rear view of the multi-finger hand device of FIG. 5.
  • FIG. 6 is a bottom view of the multi-finger hand device of FIG. 5.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is an enlarged bottom view of the 2nd finger part in FIG. It is a front view of the hand part base in FIG. It is a bottom view of the arm base of the multi-finger hand device of FIG. It is a front view of the rotating shaft vicinity of a motor when not using a pulley. It is a perspective view (figure seen from the back side of the hand) of the multi-finger hand device of a second embodiment of the present invention. It is the perspective view which looked at the multi-finger hand device of FIG. 14 from the palm side. (A)-(d) It is explanatory drawing of a stopper.
  • the multi-finger hand device 1 includes a plurality of finger portions 20 and a base portion 10 that supports the finger portions 20 as a schematic configuration, and the base portion 10 is a hand that supports the plurality of finger portions 20 on one end side. A part base 11 and an arm base 12 to which the hand base 11 is connected are provided.
  • Each finger 20 is composed of a single elastic member that cannot be separated from the end on the hand base 11 side to the fingertip, and is a joint that can be bent by being partially thin.
  • a single extension wire 52 that is pulled or relaxed by rotation of 81.
  • the multi-finger hand device 1 includes five finger portions 20, that is, a first finger portion 21 corresponding to a human thumb, a second finger portion 22 corresponding to a forefinger, and a third finger corresponding to a middle finger. Part 23, a fourth finger part 24 corresponding to the ring finger, and a fifth finger part 25 corresponding to the little finger.
  • the base of each finger portion 20 is an elastic body made of plastic, and is integrally formed from the end portion (hereinafter simply referred to as “base end”) supported by the hand portion base 11 to the fingertip.
  • the first finger part 21 to the fifth finger part 25 are collectively referred to as “finger part 20” when it is not necessary to particularly distinguish them.
  • rubber, metal, or the like can be selected in addition to plastic according to the use of the multi-finger hand device 1 and the thinness of the joint part 30.
  • the second finger 22 will be described as an example.
  • a V-shaped notch 35 opened to the finger pad side is provided. By being formed in three places, it has three thin parts, and these thin parts serve as the joint part 30.
  • the three joint portions 30 are referred to as a distal joint portion 31, a middle joint portion 32, and a base joint portion 33 from the fingertip side.
  • the portion between the proximal joint 33 and the proximal end corresponds to a metacarpal bone (bone inside the palm) in a human hand.
  • the number of joints of the thumb is one less than the number of joints of the other four fingers, but in the present embodiment, the first finger 21 also has the other four fingers 22, 23. , 24, 25 as well as three joints.
  • the end joint portion 31, the middle joint portion 32, and the base joint portion 33 are collectively referred to as the “joint portion 30”.
  • each finger portion 20 has a long groove 61 formed along the finger pad and a long groove 62 formed along the finger back.
  • One bending wire 51 is disposed in the long groove 61
  • one extending wire 52 is disposed in the long groove 62.
  • Each finger 20 is provided with a plurality of guide pins 63 for horizontally extending the long groove 61 in the width direction near the opening. The presence of the guide pin 63 prevents the bending wire 51 from being detached from the long groove 61 when it is pulled, and the path of the bending wire 51 is guided along the finger pad.
  • a plurality of similar guide pins 63 are also provided on the back side of the finger.
  • the presence of the guide pins 63 prevents the extension wire 52 from being detached from the long groove 62 and extends.
  • the path of the wire 52 is guided along the back of the finger.
  • the distal end of the bending wire 51 is fastened to the pin on the fingertip side of the guide pin 63 on the finger pad side, and the distal end of the extension wire 52 is the fingertip of the guide pin 63 on the finger back side. It is fastened to the side pin.
  • a curved concave recess 36 a is formed at the bottom of the long groove 62 on the finger back side in the joint portion 30.
  • the recess 36 a is formed by providing an elliptical hole 36 b that penetrates the finger 20 in the width direction. Due to the presence of the recess 36a, when the finger portion 20 is bent, the possibility that the extension wire 52 is rubbed against the bottom portion of the long groove 62 and damaged in the joint portion 30 is reduced.
  • the thickness of the joint 30 can be adjusted by the depth of the recess 36a and the depth of the notch 35.
  • the thickness of the joint portion 30 increases in the order of the base joint portion 33, the middle joint portion 32, and the end joint portion 31. That is, the resistance to the bending stress of the joint portion 30 is set so as to increase as the joint portion 30 is closer to the fingertip.
  • a cut portion 37 that crosses the finger portion 20 in the width direction is formed on the finger back side of the joint portion 30.
  • the opening width of the cut portion 37 is smaller than the diameter of the hole portion 36b. Due to the presence of such a cut portion 37, the finger portion 20 is easily bent to the finger pad side when the bending wire 51 is pulled. In addition, the setting of the opening width of the notch 37 prevents the finger 20 from warping more than necessary when the extension wire 52 is pulled.
  • the bending wire 51 and the extension wire 52 are arranged in the long groove 61 and the long groove 62 along the finger pad and the back of the finger, respectively, and on the proximal end side of the finger portion 20, the bending wire 51 and the extension wire 52 are provided. It is inserted through a tube 59 that is less flexible than the wire 52.
  • a metal coil spring tube is used as the tube 59.
  • the long groove 61 and the long groove 62 are each wide on the proximal end side, and a tube 59 into which the bending wire 51 is inserted and a tube 59 into which the extension wire 52 is inserted are fitted.
  • the hand base 11 that supports the finger part 20 includes two plates (an upper plate 41 and a lower plate 42) as shown mainly in FIGS. Is supported so as to be sandwiched from both sides of the finger back side and finger pad side.
  • the four of the second finger portion 22 to the fifth finger portion 25 are supported by the hand base 11 so as to extend substantially in parallel, as shown in FIG.
  • the two plates 41 and 42 are curved so that the palm side is concave in a side view, and the four finger portions 22, 23, 24, and 25 follow the curved shape of the plates 41 and 42. It is supported.
  • the hand base 11 has a closing plate 46 (see FIGS. 2 and 6) that closes between the two plates 41 and 42 on the side opposite to the direction in which the finger portion 20 extends. Has a plurality of through-hole portions. Then, two tubes 59 (one tube 59 through which the bending wire 51 is inserted, and the extension wire 52 are extended from one base portion of the second finger portion 22 to the fifth finger portion 25 per one finger portion 20. The tube 59) through which is inserted is drawn out from the gap between the two plates 41 and 42 to the outside through the through hole portion of the closing plate 46. 4, 6, and 7, illustration of the bending wire 51, the extension wire 52, and the tube 59 is omitted.
  • the four fingers from the second finger portion 22 to the fifth finger portion 25 are fastened to the hand base 11 by pins 43 as shown mainly in FIG.
  • the third finger part 23 is fastened to the hand base 11 by two pins 43, whereas the second finger part 22, the fourth finger part 24, and the fifth finger part 25 are Each pin is fastened to the hand base 11 by a single pin 43.
  • the third finger portion 23 is fixed to the hand base 11, while the second finger portion 22, the fourth finger portion 24, and the fifth finger portion 25 are around the axis of the pin 43. It can be rotated. By such rotation, the interval between the adjacent finger portions 20 is expanded or contracted.
  • an elastic member 44 is sandwiched between the two.
  • the elastic member 44 biases the finger part 20 in a direction to return to the original state when the interval between the finger parts 20 is widened.
  • a sponge is used as the elastic member 44, but rubber or a coil spring can also be used.
  • a binding band 45 that binds four of the second finger portion 22 to the fifth finger portion 25 is wound around the proximal end side. The binding band 45 restricts the movement of the second finger part 22, the fourth finger part 24, and the fifth finger part 25 within a predetermined range so that the interval between the four finger parts 20 is widened. To do.
  • the first finger part 21 is supported by the hand base 11 in a mode different from the other four finger parts 22, 23, 24, 25. That is, the first finger portion 21 differs from the adjacent finger portion (second finger portion 22) in a direction extending from the hand base 11 in an extended state by 30 ° to 80 °, and with respect to the hand base 11.
  • the first shaft P (see FIG. 2) is rotatably attached.
  • a first finger portion mounting seat 47 for attaching the first finger portion 21 protrudes from the hand portion base 11, and the first finger portion mounting seat 47 has a first finger mounting seat 47 as shown in FIG.
  • a direction in which a surface 48 to which the portion 21 is attached is extended (shown in the X direction), and a direction in which the other four fingers 22, 23, 24, 25 extend with respect to the hand base 11 (shown in the Y direction).
  • the four of the second finger part 22 to the fifth finger part 25 are almost the same. Since they are parallel, in FIG. 11, the extending direction of the third finger 23 fixed to the hand base 11 is illustrated as the Y direction.
  • the angle ⁇ is 45 °.
  • a substantially cylindrical mounting base 27 is formed on the finger back in the vicinity of the base end of the first finger 21, and the first finger 21 is formed on the mounting base 27.
  • the pin 29 is fastened to the first finger mount 47 so as to be rotatable. Accordingly, unlike the other four fingers 22, 23, 24, and 25, the first finger 21 rotates and rotates the pin 29 in addition to the bending and stretching movements of the three joints 31, 32, and 33. A rotational movement around the central axis is possible, and the rotation central axis of the pin 29 is the first axis P.
  • one end of each of the two wires 53, 54 that is, the upper rotation wire 53 and the lower rotation wire 54 is fastened to the outer peripheral surface of the mounting base portion 27.
  • the upper turning wire 53 and the lower turning wire 54 are wound around the outer peripheral surface of the mounting base 27 in a direction opposite to each other and then inserted into the tube 59.
  • the tube 59 through which the bending wire 51 is inserted, the tube 59 through which the extension wire 52 is inserted, the tube 59 through which the upper turning wire 53 is inserted, and the lower A total of four tubes 59 through which the turning wires 54 are inserted extend.
  • wire 50 when there is no need to particularly distinguish the bending wire 51, the extension wire 52, the upper turning wire 53, and the lower turning wire 54, they will be collectively referred to as “wire 50”.
  • the arm base 12 of the multi-finger hand device 1 connects the front plate 71, the rear plate 72, and the front plate 71 and the rear plate 72 with a space therebetween. It has a frame-like skeleton formed by a plurality of long bar-like support bars 73. Here, the case where there are two support bars 73 is illustrated.
  • the front plate 71 has a plurality of through-hole portions 78 formed therein.
  • Each support bar 73 extends beyond the front plate 71, and a wrist plate 75 is attached to the tip thereof.
  • the wrist plate 75 is connected to the closing plate 46 of the hand base 11 via a short bar-like spacer 76 (see FIG. 6). That is, the skeleton part of the arm base 12 is connected to the hand base 11 via the wrist plate 75 and the spacer 76.
  • the support bar 73 supports a wiring plate 74 in which a plurality of through-hole portions 79 are formed in front of the pulley 82 (in the direction of the front plate 71) with respect to each of the six motors 81. Has been.
  • the path of the wire 50 can be bent and detoured.
  • a metal coil spring tube is used as the tube 59, and the coil spring tube is easy to maintain a bent state and is not easily buckled. Therefore, the intended path can be traced to the wire 50, and there is an advantage that the degree of freedom in designing the path of the wire 50 is high.
  • the wires 50 in a state of being inserted through the tube 59, the entanglement of a large number of wires 50 can be prevented.
  • FIG. 1 illustration of wiring after the front plate 71 is omitted, and illustration of the wire 50 and the tube 59 is omitted in FIG. 12.
  • the driving of the wire 50 by the six motors 81 is as follows. First, one end of each of the bending wire 51 and the extending wire 52 of the first finger portion 21 is fastened to a position facing a pulley 82 attached to one of the six motors 81. That is, one of the bending wire 51 and the extension wire 52 of the first finger 21 is pulled by the forward rotation of a certain motor 81, and the other wire is pulled by the reverse rotation of the same motor 81. Similarly, for the second finger portion 22 to the fifth finger portion 25, the bending wire 51 and the extension wire 52 attached to the same finger portion 20 are pulled by forward and reverse rotations of the same motor 81, respectively. .
  • one motor 81 is used for each finger portion 20 to pull the bending wire 51 and the extension wire 52.
  • the remaining one motor 81 is used to drive the rotation of the first finger 21 around the first axis P, and the pulley 82 of the motor 81 has a first finger 21.
  • the upper turning wire 53 and the lower turning wire 54 are fastened to the opposing positions.
  • the arm base 12 is provided with a cover member that protects the motor 81 mounted in the space between the front plate 71 and the rear plate 72 and the wire 50 wired in the state of being inserted into the tube 59. Can do.
  • a plurality of plate-like cover members (not shown) can be attached so as to span between the front plate 71 and the rear plate 72.
  • the operation of the multi-fingered hand device 1 configured as described above will be described.
  • the lower rotating wire 54 is pulled while the upper rotating wire 53 is relaxed by the rotation of the motor 81 in one direction
  • the first finger portion 21 rotates downward around the first axis P.
  • the first finger portion 21 is rotated downward with the finger portions 22 to 25 extended, the state shown in FIGS.
  • the three joint portions 31, 32, and 33 are set so that the resistance to bending stress increases as they are closer to the fingertips by varying the thickness thereof, and therefore the fingertips are pulled by the bending wire 51.
  • the end joint 31 is prevented from bending before the base joint 33. Accordingly, the object can be firmly grasped or grasped while having a simple configuration in which only one bending wire 51 is arranged for one finger portion 20.
  • the configuration is simple. Temporarily wrap the middle part of one wire around the pulley of the motor, place one end along the finger pad, fasten it to the fingertip, and place the other end along the finger back When fastened to the fingertip, it is possible to bend and stretch the finger by forward and reverse rotation of the motor, but in this case, if the wire breaks, the finger cannot be bent or stretched.
  • the bending wire 51 and the extension wire 52 are separately fastened to the motor 81 (pulley 82) and are not continuous with each other. Even so, if the other wire is pulled and relaxed, the finger portion 20 can be bent and stretched by the elasticity of the finger portion 20.
  • the first finger portion 21 is at an angle of 45 ° with respect to the extending direction of the other four finger portions 22, 23, 24, 25. Attached to the hand base 11. Therefore, the first finger portion 21 is bent so as to face the other four finger portions 22, 23, 24, and 25 and toward the inner side of the palm, and the bending and stretching operation of the finger portion 20 is applied to the human hand. Close natural behavior. Further, the hand base 11 is curved so that the palm side is concave, and the second finger portion 22 to the fifth finger portion 25 are supported along this curved shape, so that each finger portion 20 is bent. The fingers 20 are gripped so that all the fingers 20 gather toward the center of the palm. As a result, the bending / extending operation of the finger portion 20 becomes a natural one closer to a human operation, and the object can be gripped more reliably.
  • the second finger part 22, the fourth finger part 24, and the fifth finger part 25 are rotatable around the pin 43. Therefore, these finger parts 20 can be rotated around the pin 43 while compressing the elastic member 44 inserted between the adjacent finger parts 20 according to the shape and size of the object to be gripped, An object can be gripped firmly.
  • the multi-finger hand device 2 is different from the multi-finger hand device 1 of the first embodiment in that the extension wire 52 of each finger part 20 and the upper turning wire 53 of the first finger part 21 are multi-finger hands.
  • the device 1 is driven by the motor 81, whereas the multi-finger hand device 2 is pulled by the coil springs 57 and 58, respectively.
  • the multifingered hand apparatus 1 of 1st embodiment attaches
  • the extension wire 52 is disposed in the long groove 62 and is prevented from being detached from the long groove 62 by the guide pin 63, and one end of the guide pin 63 on the finger back side is the most fingertip side. It is fastened to the pin.
  • the other end of the extension wire 52 is connected to a coil spring 57, and the coil spring 57 is attached to the base portion 10 (the hand portion base 11 or the arm portion base 12).
  • a coil spring 57 is attached to the arm base portion 12 of the base portion 10, and the extension wire 52 extends from the finger portion 20 to the through hole 77 of the closing plate 46 of the hand base portion 11, and The coil spring 57 is reached through the through hole 78 of the front plate 71.
  • the upper turning wire 53 has one end wound around the outer peripheral surface of the mounting base 27 in a direction opposite to the lower turning wire 54, and the other end connected to a coil spring 58. It is attached to the base portion 10 (the hand base 11 or the arm base 12). In this embodiment, a coil spring 58 is attached to the arm base portion 12 of the base portion 10 in the same manner as the coil spring 57 to which the extension wire 52 is connected.
  • the upper turning wire 53 reaches the coil spring 58 through the through hole 77 of the hand base 11 (first finger attachment seat 47) and the through hole 78 of the front plate 71.
  • the extension wire 52 and the upper turning wire 53 are wired in a state of being inserted through the tube 59 as in the first embodiment, but the tube 59 is not shown in FIGS. 14 and 15. Yes.
  • FIG. 14 in order to clearly show the wiring of the wires related to the movement of the third finger portion 23 to the fifth finger portion 25, the bending wire 51 and the extension wire 52 of the first finger portion 21 and the second finger portion 22.
  • the upper turning wire 53 and the lower turning wire 54 are not shown.
  • FIG. 15 in order to clearly show the wiring of the wire related to the movement of the first finger portion 21 and the second finger portion 22, the bending wire 51 of the third finger portion 23 to the fifth finger portion 25, and the extension wire Illustration of 52 is omitted.
  • the operation of the multi-finger hand device 2 configured as described above will be described.
  • the lower turning wire 54 is pulled by the rotation of the motor 81 in one direction
  • the fingertip of the first finger portion 21 is pulled by the lower turning wire 54 and the coil spring 58 to which the upper turning wire 53 is connected is stretched.
  • the first finger portion 21 rotates downward around the first axis P.
  • the lower turning wire 54 is relaxed by rotating the motor 81 in the other direction (the pulling force is reduced)
  • the fingertip of the first finger portion 21 is turned upward by the tensile force of the coil spring 58. It is pulled through the wire 53 and rotates upward around the first axis P.
  • the wires (bending wire 51 and extending wire 52) that pull the finger 20 in the opposite direction the wires (bending wire) that pull the finger 20 in the direction that bends the finger 20 so as to grasp an object. 51) is driven by the motor 81, and is returned by the biasing force of the coil spring 57 in the direction in which the finger portion 20 extends, whereby the multi-finger hand device 2 has a light weight and simple configuration.
  • the coil spring 57 is stretched, so that there is an advantage that no load is applied to the extension wire 52.
  • the range in which the first finger portion 21 rotates around the first axis P is restricted.
  • a stopper may be further provided.
  • the hand base 11 is provided with a pin 83 that protrudes toward the first finger 21, and the hand at the proximal end of the first finger 21.
  • An arcuate groove centered on the first axis P and into which the pin 83 is inserted can be formed on the surface on the base part 11 side.
  • the pin 83 and the groove 84 correspond to the “stopper” of the present invention.
  • the movement of the thumb that rotates around the base of the thumb is limited within a predetermined range. Therefore, even in the multi-finger hand devices 1 and 2, the first finger part 21 can be operated in a natural manner closer to that of the human hand by limiting the range in which the first finger part 21 rotates around the first axis P. 21 can be bent and stretched.
  • the “stopper” is not limited to the above-described configuration, and a “pin” protruding toward the hand base portion 11 at the proximal end of the first finger portion 21 and a first pin formed on the hand base portion 11.
  • the pulley 82 that rotates coaxially with the rotation shaft of the motor 81 is used to transmit the rotation of the motor 81 to the wire 50 is exemplified.
  • an arm member 85 that rotates coaxially with the rotating shaft of the motor 81 can be used.
  • the pulley 82 the magnitude of the force with which the wire 50 is pulled by the rotation of the motor 81 can be adjusted by the diameter of the pulley 82.
  • the pulley 82 must be replaced with a different diameter.
  • the rotation of the motor 81 can be performed by a simple operation only by changing the hole portion 86 for fastening the wire 50. This has the advantage that the magnitude of the force with which the wire 50 is pulled can be adjusted.
  • the resistance to the bending stress of the joint portion 30 is adjusted by the thickness is illustrated.
  • the resistance to the bending stress of the joint portion 30 can be adjusted by the distance between the two guide pins 63 positioned so as to sandwich the joint portion 30 on the finger pad side.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

　ワイヤの張力の変化により指部を屈伸させる多指ハンド装置であって、従来に比べて構成が簡易な多指ハンド装置を提供する。　多指ハンド装置１は、複数の指部２０と、複数の指部をそれぞれ一端側で支持する手部ベース１１とを具備し、それぞれの指部は、手部ベース側の端部から指先まで分離不能な単一の弾性部材からなり、部分的に肉薄であることにより屈曲可能な関節部３０を備えると共に、指先の近傍から指腹に沿って案内され、モータの回転により牽引され又は弛緩する屈曲用ワイヤ５１を備える。

Description

多指ハンド装置
　本発明は、ワイヤの張力の変化により指部を屈伸させる多指ハンド装置に関するものである。
　義手、物品を把持し加工等を行う産業用ロボット、人とコミュニケーションを取る人型ロボットなど種々の分野において、複数本の指部に人の手に近い動作を行わせる多指ハンド装置の開発が進められている。このような多指ハンド装置は、関節ごとに設けられたモータを個々に回転させることによって、指部を屈伸させるタイプ（以下、「関節モータ式」と称することがある）と、ワイヤの張力の変化によって指部を屈伸させるタイプ（以下、「ワイヤ式」と称することがある）とに大別される。何れのタイプであっても、従来の多指ハンド装置では、１本の指部は複数のリンク部材からなり、隣接するリンク部材は軸周りに回動可能に組み付けられて関節が形成されている。
　更に、ワイヤ式の多指ハンド装置では、従来、各関節に回動軸と同軸のプーリが設けられており、これらのプーリにワイヤが巻き掛けられている（例えば、特許文献１，２，３参照）。かかる構成により、モータ等の駆動によりワイヤを牽引すると、ワイヤを介してプーリが回転し、プーリの回転に伴いリンク部材が回動して、指部が屈伸する。
　このようなワイヤ式の多指ハンド装置は、関節の数と等しいモータが指部に取り付けられる関節モータ式の多指ハンド装置に比べて、小型化、軽量化が可能であるという利点がある。しかしながら、それでもなお、従来のワイヤ式多指ハンド装置は、１本の指部が複数のリンク部材からなり、関節ごとにプーリが設けられるものであり、簡易とは言い難い複雑な構成であった。そのため、より簡易な構成のワイヤ式多指ハンド装置が要請されていた。
　そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、ワイヤの張力の変化により指部を屈伸させる多指ハンド装置であって、従来に比べて構成が簡易な多指ハンド装置の提供を、課題とするものである。
　上記の課題を解決するため、本発明にかかる多指ハンド装置は、「複数の指部と、複数の該指部をそれぞれ一端側で支持する手部ベースとを具備し、それぞれの前記指部は、前記手部ベース側の端部から指先まで分離不能な単一の弾性部材からなり、部分的に肉薄であることにより屈曲可能な関節部を備えると共に、前記指先の近傍から指腹に沿って案内され、モータの回転により牽引され又は弛緩する１本の屈曲用ワイヤを備える」ものである。
　「指腹」は、人の手指において手の平に連続する指面に相当する部分を指しており、指部を屈曲させて握り込むように物体を把持する際に、各指部において物体に当接する面である。
　上記構成により、モータの一方向への回転により屈曲用ワイヤが牽引されれば、指腹に沿うように案内された屈曲用ワイヤによって指先の近傍が引っ張られ、指部は薄肉の関節部で指腹側に屈曲する。一方、モータの他方向への回転により屈曲用ワイヤを弛緩させれば（屈曲用ワイヤを牽引する力を低減させれば）、指部を形成している部材の弾性により、指部が変形する前の状態に復帰するため、屈曲していた指部が伸長する。
　本発明では、指部の構成として、単一の部材を部分的に肉薄とし、その部分を関節として動作させるという、従来の多指ハンド装置にはない新規な構成を採っている。これにより、従来の多指ハンド装置では、関節モータ式・ワイヤ式の別なく、複数のリンク部材を組み付けて１本の指部を構成させていたのに対し、指部の構成が簡易である。加えて、ワイヤ式の多指ハンド装置では、従来、関節ごとにプーリを設け、このプーリにワイヤを巻き掛けて関節を回動させていたのに対し、本発明ではかかるプーリを必要としない。そして、本発明の屈曲用ワイヤは、関節のプーリに巻き掛けられるものではなく指腹に沿って配されるものであり、一つの指部に対して１本である。すなわち、本発明の多指ハンド装置は、従来の多指ハンド装置に比べて極めて構成が簡易でありながら、指部を屈曲・伸張させることができる。そして、構成する部品点数が少ないため、簡易な工程で低廉に多指ハンド装置を製造することができる。
　本発明にかかる多指ハンド装置は、上記構成に加え、「それぞれの前記指部は、前記指先の近傍から指背に沿って案内され、モータの回転により牽引され又は弛緩する１本の伸長用ワイヤを更に具備する」ものとすることができる。
　「指背」は、「指腹」とは反対側の面であって、人の手指において手の甲に連続する指面に相当する部分を指している。
　上記構成により、屈曲用ワイヤを牽引しながら伸長用ワイヤを弛緩させれば、指腹に沿うように案内された屈曲用ワイヤによって指先の近傍が引っ張られ、指部は薄肉の関節部で指腹側に屈曲する。一方、屈曲用ワイヤを弛緩させつつ伸長用ワイヤを牽引すれば、指背に沿うように案内された伸長用ワイヤによって指先の近傍が指背側に引っ張られ、屈曲していた指部が伸長する。
　本構成では、伸長用ワイヤがモータの回転により牽引されることによって、指部の伸長が能動的に行われる。そのため、指部が伸長する速度やタイミングを、精密に制御することができる。なお、同一の指部において、屈曲用ワイヤを牽引し又は弛緩させるモータと、伸長用ワイヤを牽引し又は弛緩させるモータとは、異なるモータとすることもできるが、同一のモータとすれば構成がより簡易で好適である。
　本発明にかかる多指ハンド装置は、上記構成に替えて、「それぞれの前記指部は、前記指先の近傍から指背に沿って案内され、コイルバネにより牽引された１本の伸長用ワイヤを更に具備する」ものとすることができる。
　上記構成の伸長用ワイヤは、コイルバネによって指部を伸長させる方向に付勢されている。そのため、モータの一方向への回転により屈曲用ワイヤを牽引すると、指腹に沿うように案内された屈曲用ワイヤによって指先の近傍が引っ張られ、コイルバネによる付勢に抗して、コイルバネを引き伸ばしつつ、指部は薄肉の関節部で指腹側に屈曲する。一方、モータの他方向への回転により屈曲用ワイヤを弛緩させると、コイルバネの引張力によって、伸長用ワイヤを介して指先の近傍が指背側に引っ張られ、屈曲していた指部が伸長する。
　本構成では、伸長用ワイヤがコイルバネによって常に牽引されていることにより、モータの回転により屈曲用ワイヤを牽引する力が除かれるのに従って、指部が伸長する。このようなコイルバネの引張力による指部の伸長は、指部を形成する部材の弾性のみによって伸長する場合に比べ、屈曲用ワイヤに作用する力の変化に対する応答が速い利点がある。
　本発明にかかる多指ハンド装置は、上記構成に加え、「それぞれの前記指部は、前記関節部を複数備えると共に、複数の前記関節部のうち前記指先に近い末関節部は、前記手部ベースに近い基関節部より、曲げ応力に対する抵抗が大きい」ものとすることができる。
　関節部における「曲げ応力に対する抵抗」の大きさは、例えば、関節部の肉厚（肉薄の度合い）によって調整することができる。すなわち、同一の材料であれば、肉薄の部分がより薄いほど、曲げ応力に対する抵抗は小さくなる。或いは、屈曲用ワイヤを指腹に沿って案内するために、屈曲用ワイヤが指部の表面から離隔することを防止する案内ピンを用いる場合、関節部を挟んで位置する二つの案内ピン間の距離により、関節部の曲げ応力に対する抵抗を調整することができる。すなわち、関節部を挟んで位置する二つの案内ピン間の距離が大きいほど、屈曲に対する抵抗は小さくなる。また或いは、関節部に板バネを配することにより、曲げ応力に対する抵抗を高めることができる。
　指先の近傍が屈曲用ワイヤによって牽引される際、仮に末関節部が基関節部より先に屈曲してしまうと、指先が曲がった状態で握り込まれるように指部が曲がるため、物体をうまく把持することができない。また、指部が伸長する際も、末関節部が基関節部より先に伸長してしまうと、把持していた物体の開放をスムーズに行うことができない。そこで、従来、ワイヤ式の多指ハンド装置では、かかる不都合を回避するために、複数の関節部の近傍をそれぞれ異なるワイヤで牽引し、ワイヤを牽引する力の大きさや牽引するタイミングを異ならせることにより、末関節部が基関節部より先に屈伸しないよう調整していた。
　これに対し、上記構成の本発明では、基関節部より末関節部の方が曲げ応力に対する抵抗が大きいため、同じ大きさの力で屈曲用ワイヤを牽引しても、基関節部の方が末関節部より先に屈曲する。これにより、上述のように屈曲用ワイヤが１本のみである簡易な構成であっても、指部の屈曲により指先を使って物体をしっかりと把持することができる。加えて、指部が伸長する際も、基関節部の方が末関節部より先に伸長するため、把持していた物体をスムーズに開放することができる。
　本発明にかかる多指ハンド装置は、上記構成に加え、「複数の前記指部のうち一つは親指に相当する第一指部であり、該第一指部は、隣接する前記指部とは、伸長状態で前記手部ベースから延びる方向が３０°～８０°異なっていると共に、前記手部ベースに対して第一軸周りに回動可能に取り付けられており、前記第一指部が前記第一軸周りに回動する範囲を規制するストッパを更に具備する」ものとすることができる。
　「ストッパ」は、例えば、手部ベース及び第一指部の一方から他方に向かって突出した突状部材と、第一指部が第一軸周りに所定角度回動したときに突状部材と当接し、第一指部のそれ以上の回動を制限する部材によって構成させることができる。
　本構成では、人の親指に相当する第一指部は、手部ベースから延びる方向が隣接する指部と異なっており、かつ、第一軸周りに回動可能であることにより、隣接する指部と向き合うように、手の平の内側に向かって屈曲させることができる。また、ストッパを備えることにより、第一指部が手の甲側あるいはその反対側に過度に回動することを防ぐことができる。これにより、人の手の動作に近い自然な動作で、指部を屈伸させることができる。
　本発明にかかる多指ハンド装置は、上記構成に加え、「前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤは、それぞれ少なくとも一部が、前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤより可撓性の小さいチューブに挿通されている」ものとすることができる。
　「屈曲用ワイヤ及び伸長用ワイヤより可撓性の小さいチューブ」としては、金属製のコイルスプリングチューブや樹脂製のチューブを使用することができる。
　一端がどこかに接続されたワイヤを他端側で牽引すれば、ワイヤは自ずと最短距離をとるように直線状に延びてしまう。そのため、モータの回転により牽引され又は弛緩するワイヤ、または、コイルバネによって牽引されたワイヤを、空間で一定の経路をたどるように張設することは困難である。これに対し本発明では、屈曲用ワイヤ及び伸長用ワイヤは、少なくとも一部でワイヤより可撓性の小さいチューブに挿通されているため、チューブを湾曲させることにより、空間中でワイヤがたどる経路を迂回させることが可能である。これにより、屈曲用ワイヤ及び伸長用ワイヤが牽引され又は弛緩する際にたどる経路を、意図した経路とすることができ、指部が屈曲・伸長する動作を屈曲用ワイヤ及び伸長用ワイヤの張力によって制御しやすいと共に、多指ハンド装置全体として複数本が配されるワイヤの絡みを防止することができる。
　以上のように、本発明の効果として、ワイヤの張力の変化により指部を屈伸させる多指ハンド装置であって、従来に比べて構成が簡易な多指ハンド装置を、提供することができる。
本発明の第一実施形態の多指ハンド装置の斜視図（指部を少し屈曲させた状態）である。 図１の多指ハンド装置の前プレートより先の部分の正面図（指部を伸長させた状態）である。 図２の多指ハンド装置の斜視図である。 図２の多指ハンド装置の左側面図である。 図１における前プレートより先の部分の拡大図である。 図５の多指ハンド装置の背面図である。 図５の多指ハンド装置の底面図である。 図２における第二指部の拡大正面図である。 図８におけるＡ－Ａ線断面図である。 図２における第二指部の拡大底面図である。 図２における手部ベースの正面図である。 図１の多指ハンド装置の腕部ベースの底面図である。 プーリを使用しない場合におけるモータの回転軸近傍の正面図である。 本発明の第二実施形態の多指ハンド装置の斜視図（手の甲側から見た図）である。 図１４の多指ハンド装置を手の平側から見た斜視図である。 （ａ）～（ｄ）ストッパの説明図である。
　以下、本発明の第一実施形態である多指ハンド装置１について、図１乃至図１２を用いて説明する。多指ハンド装置１は、概略構成として、複数の指部２０と、指部２０を支持するベース部１０とを備えており、ベース部１０は複数の指部２０をそれぞれ一端側で支持する手部ベース１１と、手部ベース１１が連結される腕部ベース１２とを備えている。
　まず、指部２０について説明すると、それぞれの指部２０は、手部ベース１１側の端部から指先まで分離不能な単一の弾性部材からなり、部分的に肉薄であることにより屈曲可能な関節部３０を備えると共に、指先の近傍から指腹に沿って案内され、モータ８１の回転により牽引され又は弛緩する１本の屈曲用ワイヤ５１と、指先の近傍から指背に沿って案内され、モータ８１の回転により牽引され又は弛緩する１本の伸長用ワイヤ５２とを備えている。
　より詳細に説明すると、多指ハンド装置１は５本の指部２０、すなわち、人の親指に相当する第一指部２１、人差指に相当する第二指部２２、中指に相当する第三指部２３、薬指に相当する第四指部２４、及び、小指に相当する第五指部２５を備えている。各指部２０の基体はプラスチック製の弾性体であり、手部ベース１１に支持される側の端部（以下、単に「基端」と称する）から指先まで、一体成形されている。本明細書では、第一指部２１～第五指部２５を特に区別する必要がない場合に、「指部２０」と総称している。なお、指部２０の基体を構成する弾性材料としては、多指ハンド装置１の用途や関節部３０の肉薄の程度に応じて、プラスチックのほかゴム、金属等を選択することができる。
　５本の指部２０の基本的な構成は同じであるため、第二指部２２を例にとって説明すると、図９，１０に示すように、指腹側に開くＶ字形の切欠き部３５が三箇所に形成されていることにより、三箇所の肉薄部分を有し、この肉薄部分が関節部３０となっている。三つの関節部３０を、指先側から末関節部３１、中関節部３２、及び、基関節部３３と称する。なお、基関節部３３から基端までの間の部分は、人の手における中手骨（掌の内部の骨）に相当する。また、人の指では、親指の関節の数は他の４本の指の関節の数より一つ少ないが、本実施形態では、第一指部２１も他の４本の指部２２，２３，２４，２５と同様に三つの関節部を有している。本明細書では、末関節部３１、中関節部３２、及び、基関節部３３を特に区別する必要がない場合に、「関節部３０」と総称している。
　各指部２０には、主に図８乃至図１０に示すように、指腹に沿って長溝６１が形成されていると共に、指背に沿って長溝６２が形成されている。そして、長溝６１の中に１本の屈曲用ワイヤ５１が配されており、長溝６２の中に１本の伸長用ワイヤ５２が配されている。また、各指部２０には、開口近くで長溝６１を幅方向に横架する案内ピン６３が複数設けられている。この案内ピン６３の存在により、屈曲用ワイヤ５１が牽引された際に長溝６１内から脱離することが防止され、屈曲用ワイヤ５１の経路が指腹に沿って案内される。なお、本実施形態では、指背側にも同様の案内ピン６３が複数設けられており、この案内ピン６３の存在により、伸長用ワイヤ５２が長溝６２内から脱離することが防止され、伸長用ワイヤ５２の経路が指背に沿って案内される。また、屈曲用ワイヤ５１の先端は、指腹側の案内ピン６３のうち最も指先側のピンに留め付けられており、伸長用ワイヤ５２の先端は、指背側の案内ピン６３のうち最も指先側のピンに留め付けられている。
　関節部３０において、指背側の長溝６２の底部には、図９，１０に示すように、湾曲した凹状の窪み３６ａが形成されている。本実施形態では、指部２０を幅方向に貫通する底面視楕円形の孔部３６ｂを設けることにより、この窪み３６ａが形成されている。かかる窪み３６ａの存在により、指部２０が屈曲した際に、関節部３０において伸長用ワイヤ５２が長溝６２の底部と擦れて損傷するおそれが低減される。
　また、窪み３６ａの深さと切欠き部３５の深さによって、関節部３０の肉厚を調整することができる。各図には明確に表れていないが、本実施形態では、基関節部３３、中関節部３２、末関節部３１の順に、関節部３０の肉厚が大きくなっている。すなわち、関節部３０の曲げ応力に対する抵抗は、指先に近い関節部３０ほど大きくなるように設定されている。
　関節部３０における指背側には、指部２０を幅方向に横断する切込み部３７が形成されている。この切込み部３７の開口幅は、孔部３６ｂの径より小さい。このような切込み部３７の存在により、屈曲用ワイヤ５１が牽引された際に、指部２０が指腹側に屈曲し易い。加えて、切込み部３７の開口幅の設定により、伸長用ワイヤ５２が牽引された際に、指部２０が必要以上に反りかえることが防止される。
　屈曲用ワイヤ５１及び伸長用ワイヤ５２は、それぞれ指腹及び指背に沿って長溝６１内及び長溝６２内に配された上で、指部２０の基端側で、屈曲用ワイヤ５１及び伸長用ワイヤ５２より可撓性の小さいチューブ５９に挿通されている。本実施形態では、チューブ５９として金属製のコイルスプリングチューブを使用している。なお、長溝６１及び長溝６２は、それぞれ基端側で幅広となっており、ここに屈曲用ワイヤ５１を挿通させたチューブ５９及び伸長用ワイヤ５２を挿通させたチューブ５９がそれぞれ嵌め込まれる。
　指部２０を支持する手部ベース１１は、主に図４，７に示すように、二枚のプレート（上プレート４１及び下プレート４２）を備え、これらのプレート４１，４２で、指部２０の基端近傍を指背側及び指腹側の両側から挟み込むように支持している。ここで、第二指部２２～第五指部２５の４本は、図２に示すように、正面視でほぼ平行に延びるように手部ベース１１に支持されているが、図４に示すように、二枚のプレート４１，４２はそれぞれ側面視で手の平側が凹状となるように湾曲しており、４本の指部２２，２３，２４，２５はプレート４１，４２の湾曲形状に沿って支持されている。
　また、手部ベース１１は、指部２０が延びる方向とは反対側で二枚のプレート４１，４２間を閉塞する閉塞プレート４６（図２，６参照）を有しており、閉塞プレート４６には複数の貫通孔部が穿設されている。そして、第二指部２２～第五指部２５の基端から、１本の指部２０当たり２本延びているチューブ５９（屈曲用ワイヤ５１を挿通させたチューブ５９、及び、伸長用ワイヤ５２を挿通させたチューブ５９）は、二枚のプレート４１，４２間の空隙から、閉塞プレート４６の貫通孔部を介して外部に引き出されている。なお、図４，図６，及び図７では、屈曲用ワイヤ５１、伸長用ワイヤ５２、及びチューブ５９の図示を省略している。
　第二指部２２～第五指部２５の４本は、主に図２に示すように、それぞれピン４３によって手部ベース１１に留め付けられている。ここで、第三指部２３は２本のピン４３によって手部ベース１１に留め付けられているのに対し、第二指部２２、第四指部２４、及び、第五指部２５は、それぞれ１本のピン４３によって手部ベース１１に留め付けられている。これにより、第三指部２３は手部ベース１１に固定されているのに対し、第二指部２２、第四指部２４、及び、第五指部２５は、ピン４３の軸心周りに回動可能である。このような回動により、隣接する指部２０の間隔が拡縮する。
　そして、手部ベース１１側で、第二指部２２と第三指部２３との間、第三指部２３と第四指部２４との間、第四指部２４と第五指部２５との間には、弾性部材４４が挟み込まれている。この弾性部材４４は、指部２０間の間隔が拡げられた場合に元に戻す方向に、指部２０を付勢する。本実施形態では、弾性部材４４としてスポンジを使用しているが、その他、ゴム、コイルバネを使用可能である。更に、第二指部２２～第五指部２５の４本を束ねる結束バンド４５が、基端側で巻き付けられている。この結束バンド４５は、これら４本の指部２０の間隔が拡がるように第二指部２２、第四指部２４、及び、第五指部２５が回動する動作を、所定範囲内に規制するものである。
　一方、第一指部２１は、他の４本の指部２２，２３，２４，２５とは異なる態様で、手部ベース１１に支持されている。すなわち、第一指部２１は、隣接する指部（第二指部２２）とは、伸長状態で手部ベース１１から延びる方向が３０°～８０°異なっていると共に、手部ベース１１に対して第一軸Ｐ（図２参照）周りに回動可能に取り付けられている。
　より詳細には、手部ベース１１には第一指部２１を取り付ける第一指部取付座４７が突設されており、図１１に示すように、第一指部取付座４７において第一指部２１が取り付けられる面４８を延長した方向（図示、Ｘ方向）と、手部ベース１１に対して他の４本の指部２２，２３，２４，２５が延びる方向（図示、Ｙ方向）とのなす角度θは、３０°～８０°となるように設定されている。なお、第二指部２２、第四指部２４、及び、第五指部２５がピン４３周りに回動していない状態で、第二指部２２～第五指部２５の４本はほぼ平行であるため、図１１では、手部ベース１１に対して固定されている第三指部２３の延びる方向を、Ｙ方向として図示している。また、本実施形態では、角度θを４５°としている。
　そして、第一指部２１の基端近傍の指背には、主に図７に示すように、略円柱形の取付基部２７が形成されており、第一指部２１はこの取付基部２７において、ピン２９によって第一指部取付座４７に対して回動可能に留め付けられている。従って、第一指部２１は他の４本の指部２２，２３，２４，２５とは異なり、三つの関節部３１，３２，３３の屈曲・伸長による屈伸運動に加えて、ピン２９の回転中心軸周りの回動運動が可能であり、ピン２９の回転中心軸が第一軸Ｐである。この回動運動のために、２本のワイヤ５３，５４、すなわち、上回動用ワイヤ５３及び下回動用ワイヤ５４のそれぞれ一端が、取付基部２７の外周面に留め付けられている。ここで、上回動用ワイヤ５３と下回動用ワイヤ５４は、取付基部２７の外周面に相反する方向で巻き掛けられた上で、チューブ５９に挿通されている。
　従って、第一指部２１の基端からは、屈曲用ワイヤ５１を挿通させたチューブ５９、伸長用ワイヤ５２を挿通させたチューブ５９、上回動用ワイヤ５３を挿通させたチューブ５９、及び、下回動用ワイヤ５４を挿通させたチューブ５９の計４本が延びている。なお、以下では、屈曲用ワイヤ５１、伸長用ワイヤ５２、上回動用ワイヤ５３、及び、下回動用ワイヤ５４を特に区別する必要がない場合は、「ワイヤ５０」と総称して説明する。
　次に、腕部ベース１２の構成について説明する。多指ハンド装置１の腕部ベース１２は、図１及び図１２に示すように、前プレート７１、後プレート７２、及び、前プレート７１と後プレート７２とを間隔をあけた状態で接続する、複数の長棒状の支持バー７３によって形成されたフレーム状の骨格を有している。ここでは、支持バー７３が２本の場合を例示する。また、前プレート７１には、複数の貫通孔部７８が穿設されている。
　それぞれの支持バー７３は前プレート７１より先まで延びており、その先端には手首プレート７５が取り付けられている。この手首プレート７５は、手部ベース１１の閉塞プレート４６に、短い棒状のスペーサ７６を介して接続されている（図６参照）。すなわち、腕部ベース１２の骨格部分は、手首プレート７５及びスペーサ７６を介して、手部ベース１１と接続されている。
　また、前プレート７１と後プレート７２との間で、支持バー７３には６個のモータ８１が支持されており、それぞれのモータ８１の回転軸には、同軸で回転するプーリ８２が取り付けられている。本実施形態では、図１２に示すように、プーリ８２が取り付けられた６個のモータ８１の向きを、交互に相反する方向とすることにより、前プレート７１と後プレート７２との間の空間を有効に使用している。そして、支持バー７３には、６個のモータ８１それぞれに対してプーリ８２の前方（前プレート７１の方向）となる位置に、複数の貫通孔部７９が穿設された配線用プレート７４が支持されている。
　そして、手部ベース１１から延びている計１２本のチューブ５９は、前プレート７１の貫通孔部７８に挿通させた上で、更に配線用プレート７４の貫通孔部７９に挿通させてあり、チューブ５９に挿通されたワイヤ５０がプーリ８２に接続されている。このように、複数の配線用プレート７４を使用することにより、ワイヤ５０の配線経路を設計し易い利点がある。
　加えて、ワイヤ５０をチューブ５９に挿通した状態で配線することにより、ワイヤ５０の経路を湾曲させ迂回させることが可能である。特に、本実施形態では、チューブ５９として金属製のコイルスプリングチューブを使用しており、コイルスプリングチューブは曲げられた状態を維持させやすいと共に、座屈しにくい。そのため、ワイヤ５０に意図した経路をたどらせることができ、ワイヤ５０の経路の設計の自由度が高いという利点がある。また、ワイヤ５０をチューブ５９に挿通した状態で配線することにより、多数本のワイヤ５０の絡みを防止することができる。なお、図１では、前プレート７１以降の配線の図示を省略し、図１２ではワイヤ５０及びチューブ５９の図示を省略している。
　ここで、６個のモータ８１によるワイヤ５０の駆動は、次のようである。まず、第一指部２１の屈曲用ワイヤ５１及び伸長用ワイヤ５２それぞれの一端は、６個の内の一つのモータ８１に取り付けられたプーリ８２の対向位置に留め付けられる。すなわち、第一指部２１の屈曲用ワイヤ５１及び伸長用ワイヤ５２の一方が、あるモータ８１の正回転により牽引され、他方のワイヤが同じモータ８１の逆回転により牽引される。同様に、第二指部２２～第五指部２５についても、同一の指部２０に取り付けられた屈曲用ワイヤ５１及び伸長用ワイヤ５２は、同一のモータ８１の正逆回転によってそれぞれ牽引される。このように本実施形態では、屈曲用ワイヤ５１及び伸長用ワイヤ５２の牽引のために、１本の指部２０につき１個のモータ８１が使用される。そして、残る１個のモータ８１は、第一指部２１の第一軸Ｐ周りの回動を駆動するために使用されるものであり、そのモータ８１のプーリ８２には、第一指部２１の上回動用ワイヤ５３及び下回動用ワイヤ５４が対向位置に留め付けられる。
　なお、腕部ベース１２には、前プレート７１と後プレート７２との間のスペースに取り付けられたモータ８１や、チューブ５９に挿通された状態で配線されたワイヤ５０を保護するカバー部材を設けることができる。例えば、前プレート７１と後プレート７２との間に架け渡すように、板状のカバー部材（図示を省略）を複数枚取り付けることができる。
　次に、上記構成の多指ハンド装置１の動作について、説明する。まず、モータ８１の一方向の回転により、上回動用ワイヤ５３を弛緩させつつ下回動用ワイヤ５４を牽引すると、第一指部２１は第一軸Ｐ周りに下方向に回動する。例えば、指部２２～２５を伸長させた状態で第一指部２１を下方向に回動させると、図２，３，４に示す状態となる。
　この状態で、他のモータ８１それぞれの一方向の回転により、各指部２０について伸長用ワイヤ５２を弛緩させつつ屈曲用ワイヤ５１を牽引すると、指先は屈曲用ワイヤ５１によって指腹側に引っ張られ、図５，６，７に示すように各指部２０が屈曲する。このとき、屈曲用ワイヤ５１が挿入されている長溝６１の開口近くには案内ピン６３が横架されているため、牽引された屈曲用ワイヤ５１が直線状になることはなく、案内ピン６３に案内されて、指腹に沿った状態で牽引される。これにより、１本の屈曲用ワイヤ５１の牽引により、三つの関節部３１，３２，３３の全てを屈曲させることができる。
　特に、三つの関節部３１，３２，３３は、その肉厚を異ならせることにより、指先に近いほど曲げ応力に対する抵抗が大となるように設定されているため、屈曲用ワイヤ５１によって指先が牽引された際に、末関節部３１が基関節部３３より先に屈曲してしまうことが防止されている。これにより、１本の指部２０につき屈曲用ワイヤ５１が１本のみ配された簡易な構成でありながら、物体をしっかりと把持したり掴んだりすることができる。
　更に、本実施形態では、１本の指部２０について、屈曲用ワイヤ５１と伸長用ワイヤ５２とが単一のモータ８１によって駆動されるため、構成が簡易である。仮に、１本のワイヤの中間部分をモータのプーリに巻き掛けた上で、一端側を指腹に沿って配した上で指先に留め付け、他端側を指背に沿って配した上で指先に留め付けた場合、モータの正逆回転により指部を屈伸させることは可能であるが、この場合は万一ワイヤが断絶すると、指部を屈曲させることも伸長させることもできなくなる。これに対し、本実施形態では、屈曲用ワイヤ５１と伸長用ワイヤ５２とは、モータ８１（プーリ８２）に対して別個に留め付けられており、互いに連続していないため、一方のワイヤが断絶したとしても、他方のワイヤを牽引・弛緩させれば、指部２０の弾性により指部２０を屈伸させることが可能である。
　また、第一指部２１は、上下方向に回動させられることに加えて、他の４本の指部２２，２３，２４，２５の延びる方向に対して４５°の角度をなすように、手部ベース１１に取り付けられている。そのため、第一指部２１は他の４本の指部２２，２３，２４，２５と向かい合うように、且つ、手の平の内側に向かうように屈曲し、指部２０の屈伸動作が人の手に近い自然な動作となる。更に、手部ベース１１は、手の平側が凹状となるよう湾曲しており、この湾曲形状に沿って第二指部２２～第五指部２５が支持されているため、各指部２０を屈曲させた際に、全部の指部２０が手の平の中央に向かって集まるように握り込まれる。これにより、指部２０の屈伸動作がより人の動作に近い自然なものとなると共に、より確実に物体を把持することができる。
　更に、第二指部２２、第四指部２４、及び、第五指部２５はピン４３周りに回動可能である。そのため、これらの指部２０は、把持する物体の形状や大きさ等に応じて、隣接する指部２０間に挿入されている弾性部材４４を圧縮しながらピン４３周りに回動可能であり、物体をしっかりと把持することができる。
　一方、モータ８１の他方向への回転により、各指部２０について屈曲用ワイヤ５１を弛緩させつつ伸長用ワイヤ５２を牽引すると、指先は伸長用ワイヤ５２によって指背側に引っ張られ、屈曲していた指部２０が伸長する。この際、切込み部３７の開口縁の両側が当接することにより、指部２０が不必要に大きく反りかえることが防止される。また、第二指部２２、第四指部２４、及び、第五指部２５の何れかがピン４３の軸心周りに回動していたとしても、指部２０の伸長に伴い、弾性部材４４の付勢によって元の状態に復帰する。
　なお、上記では各指部２０を同時に屈伸させる動作を説明したが、もちろん、モータ８１を制御し、回転させるモータと回転させないモータとを分けることにより、特定の指部２０のみを屈伸させることができる。また、モータ８１ごとに回転させるタイミング、回転方向（正回転・逆回転）、回転角度を異ならせる制御を行うことにより、５本の指部２０に複雑な姿勢をとらせることも可能である。このようなモータ８１の制御は、例えば、腕部ベース１２内の空間内に格納された、マイクロコンピュータによって行うことができ、マイクロコンピュータのプロセッサは、メモリに記憶された制御プラグラムに基づき、モータ８１ごとに回転させるタイミング、回転方向、回転角度を制御する。また或いは、本実施形態の多指ハンド装置１をロボットに取り付ける場合、ロボット本体に搭載されたコンピュータによって、モータ８１の制御を行うこともできる。
　次に、本発明の第二実施形態である多指ハンド装置２について、図１４及び図１５を用いて説明する。多指ハンド装置２が第一実施形態の多指ハンド装置１と相違する点は、それぞれの指部２０の伸長用ワイヤ５２、及び第一指部２１の上回動用ワイヤ５３が、多指ハンド装置１ではモータ８１で駆動されていたのに対し、多指ハンド装置２ではそれぞれコイルバネ５７，５８により牽引されている点である。その他の構成に関しては、第一実施形態の多指ハンド装置１と同様であり、同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
　より具体的には、伸長用ワイヤ５２は長溝６２の中に配され、案内ピン６３によって長溝６２からの脱離が防止された上で、一端が指背側の案内ピン６３のうち最も指先側のピンに留め付けられている。そして、伸長用ワイヤ５２の他端は、コイルバネ５７に連結されており、コイルバネ５７はベース部１０（手部ベース１１または腕部ベース１２）に取り付けられている。本実施形態では、ベース部１０のうち腕部ベース部１２にコイルバネ５７が取り付けられており、伸長用ワイヤ５２は、指部２０から手部ベース部１１の閉塞プレート４６の貫通孔７７、及び、前プレート７１の貫通孔７８を経て、コイルバネ５７に至っている。
　また、上回動用ワイヤ５３は、一端が取付基部２７の外周面に、下回動用ワイヤ５４と相反する方向に巻き掛けられる一方で、他端がコイルバネ５８に連結されており、このコイルバネ５８はベース部１０に（手部ベース１１または腕部ベース１２）に取り付けられる。本実施形態では、伸長用ワイヤ５２が連結されたコイルバネ５７と同様に、ベース部１０のうち腕部ベース部１２にコイルバネ５８が取り付けられている。上回動用ワイヤ５３は、手部ベース部１１（第一指部取付座４７）の貫通孔７７、及び、前プレート７１の貫通孔７８を経て、コイルバネ５８に至っている。
　なお、伸長用ワイヤ５２及び上回動用ワイヤ５３は、第一実施形態と同様に、チューブ５９に挿通された状態で配線されているが、図１４及び図１５ではチューブ５９の図示を省略している。また、図１４では、第３指部２３乃至第５指部２５の動きに関するワイヤの配線を明確に示すため、第一指部２１及び第二指部２２の屈曲用ワイヤ５１、伸長用ワイヤ５２、上回動用ワイヤ５３、及び下回動用ワイヤ５４の図示を省略している。また、図１５では、第１指部２１及び第二指部２２の動きに関するワイヤの配線を明確に示すため、第三指部２３～第五指部２５の屈曲用ワイヤ５１、及び伸長用ワイヤ５２の図示を省略している。
　次に、上記構成の多指ハンド装置２の動作について、説明する。まず、モータ８１の一方向の回転により下回動用ワイヤ５４を牽引すると、第一指部２１の指先は下回動用ワイヤ５４に引っ張られ、上回動用ワイヤ５３が連結されたコイルバネ５８を引き伸ばしつつ、第一指部２１は第一軸Ｐ周りに下方向に回動する。一方、モータ８１の他方向への回転により下回動用ワイヤ５４を弛緩させる（牽引する力を低下させる）と、これに伴い、コイルバネ５８の引張力によって第一指部２１の指先が上回動用ワイヤ５３を介して引っ張られ、第一軸Ｐ周りに上方向に回動する。
　また、各指部２０について、モータ８１の一方向の回転により屈曲用ワイヤ５１を牽引すると、指先は屈曲用ワイヤ５１によって指腹側に引っ張られ、伸長用ワイヤ５２が連結されたコイルバネ５７を引き伸ばしつつ、指部２０が屈曲する。一方、モータ８１の他方向への回転により、屈曲用ワイヤ５１を弛緩させる（牽引する力を低下させる）と、これに伴い、コイルバネ５７の引張力によって第一指部２１の指先が伸長用ワイヤ５２を介して指背側に引っ張られ、屈曲していた指部２０が伸長する。
　このように、指部２０を反対方向に引っ張るワイヤ（屈曲用ワイヤ５１及び伸長用ワイヤ５２）の内、物を握るように指部２０を屈曲させる方向に指部２０を引っ張るワイヤ（屈曲用ワイヤ５１）をモータ８１で駆動し、指部２０が伸長する方向にはコイルバネ５７の付勢によって復帰させることにより、多指ハンド装置２が軽量で簡易な構成となる。また、指部２０を屈曲させる方向に外力が働いた場合に、コイルバネ５７が引き伸ばされることにより、伸長用ワイヤ５２に負荷がかからないという利点を有する。
　第一実施形態の多指ハンド装置１、第二実施形態の多指ハンド装置２の何れにおいても、上記構成に加え、第一指部２１が第一軸Ｐ周りに回動する範囲を規制するストッパを、更に具備するものとすることができる。
　例えば、図１６（ａ）～（ｄ）に例示するように、手部ベース部１１に第一指部２１に向けて突出するピン８３を設けると共に、第一指部２１の基端において手部ベース部１１側の表面に、第一軸Ｐを中心とする円弧状の溝であって、ピン８３を挿し込ませる溝８４を形成することができる。かかる構成により、第一指部２１が第一軸Ｐ周りに回動する範囲は、図１６（ａ）に示す状態と図１６（ｄ）に示す状態との間に制限される。すなわち、第一指部２１が図１６（ｂ）または図１６（ｃ）のような状態から上方向（手の甲側）に回動して図１６（ａ）に示す状態となり、ピン８３が溝８４の一端に当接することにより、第一指部２１が同方向にそれ以上回動することが防止される。一方、第一指部２１が下方向に回動して図１６（ｄ）に示す状態となり、ピン８３が溝８４の他端に当接することにより、第一指部２１が同方向にそれ以上回動することが防止される。
　ここで、ピン８３及び溝８４が、本発明の「ストッパ」に相当する。人の指の動きにおいて、親指の付け根を中心に回動するような親指の動きは、所定範囲内に制限されている。従って、多指ハンド装置１，２においても、第一指部２１が第一軸Ｐ周りに回動する範囲を制限することにより、人の手の動作により近い自然な動作で、第一指部２１を屈伸させることができる。
　なお、「ストッパ」は上記の構成に限定されず、第一指部２１の基端において手部ベース部１１に向けて突設された“ピン”と、手部ベース部１１に形成された第一軸Ｐを中心とする円弧状の溝であって、ピンを挿し込ませる“溝”によって構成させることもできる。このような構成であっても、上記と同様に、第一指部２１が第一軸Ｐ周りに回動する範囲を制限することができる。
　以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
　例えば、上記では、モータ８１の回転をワイヤ５０に伝えるために、モータ８１の回転軸と同軸で回転するプーリ８２を用いる場合を例示した。これに限定されず、図１３に示すように、モータ８１の回転軸と同軸で回転するアーム部材８５を用いることができる。プーリ８２の場合、モータ８１の回転によりワイヤ５０が牽引される力の大きさは、プーリ８２の径によって調整することができるが、そのためには径の異なるプーリ８２と交換しなければならない。これに対し、アーム部材８５の場合は、長手方向に沿って複数の孔部８６を設けておくことにより、ワイヤ５０を締結する孔部８６を変更するのみの簡易な作業で、モータ８１の回転によりワイヤ５０が牽引される力の大きさを調整できる利点がある。
　また、上記では、関節部３０の曲げ応力に対する抵抗を、肉厚によって調整する場合を例示した。これに限定されず、指腹側で関節部３０を挟むように位置する二つの案内ピン６３間の距離によって、関節部３０の曲げ応力に対する抵抗を調整することもできる。
特開２０００－３２５３７５号公報 特開２００１－２７７１７５号公報 特開２００９－２９１８５３号公報

Claims (10)

  1. 　複数の指部と、
    　複数の該指部をそれぞれ一端側で支持する手部ベースとを具備し、
    　それぞれの前記指部は、
    前記手部ベース側の端部から指先まで分離不能な単一の弾性部材からなり、部分的に肉薄であることにより屈曲可能な関節部を備えると共に、
    前記指先の近傍から指腹に沿って案内され、モータの回転により牽引され又は弛緩する１本の屈曲用ワイヤを備える
    ことを特徴とする多指ハンド装置。
  2. 　それぞれの前記指部は、前記指先の近傍から指背に沿って案内され、モータの回転により牽引され又は弛緩する１本の伸長用ワイヤを更に具備する
    ことを特徴とする請求項１に記載の多指ハンド装置。
  3. 　それぞれの前記指部は、前記指先の近傍から指背に沿って案内され、コイルバネにより牽引された１本の伸長用ワイヤを更に具備する
    ことを特徴とする請求項１に記載の多指ハンド装置。
  4. 　それぞれの前記指部は、前記関節部を複数備えると共に、複数の前記関節部のうち前記指先に近い末関節部は、前記手部ベースに近い基関節部より、曲げ応力に対する抵抗が大きい
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の多指ハンド装置。
  5. 　複数の前記指部のうち一つは親指に相当する第一指部であり、
    　該第一指部は、隣接する前記指部とは、伸長状態で前記手部ベースから延びる方向が３０°～８０°異なっていると共に、前記手部ベースに対して第一軸周りに回動可能に取り付けられており、
    　前記第一指部が前記第一軸周りに回動する範囲を規制するストッパを更に具備する
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の多指ハンド装置。
  6. 　複数の前記指部のうち一つは親指に相当する第一指部であり、
    　該第一指部は、隣接する前記指部とは、伸長状態で前記手部ベースから延びる方向が３０°～８０°異なっていると共に、前記手部ベースに対して第一軸周りに回動可能に取り付けられており、
    　前記第一指部が前記第一軸周りに回動する範囲を規制するストッパを更に具備する
    ことを特徴とする請求項４に記載の多指ハンド装置。
  7. 　前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤは、それぞれ少なくとも一部が、前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤより可撓性の小さいチューブに挿通されている
    ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の多指ハンド装置。
  8. 　前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤは、それぞれ少なくとも一部が、前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤより可撓性の小さいチューブに挿通されている
    ことを特徴とする請求項４に記載の多指ハンド装置。
  9. 　前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤは、それぞれ少なくとも一部が、前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤより可撓性の小さいチューブに挿通されている
    ことを特徴とする請求項５に記載の多指ハンド装置。
  10. 　前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤは、それぞれ少なくとも一部が、前記屈曲用ワイヤ及び前記伸長用ワイヤより可撓性の小さいチューブに挿通されている
    ことを特徴とする請求項６に記載の多指ハンド装置。
PCT/JP2012/068304 2011-07-20 2012-07-19 多指ハンド装置 WO2013012029A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-158967 2011-07-20
JP2011158967 2011-07-20
JP2012-020183 2012-02-01
JP2012020183A JP5921225B2 (ja) 2011-07-20 2012-02-01 多指ハンド装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013012029A1 true WO2013012029A1 (ja) 2013-01-24

Family

ID=47558204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/068304 WO2013012029A1 (ja) 2011-07-20 2012-07-19 多指ハンド装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5921225B2 (ja)
WO (1) WO2013012029A1 (ja)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104382674A (zh) * 2014-10-20 2015-03-04 华中科技大学 一种复现人手抓取功能的欠驱动假肢手
WO2015146301A1 (ja) * 2014-03-24 2015-10-01 スピーシーズ株式会社 フィギュア、台座、およびフィギュアシステム
WO2016056058A1 (ja) * 2014-10-07 2016-04-14 圭治郎 山本 関節運動アシスト装置
CN105708585A (zh) * 2016-01-20 2016-06-29 沈阳工业大学 基于线驱动差分关节的六自由度智能假臂
JP2017023448A (ja) * 2015-07-23 2017-02-02 原田電子工業株式会社 指動作補助装置
JPWO2014136958A1 (ja) * 2013-03-08 2017-02-16 国立大学法人九州大学 ハンドエグゾスケルトン装置
WO2017061879A1 (en) 2015-10-05 2017-04-13 5Th Element Limited An automated hand
WO2017084639A1 (zh) * 2015-11-18 2017-05-26 杭州若比邻机器人科技有限公司 假肢手的一般假肢手指的安装结构
CN108818581A (zh) * 2018-06-26 2018-11-16 芜湖市越泽机器人科技有限公司 一种改进型机器人抓手
CN108836754A (zh) * 2018-07-26 2018-11-20 陕西理工大学 一种自动活动手指的装置
CN109172063A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 西安交通大学 一种具有柔顺抓取特性的刚柔耦合义肢手
JP2019520163A (ja) * 2016-07-04 2019-07-18 中国科学院深▲チェン▼先進技術研究院Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ Ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ Ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ バイオニック義手
WO2019193905A1 (ja) * 2018-04-04 2019-10-10 国立大学法人東京工業大学 指動作支援装置
CN112123361A (zh) * 2020-10-23 2020-12-25 四川大学 一种柔性手指及柔性机械手
CN112353532A (zh) * 2020-10-29 2021-02-12 北京航空航天大学 假肢手指结构以及线驱动连续结构假肢手
CN113730052A (zh) * 2021-09-26 2021-12-03 合肥工业大学 一种欠驱动小拇指义肢
EP3878609A4 (en) * 2018-11-20 2022-01-19 Meltin MMI Co., Ltd. ROBOT HAND DEVICE
WO2022039832A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Medtronic, Inc. Robotic hand and related systems
US11351042B2 (en) 2012-08-12 2022-06-07 5Th Element Limited Automated hand

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6108529B2 (ja) * 2013-03-07 2017-04-05 セイコーエプソン株式会社 ロボットハンド及びロボット装置
KR102152640B1 (ko) 2014-01-24 2020-09-09 삼성전자주식회사 홀더 및 이를 포함하는 보행보조로봇
JP6404596B2 (ja) * 2014-05-23 2018-10-10 山口　仁一 指モデル機構
CN106999331B (zh) * 2014-09-25 2020-07-28 安东·K·西姆森 患者提升设备
CN106999201B (zh) * 2014-12-08 2020-12-25 可控仪器制造公众有限公司 机械传动系统及可转向管
JP6767093B2 (ja) * 2015-03-12 2020-10-14 株式会社岩田鉄工所 多指ハンド装置
CN105056544B (zh) * 2015-07-22 2018-03-23 上海工程技术大学 仿生玩具手
CN108601538B (zh) * 2015-11-30 2021-05-04 欧姆龙健康医疗事业株式会社 软夹持器和具备该软夹持器的血压测定用袖带
JP6373288B2 (ja) * 2016-02-04 2018-08-15 Thk株式会社 ハンド機構
KR102245158B1 (ko) 2019-09-30 2021-04-27 만드로 주식회사 로봇핸드용 엄지관절 구조
CN110758590A (zh) * 2019-12-02 2020-02-07 深圳忆海原识科技有限公司 一种具有复合腱鞘与腱鞘约束元件的腱传动系统
KR102381067B1 (ko) * 2020-10-21 2022-03-30 대구대학교 산학협력단 이동식 원격 작업 로봇, 그의 제어 시스템 및 제어 방법
JPWO2022186033A1 (ja) * 2021-03-04 2022-09-09
KR20230020291A (ko) 2021-08-03 2023-02-10 현대자동차주식회사 로봇 핸드 모듈
KR20230020288A (ko) 2021-08-03 2023-02-10 현대자동차주식회사 로봇 핸드 모듈

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5028551Y1 (ja) * 1969-12-30 1975-08-22
JPH04143602A (ja) * 1990-08-07 1992-05-18 Yaskawa Electric Corp 指関節角度センサ
JP2003145474A (ja) * 2001-08-31 2003-05-20 Hiroshima Pref Gov 多指可動ロボットハンド及びその把持制御方法
JP2004090193A (ja) * 2002-09-02 2004-03-25 Sques:Kk アクチュエータ及びハンド装置
JP2005059110A (ja) * 2003-08-18 2005-03-10 Oki Electric Ind Co Ltd 多関節装置
JP2010240834A (ja) * 2009-04-09 2010-10-28 Disney Enterprises Inc 人間のような指を有するロボットハンド
JP2010247294A (ja) * 2009-04-17 2010-11-04 Honda Motor Co Ltd ロボットハンド装置
JP2010269397A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Honda Motor Co Ltd ロボットハンド装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3486639B2 (ja) * 1999-10-26 2004-01-13 株式会社テムザック マニピュレータ

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5028551Y1 (ja) * 1969-12-30 1975-08-22
JPH04143602A (ja) * 1990-08-07 1992-05-18 Yaskawa Electric Corp 指関節角度センサ
JP2003145474A (ja) * 2001-08-31 2003-05-20 Hiroshima Pref Gov 多指可動ロボットハンド及びその把持制御方法
JP2004090193A (ja) * 2002-09-02 2004-03-25 Sques:Kk アクチュエータ及びハンド装置
JP2005059110A (ja) * 2003-08-18 2005-03-10 Oki Electric Ind Co Ltd 多関節装置
JP2010240834A (ja) * 2009-04-09 2010-10-28 Disney Enterprises Inc 人間のような指を有するロボットハンド
JP2010247294A (ja) * 2009-04-17 2010-11-04 Honda Motor Co Ltd ロボットハンド装置
JP2010269397A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Honda Motor Co Ltd ロボットハンド装置

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11351042B2 (en) 2012-08-12 2022-06-07 5Th Element Limited Automated hand
US10028880B2 (en) 2013-03-08 2018-07-24 Kyushu University, National University Corporation Hand exoskeleton device
JPWO2014136958A1 (ja) * 2013-03-08 2017-02-16 国立大学法人九州大学 ハンドエグゾスケルトン装置
JP5858556B1 (ja) * 2014-03-24 2016-02-10 スピーシーズ株式会社 フィギュア、台座、およびフィギュアシステム
US10621896B2 (en) 2014-03-24 2020-04-14 Speecys Corp. Figure, base, and figure system
WO2015146301A1 (ja) * 2014-03-24 2015-10-01 スピーシーズ株式会社 フィギュア、台座、およびフィギュアシステム
WO2016056058A1 (ja) * 2014-10-07 2016-04-14 圭治郎 山本 関節運動アシスト装置
CN104382674A (zh) * 2014-10-20 2015-03-04 华中科技大学 一种复现人手抓取功能的欠驱动假肢手
JP2017023448A (ja) * 2015-07-23 2017-02-02 原田電子工業株式会社 指動作補助装置
WO2017061879A1 (en) 2015-10-05 2017-04-13 5Th Element Limited An automated hand
AT18086U1 (de) * 2015-10-05 2024-01-15 5Th Element Ltd Automatisierte hand
CN108472144A (zh) * 2015-10-05 2018-08-31 第五元素有限公司 自动化手
EP3359095A4 (en) * 2015-10-05 2019-05-01 5th Element Limited AUTOMATED HAND
WO2017084639A1 (zh) * 2015-11-18 2017-05-26 杭州若比邻机器人科技有限公司 假肢手的一般假肢手指的安装结构
CN105708585A (zh) * 2016-01-20 2016-06-29 沈阳工业大学 基于线驱动差分关节的六自由度智能假臂
JP2019520163A (ja) * 2016-07-04 2019-07-18 中国科学院深▲チェン▼先進技術研究院Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ Ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ Ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ バイオニック義手
WO2019193905A1 (ja) * 2018-04-04 2019-10-10 国立大学法人東京工業大学 指動作支援装置
CN108818581A (zh) * 2018-06-26 2018-11-16 芜湖市越泽机器人科技有限公司 一种改进型机器人抓手
CN108836754A (zh) * 2018-07-26 2018-11-20 陕西理工大学 一种自动活动手指的装置
CN109172063A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 西安交通大学 一种具有柔顺抓取特性的刚柔耦合义肢手
EP3878609A4 (en) * 2018-11-20 2022-01-19 Meltin MMI Co., Ltd. ROBOT HAND DEVICE
WO2022039832A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Medtronic, Inc. Robotic hand and related systems
CN112123361A (zh) * 2020-10-23 2020-12-25 四川大学 一种柔性手指及柔性机械手
CN112353532A (zh) * 2020-10-29 2021-02-12 北京航空航天大学 假肢手指结构以及线驱动连续结构假肢手
CN113730052A (zh) * 2021-09-26 2021-12-03 合肥工业大学 一种欠驱动小拇指义肢
CN113730052B (zh) * 2021-09-26 2023-06-30 合肥工业大学 一种欠驱动小拇指义肢

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013039656A (ja) 2013-02-28
JP5921225B2 (ja) 2016-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5921225B2 (ja) 多指ハンド装置
JP6959441B2 (ja) 指動き補助装置
EP2056752B1 (en) Strengthening glove
CN101511310B (zh) 加强手套
CN110314066B (zh) 外骨骼手指康复训练装置及其使用方法
KR101793906B1 (ko) 착용형 손 로봇
EP1666217B1 (en) Robot hand
KR101263933B1 (ko) 장갑형 입는 로봇
JP6767093B2 (ja) 多指ハンド装置
WO2013008310A1 (ja) ロボットハンドおよびロボット
CN106232063A (zh) 外骨骼型手套
KR101628311B1 (ko) 외골격형 글로브
KR101526947B1 (ko) 외골격형 글로브
JP7103703B2 (ja) 動作補助装置
JP4965413B2 (ja) ロボットハンド
JP6953007B2 (ja) 回動角度調整機構及び義手
JP2004306224A (ja) ロボットフィンガ、４指ロボットハンド、及び、５指ロボットハンド
JP6432140B2 (ja) 指関節駆動装置
WO2020105504A1 (ja) ロボットハンド装置
JP7154463B1 (ja) ロボットハンド
KR20230099527A (ko) 외골격 장갑형 의수
KR102591396B1 (ko) 손가락 관절 운동 장치
WO2018068233A1 (zh) 穿戴式手部复健辅具系统
JP3184390U (ja) 手指訓練用装具
KR102671255B1 (ko) 와이어 길이 조절 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12815015

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12815015

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1