(57)【要約】【課題】  トルクリミッターを通して関節の屈曲角度を調節することで、指機構の精密制御を可能にするロボットハンド及びこれを備えた人間型ロボットを提供する。【解決手段】  アクチュエータが設けられたベース部と、前記ベース部に設置される少なくとも一つの指機構と、前記指機構に設けられた複数のリンク部材と、前記リンク部材を連結する複数の関節と、前記アクチュエータの動力を受けて、前記複数の関節を連動させる複数の動力伝達部材と、前記複数の関節のうち何れか一つの関節に配置され、前記何れか一つの関節の屈曲を制限し、前記複数の関節のうち他の一つの関節を前記何れか一つの関節に連動させるトルクリミッターとを含んでロボットハンドを構成する。【選択図】      図３
2010064242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータが設けられたベース部と、
前記ベース部に設置される少なくとも一つの指機構と、
前記指機構に設けられた複数のリンク部材と、
前記リンク部材を連結する複数の関節と、
前記アクチュエータの動力を受けて、前記複数の関節を連動させる複数の動力伝達部材と、
前記複数の関節のうち何れか一つの関節に配置され、前記何れか一つの関節の屈曲を制限し、前記複数の関節のうち他の一つの関節を前記何れか一つの関節に連動させるトルクリミッターと、を含むことを特徴とするロボットハンド。
【請求項２】
前記リンク部材は、前記ベース部に連結された第１リンク部材と、前記第１リンク部材に連結された第２リンク部材と、前記第２リンク部材に連結された第３リンク部材とを含み、
前記トルクリミッターは、前記第１リンク部材に固定され、前記何れか一つの関節の屈曲角度を調節するハウジングを含むことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド。
【請求項３】
前記ハウジングの外周面には複数の溝が形成され、
前記第１リンク部材の内周面には、前記ハウジングとの間での相対回転を防止するために前記溝と噛み合うリブを備えることを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。
【請求項４】
前記関節は、前記ベース部と前記第１リンク部材を連結する第１関節と、前記第１リンク部材と前記第２リンク部材を連結する第２関節と、前記第２リンク部材と前記第３リンク部材を連結する第３関節とを含み、
前記第１関節、第２関節及び第３関節は、それぞれ第１プーリー、第２プーリー及び第３プーリーを含み、一つの前記アクチュエータに連動されることを特徴とする請求項２に記載のロボットハンド。
【請求項５】
前記トルクリミッターは、前記第１プーリーと同一の軸方向を有するように配置された回転軸を含むことを特徴とする請求項４に記載のロボットハンド。
【請求項６】
前記動力伝達部材は、前記第１プーリーと前記第２プーリーを連結する第１動力伝達部材と、前記第２プーリーと前記第３プーリーを連結する第２動力伝達部材とを含み、
前記第１動力伝達部材と前記第２動力伝達部材は、互いに異なる方向に巻かれたことを特徴とする請求項４に記載のロボットハンド。
【請求項７】
前記第２動力伝達部材は、前記第２プーリーと前記第３プーリーとの間でＸ字状に巻かれたことを特徴とする請求項６に記載のロボットハンド。
【請求項８】
前記第１及び第２動力伝達部材は、第１及び第２ベルトを含むことを特徴とする請求項６に記載のロボットハンド。
【請求項９】
前記第１リンク部材に対象物が接触し、前記第１リンク部材に所定値以上の反力が作用すると、前記トルクリミッターが作動することで、前記第１リンク部材が停止し、
前記回転軸が前記ハウジングとスリップされた状態で回転することで、前記第１プーリーが回動し、
前記第１プーリーの回動に連動して前記第２プーリーと前記第２リンク部材が回動することで、前記第２関節の屈曲角度が変化し、
前記第２リンク部材の回動に連動して前記第３プーリーと前記第３リンク部材が回動することで、前記第３関節の屈曲角度が変化することを特徴とする請求項４に記載のロボットハンド。
【請求項１０】
胴体と、
前記胴体に連結されるロボットハンドとを有する人間型ロボットにおいて、
前記ロボットハンドは、アクチュエータが設けられたベース部と；
前記ベース部に設置される少なくとも一つの指機構と；
前記指機構に設けられた第１リンク部材、第２リンク部材及び第３リンク部材と；
前記ベース部と第１リンク部材を連結する第１関節と；
前記第１リンク部材と第２リンク部材を連結する第２関節と；
前記第２リンク部材と第３リンク部材を連結する第３関節と；
前記第１関節に設けられ、前記アクチュエータの動力を受ける第１プーリーと；
前記第２関節に設けられ、前記第１プーリーに連結された第２プーリーと；
前記第３関節に設けられ、前記第２プーリーに連結された第３プーリーと；
前記第１関節に配置され、対象物に接触して所定値以上の反力が作用すると、前記第１関節の屈曲を制限し、前記第２プーリーと第３プーリーを回転させることで、前記第２関節と第３関節の屈曲角度を変化させるトルクリミッターと；を含むことを特徴とする人間型ロボット。
【請求項１１】
前記各指機構には、一つのアクチュエータが備わることを特徴とする請求項１０に記載の人間型ロボット。
【請求項１２】
前記トルクリミッターは、前記第１リンク部材に固定され、前記第１関節の屈曲角度を調節するハウジングを含むことを特徴とする請求項１０に記載の人間型ロボット。
【請求項１３】
前記トルクリミッターは、前記第１プーリーと同一の軸方向を有するように配置される回転軸を含むことを特徴とする請求項１０に記載の人間型ロボット。
【請求項１４】
前記動力伝達部材は、前記第１プーリーと前記第２プーリーを連結する第１動力伝達部材と、前記第２プーリーと前記第３プーリーを連結する第２動力伝達部材とを含み、
前記第１動力伝達部材と前記第２動力伝達部材は、互いに異なる方向に巻かれることを特徴とする請求項１０に記載の人間型ロボット。
【請求項１５】
前記ハウジングの外周面には複数の溝が形成され、
前記第１リンク部材の内周面には、前記ハウジングとの間での相対回転を防止するために前記溝と噛み合うリブを備えることを特徴とする請求項１１に記載の人間型ロボット。
【請求項１６】
前記第２動力伝達部材は、前記第２プーリーと第３プーリーとの間でＸ字状に巻かれることを特徴とする請求項１５に記載の人間型ロボット。
【請求項１７】
前記第１及び第２動力伝達部材は、第１及び第２ベルトを含むことを特徴とする請求項１５に記載の人間型ロボット。
【請求項１８】
前記第１リンク部材に対象物が接触し、前記第１リンク部材に所定値以上の反力が作用すると、前記トルクリミッターが作動することで、前記第１リンク部材が停止し、
前記回転軸が前記ハウジングとスリップされた状態で回転することで、前記第１プーリーが回動し、
前記第１プーリーの回動に連動して前記第２プーリーと前記第２リンク部材が回動することで、前記第２関節の屈曲角度が変化し、
前記第２リンク部材の回動に連動して前記第３プーリーと前記第３リンク部材が回動することで、前記第３関節の屈曲角度が変化することを特徴とする請求項１３に記載の人間型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットハンド及びこれを備えた人間型ロボットに関するもので、特に、多様な対象物を安全かつ正確に把持できるようにするロボットハンド及びこれを備えた人間型ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットは、作業や操作を自動的に行う機械装置で、多様な分野で人間の代わりになるか、人間を補助するために活用されている。ロボットのうち活用度が高いものは、産業用ロボットである。産業用ロボットは、生産ラインを自動化及び無人化することで生産性を向上させるとともに、人間の代わりに危険な作業を行うことで、産業災害から人間を保護するのに寄与している。
【０００３】
近来には、人間と類似した外観を有し、人間と類似した行動をする人間型（ｈｕｍａｎｏｉｄ）ロボットが開発されている。人間型ロボットは、一般的な産業用ロボットと同様に、各種の産業現場に投入され、人間が行いにくい作業を代わりに行っている。一方、人間型ロボットの最も大きな利点は、人間の代わりに作業を行うという側面より、日常生活で人間と共存しながら多様なサービスを親近感を持って提供できるという側面にある。したがって、人間型ロボットが日常生活で人間と円滑に交流して協業するために、多様な物体を安全かつ正確に把持できるロボットハンドに関する研究が活発に進行されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一側面は、トルクリミッターを通して関節の屈曲角度を調節することで、指機構の精密制御を可能にするロボットハンド及びこれを備えた人間型ロボットに関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施例に係るロボットハンドは、アクチュエータが設けられたベース部と、ベース部に設置される少なくとも一つの指機構と、指機構に設けられた複数のリンク部材と、リンク部材を連結する複数の関節と、アクチュエータの動力を受けて、複数の関節を連動させる複数の動力伝達部材と、複数の関節のうち何れか一つの関節に配置され、何れか一つの関節の屈曲を制限し、複数の関節のうち他の一つの関節を何れか一つの関節に連動させるトルクリミッターとを含むことを特徴とする。
【０００６】
また、リンク部材は、ベース部に連結された第１リンク部材と、第１リンク部材に連結された第２リンク部材と、第２リンク部材に連結された第３リンク部材とを含み、トルクリミッターは、第１リンク部材に固定され、何れか一つの関節の屈曲角度を調節するハウジングを含むことを特徴とする。
【０００７】
また、ハウジングの外周面には複数の溝が形成され、第１リンク部材の内周面には、ハウジングとの間での相対回転を防止するために溝と噛み合うリブを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、関節は、ベース部と第１リンク部材を連結する第１関節と、第１リンク部材と第２リンク部材を連結する第２関節と、第２リンク部材と第３リンク部材を連結する第３関節とを含み、第１関節、第２関節及び第３関節は、それぞれ第１プーリー、第２プーリー及び第３プーリーを含み、一つのアクチュエータに連動されることを特徴とする。
【０００９】
また、トルクリミッターは、第１プーリーと同一の軸方向を有するように配置された回転軸を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、動力伝達部材は、第１プーリーと第２プーリーを連結する第１動力伝達部材と、第２プーリーと第３プーリーを連結する第２動力伝達部材とを含み、第１動力伝達部材と第２動力伝達部材は互いに異なる方向に巻かれたことを特徴とする。
【００１１】
また、第２動力伝達部材は、第２プーリーと第３プーリーとの間でＸ字状に巻かれたことを特徴とする。また、第１及び第２動力伝達部材は、第１及び第２ベルトを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、第１リンク部材に対象物が接触し、第１リンク部材に所定値以上の反力が作用すると、トルクリミッターが作動することで、第１リンク部材が停止し、回転軸がハウジングとスリップされた状態で回転することで、第１プーリーが回動し、第１プーリーの回動に連動して第２プーリーと第２リンク部材が回動することで、第２関節の屈曲角度が変化し、第２リンク部材の回動に連動して第３プーリーと第３リンク部材が回動することで、第３関節の屈曲角度が変化することを特徴とする。
【００１３】
本発明の実施例に係る人間型ロボットは、胴体と、胴体に連結されるロボットハンドとを有する人間型ロボットにおいて、ロボットハンドは、アクチュエータが設けられたベース部と；ベース部に設置される少なくとも一つの指機構と；指機構に設けられた第１リンク部材、第２リンク部材及び第３リンク部材と；ベース部と第１リンク部材を連結する第１関節と；第１リンク部材と第２リンク部材を連結する第２関節と；第２リンク部材と第３リンク部材を連結する第３関節と；第１関節に設けられ、アクチュエータの動力を受ける第１プーリーと；第２関節に設けられ、第１プーリーに連結された第２プーリーと；第３関節に設けられ、第２プーリーに連結された第３プーリーと；第１関節に配置され、対象物に接触して所定値以上の反力が作用すると、第１関節の屈曲を制限し、第２プーリーと第３プーリーを回転させることで、第２関節と第３関節の屈曲角度を変化させるトルクリミッターと；を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、前記各指機構には、一つのアクチュエータが備わることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の実施例に係るロボットハンド及びこれを備えた人間型ロボットによると、アクチュエータの個数を最小化しながらも、トルクリミッターを通して複数の関節の屈曲角度を調節することができ、関節の柔軟制御及び精密制御が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る人間型ロボットを示した図である。
【図２】本発明に係る人間型ロボットのロボットハンドを示した図である。
【図３】図２の一部分を拡大して示した図である。
【図４】第１リンク部材に固定されたトルクリミッターを示した図である。
【図５】本発明に係る指機構の動作を示した図である。
【図６】本発明に係る指機構の動作を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付された図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施例に係る人間型ロボットを示した図である。図１に示すように、人間型ロボット１０は、胴体１００と、胴体１００の下部両側に連結される脚アセンブリー２００Ｒ，２００Ｌと、胴体１００の上部両側に連結される腕アセンブリー３００Ｒ，３００Ｌと、胴体１００の上端部に連結される頭４００とを備えている。参照符号における"Ｒ"及び"Ｌ"は、それぞれ右側及び左側を表す。
【００１９】
胴体１００の内部は、カバー１１０によって保護される。胴体１００には、制御ユニット１２０、バッテリー１３０及び傾斜センサー（図示せず）が設置される。傾斜センサーは、鉛直軸に対する胴体１００の傾斜角度及びその角速度などを検出する。胴体１００は、胸部１００ａと腰部１００ｂに分割され、胸部１００ａと腰部１００ｂとの間には、胸部１００ａの腰部１００ｂに対する相対回転を可能にする関節が設置される。
【００２０】
胴体１００の下部両側には脚アセンブリー２００Ｒ，２００Ｌが備わる。両側の脚アセンブリー２００Ｒ，２００Ｌは、それぞれ大腿リンク２１０、下腿リンク２２０及び足２３０を備えている。大腿リンク２１０は、大腿関節部（図示せず）を通して胴体１００に連結される。大腿リンク２１０と下腿リンク２２０は、膝関節部（図示せず）を通して互いに連結され、下腿リンク２２０と足２３０は、足首関節部（図示せず）を通して互いに連結される。
【００２１】
胴体１００の上部には頭４００が備わる。頭４００には、ロボット１０の視覚として機能するカメラ４１０と、ロボット１０の聴覚として機能するマイクロホン４２０が設置される。頭４００は、首関節部（図示せず）を通して胴体１００と連結される。
【００２２】
胴体１００の上部両側には腕アセンブリー３００Ｒ，３００Ｌが備わる。両側の腕３００Ｒ，３００Ｌは、上膊リンク３１０及び下膊リンク３２０を備えている。上膊リンク３１０は、肩関節部（図示せず）を通して胴体１００に連結される。上膊リンク３１０と下膊リンク３２０は、肘関節部（図示せず）を通して互いに連結される。また、両側の腕アセンブリー３００Ｒ，３００Ｌは、ロボットハンドをさらに備えている。ここで、ロボットハンドは、下膊リンク３２０と互いに連結される。両側のロボットハンドの構成が同一であるので、以下では右側のロボットハンド５００を例に挙げて説明する。
【００２３】
図２は、本発明の実施例に係る人間型ロボットにおける右側のロボットハンドを示した図である。図２に示すように、本発明に係るロボットハンド５００は、ベース部５６０及び指機構構造体５１０'，５１０を含んで構成される。
【００２４】
ベース部５６０は、人間の手の一部、すなわち、手の平や手の甲に該当するものである。ベース部５６０は、人間の手の平部分を構成するためにケース状に形成される手の平部と、人間の手の甲部分を構成するためにケース状に形成される手の甲部とを含んで構成される。
【００２５】
指機構構造体５１０'，５１０は、親指機構５１０'と、親指機構５１０'を除いた複数の指機構５１０とを含んで構成される。
【００２６】
親指機構５１０'は、複数の指機構５１０と異なる方向に延長されて設置される。ここで、親指機構５１０'は、モーター（図示せず）によって駆動可能になる。
【００２７】
複数の指機構５１０は、ベース部５６０の一端の縁部から略同一方向に延長されて設置される。複数の指機構５１０は、４個の指機構５１０によって構成される。それぞれの指機構５１０は、人間の指の動きを摸倣して構成されている。
【００２８】
すなわち、人間の指のうち、指機構５２０は人差し指に相当し、指機構５３０は中指に相当し、指機構５４０は薬指に相当し、指機構５５０は小指に相当する構成である。以下の説明では、中指に該当する指機構５３０のみに対して説明することにし、その他の人差し指、薬指及び小指に該当する指機構５１０は、中指と大きさが多少異なるだけで同一の構造となっているので、それに対する説明を省略する。
【００２９】
図３は、人間の指のうち中指に該当する指機構５３０を示した図である。図３に示すように、指機構５３０は、複数のリンク部材６００と、複数のリンク部材６００を連結する複数の関節７００とを含んで構成される。
【００３０】
本発明に係る指機構５３０における複数の関節７００は、ベース部５６０に隣接した順に第１関節７１０、第２関節７２０及び第３関節７３０を備えている。また、複数のリンク部材６００は、ベース部５６０に隣接した順に第１リンク部材６１０、第２リンク部材６２０及び第３リンク部材６３０を備えている。
【００３１】
第１関節７１０は、３個の関節のうちベース部５６０に最も近い関節である。第１リンク部材６１０は、第１関節７１０を用いてベース部５６０に連結されている。
【００３２】
第１リンク部材６１０は、その一端部が第１関節７１０に連結され、他端部が第２リンク部材６２０に連結される。ここで、第１リンク部材６１０は、直四角形の両端が半円状に形成され、一端部が第１関節軸７１０ａに回動可能に連結され、他端部が第２関節７２０を通して第２リンク部材６２０に連結されている。
【００３３】
第１関節７１０は、自由に屈曲可能に構成されており、第１関節７１０が第１関節軸７１０ａの周囲で曲がることによって、第１関節７１０の屈曲角度が変化するようになる。
【００３４】
第１関節軸７１０ａには、第１プーリー７１１とトルクリミッター９００が結合されている。第１関節７１０は、第１プーリー７１１及びトルクリミッター９００を含んで構成されており、第１関節７１０の屈曲角度が変化するようになる。
【００３５】
第１プーリー７１１は、外周面に２個のプーリー溝７１１ａ，７１１ｂを備えている。２個のプーリー溝７１１ａ，７１１ｂのうち一つのプーリー溝７１１ａには、第２プーリー７２１Ｒと連結される第１動力伝達部材８２０が巻かれており、他の一つのプーリー溝７１１ｂには、駆動プーリー５６２と連結されるメーン動力伝達部材８１０が巻かれている。ここで、駆動プーリー５６２は、第１リンク部材６１０に隣接したベース部５６０に内蔵されたアクチュエータ５６１に回転可能に装着される。このような駆動プーリー５６２は、第１関節７１０の第１プーリー７１１と連結され、アクチュエータ５６１の動力を伝達するようになる。
【００３６】
そして、第１関節軸７１０ａには、対象物の反力によるトルクを感知するトルクリミッター９００が結合される。図４は、第１関節軸に結合されたトルクリミッターの一例を示した図である。
【００３７】
図４に示すように、第１リンク部材６１０は、一端が開口された開口部６１１を備えており、トルクリミッター９００は、第１リンク部材６１０の開口部６１１に装着される。ここで、開口部６１１には、トルクリミッター９００の離脱を防止するためにカバー部材（図示せず）が結合される。
【００３８】
トルクリミッター９００は、外観を形成するハウジング９１０と、ハウジング９１０の内部に形成された回転部材９２０と、ハウジング９１０及び回転部材９２０を通して延長される回転軸９３０とを含んで構成される。ここで、回転軸９３０は、第１プーリー７１１と同一軸上に配置されるように設けられる。すなわち、回転軸９３０は、第１プーリー７１１を備えた第１関節軸７１０ａと同一軸を形成するように設けられる。
【００３９】
ハウジング９１０の外周面には、回転軸９３０方向に延長された複数の連結溝９１１が形成される。そして、第１リンク部材６１０の内周面には、第１リンク部材６１０とトルクリミッター９００のハウジング９１０との間での相対回転を防止するために連結溝９１１に対応する複数の連結リブ６１２が形成される。
【００４０】
また、ハウジング９１０の内周面には、等間隔を有して形成された複数の傾斜面９１２が備わる。各傾斜面９１２と回転部材９２０の外周面との間にはローラ９４０が装着される。ローラ９４０は、ハウジング９１０と回転部材９２０との間に装着されたケージ９５０に形成されたポケット９６０に収容される。そして、各ローラ９４０の一側には、ローラ９４０を傾斜面９１２と回転部材９２０の外周面との間で噛み合い状態で加圧する加圧スプリング９７０が備わる。
【００４１】
また、コイルスプリング９８０の一端には、コイルスプリング９８０を回転部材９２０に連結するために対立的に曲がったピース９８１が形成され、このピース９８１は、回転部材９２０の内周面に形成された溝９２１と噛み合う。コイルスプリング９８０が回転軸９３０に対して引っ張られると、回転軸９３０の回動は、コイルスプリング９８０を通して回転部材９２０に伝達される。また、回転部材９２０の回転は、ローラ９４０を通してハウジング９１０に伝達される。
【００４２】
この状態で、第１リンク部材６１０が対象物に接触することで反力が増加し、回転部材９２０からハウジング９１０への回転トルクが加圧スプリング９７０の弾性力を超えると、ローラ９４０は、傾斜面９１２と回転部材９２０の円筒形外周面との間に形成された幅広い空間に向かって移動される。したがって、回転部材９２０とローラ９４０との間にスリップが発生することで、ハウジング９１０のトルク伝達が遮断されるようになる。
【００４３】
すなわち、第１リンク部材６１０に固定されたハウジング９１０が第１リンク部材６１０と一体に動くようになり、ハウジング９１０が第１関節７１０の屈曲角度を直接的に変化させる回転要素になるので、ハウジング９１０が回転しないと、第１関節７１０の屈曲角度が変化しなくなる。すなわち、第１リンク部材６１０に一定値以上の対象物の反力による回転トルクが加えられると、回転軸９３０が空回転を行うので、第１関節７１０が曲がらなくなる。
【００４４】
図中、７４０はベアリングであり、これは、複数の関節軸７１０ａ，７２０ａ，７３０ａをそれぞれ一定の位置に固定させ、関節軸７１０ａ，７２０ａ，７３０ａの自重と関節軸７１０ａ，７２０ａ，７３０ａにかかる荷重を支持しながら関節軸７１０ａ，７２０ａ，７３０ａを回転可能にする。
【００４５】
一方、第１リンク部材６１０に隣接したベース部５６０にはアクチュエータ５６１が内蔵される。アクチュエータ５６１には、駆動プーリー５６２が回転可能に装着される。このような駆動プーリー５６２は、第１関節７１０の第１プーリー７１１と連結され、アクチュエータ５６１の動力を伝達するようになる。
【００４６】
第２関節７２０は、３個の関節のうち第１関節７１０の次にベース部５６０に近い関節である。第２リンク部材６２０は、第２関節７２０を通して第１リンク部材６１０に連結されている。第２関節７２０は、自由に屈曲可能に構成されており、第２関節７２０が第２関節軸７２０ａの周囲で曲がることによって、第２関節７２０の屈曲角度が変化するようになる。
【００４７】
第２関節軸７２０ａには、複数の第２プーリー７２１Ｒ，７２１Ｌが結合されている。すなわち、第２関節７２０は、複数の第２プーリー７２１Ｒ，７２１Ｌを含んで構成される。ここで、第２プーリー７２１は、左側に形成される第２プーリー７２１Ｌと、右側に形成される第２プーリー７２１Ｒとを含んで構成される。
【００４８】
第２プーリー７２１Ｒは第２リンク部材６２０に固定される。また、第２プーリー７２１Ｒには、第１プーリー７１１と連結される第１動力伝達部材８２０が巻かれている。第２プーリー７２１Ｌは第１リンク部材６１０に固定される。また、第２プーリー７２１Ｌには、第３プーリー７３１と連結される第２動力伝達部材８３０が巻かれている。
【００４９】
図中、７５０はベアリングである。
【００５０】
ここで、第１動力伝達部材８２０と第２動力伝達部材８３０はベルトで備わる。そして、第１プーリー７１１と第２プーリー７２１Ｒを連動させる第１動力伝達部材８２０と、第２プーリー７２１Ｌと第３プーリー７３１を連動させる第２動力伝達部材８３０は、互いに異なる方向に巻かれている。すなわち、第２動力伝達部材８３０は、第２プーリー７２１Ｌと第３プーリー７３１との間でＸ字状に巻かれており、第２プーリー７２１Ｌと第３プーリー７３１が互いに連動しながら屈曲角度を変化させている。
【００５１】
第３関節７３０は、３個の関節のうち指先に最も近い関節である。第３リンク部材６３０は、第３関節７３０を用いて第２リンク部材６２０に連結される。
【００５２】
第３リンク部材６３０は、その一端部が第３関節７３０に連結され、他端部は自由端である指先となっている。そして、第３リンク部材６３０は、その外形が第１リンク部材６１０とほぼ同一な部材である。この第３リンク部材６３０は、第３関節７３０を通して第２リンク部材６２０に回動可能に連結されている。
【００５３】
第３関節７３０は、自由に屈曲可能に構成されており、第３関節７３０が第３関節軸７３０ａの周囲で曲がることによって、第３関節７３０の屈曲角度が変化するようになる。
【００５４】
第３関節軸７３０ａには第３プーリー７３１が結合されている。また、上述したように、第３プーリー７３１には、第２動力伝達部材８３０が巻かれて第２プーリー７２１と連結される。
【００５５】
以下、本発明の実施例に係るロボットハンドの動作を説明する。
【００５６】
図５は、本発明に係るモーターの駆動状態を示した図で、図６は、リンク部材に対象物が接触することによる関節の屈曲角度変化を示した図である。図５及び図６に示すように、ベース部５６０に設置されたアクチュエータ５６１が、これに連結されたメーンプーリー５６２とメーン動力伝達部材８１０をＡ方向に動かすと、第１プーリー７１１をＢ方向に回転させるようになり、第１関節７１０は、Ｂ方向に沿って対象物に向かって屈曲される。このとき、第１リンク部材６１０に対して第１プーリー７１１が回転していないので、第２リンク部材６２０と第３リンク部材６３０は、別途の屈曲動作なく第１リンク部材６１０と一直線を維持するようになる。すなわち、第１プーリー７１１がＢ方向に動くとしても、第１動力伝達部材８２０は、それ自体が回転するのではなく、第１リンク部材６１０と一直線を維持するように相対的に移動するだけである。
【００５７】
次に、第１リンク部材６１０の屈曲角度がさらに変化することによって、第１リンク部材６１０が対象物に接触すると、これによる反力が第１リンク部材６１０に作用するようになり、所定トルク以上が第１リンク部材６１０に作用すると、トルクリミッター９００の作動によって第１リンク部材６１０が停止する。
【００５８】
すなわち、第１リンク部材６１０が対象物に接触することで反力が増加すると、回転部材９２０及びローラ９４０を通してトルクリミッター９００のハウジング９１０と回転軸９３０との間でスリップが発生し、その結果、回転軸９３０の回転力がトルクリミッター９００のハウジング９１０に伝達されない。したがって、第１リンク部材６１０及びそれに固定されたトルクリミッター９００のハウジング９１０は、回転軸９３０の回転と関係なく停止状態を維持し、回転軸９３０及び第１関節軸７１０ａが継続的に空回転を行い、第１プーリー７１１がＢ方向に継続的に回転するようになる。
【００５９】
そして、第１プーリー７１１がＢ方向に回動することによって、第１プーリー７１１に巻かれた第１動力伝達部材８２０がＣ方向に回転するようになる。また、第１動力伝達部材８２０の回転に連動して第２プーリー７２１がＤ方向に回動することによって、第２リンク部材６２０が第１リンク部材６１０に対して相対的に回転するようになり、第２関節７２０の屈曲角度が変化する。
【００６０】
また、第２プーリー７２１ＲがＤ方向に回動することによって、第２プーリー７２１Ｌに巻かれた第２動力伝達部材８３０がＥ方向に回転するようになる。また、第２動力伝達部材８３０の回転に連動して第３プーリー７３１がＦ方向に回動することによって、第３リンク部材６３０も回動するようになり、第３関節７３０の屈曲角度が変化する。
【００６１】
上述したように、上記の各実施例において、ロボットハンドは、１個の親指機構５１０'及び４個の指機構５１０を含んで構成されており、各指機構５１０の関節が３個となっているが、指機構５１０の個数及び各指機構５１０の関節個数は当然増減可能である。
【００６２】
また、本発明の実施例に係るロボットハンドでは、アクチュエータの個数を最小化しながらもトルクリミッターを通して関節の屈曲角度を調節することで、関節の柔軟制御及び精密制御を可能にすることを基本的な技術的思想としている。したがって、本発明の基本的な技術的思想の範疇内で、当業界で通常の知識を有する者によって他の多くの変形が可能であることは当然である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    人間型ロボット
３００Ｒ，３００Ｌ  腕アセンブリー
５００  ロボットハンド
６１０  第１リンク部材
６２０  第２リンク部材
６３０  第３リンク部材
７１０  第１関節
７１１  第１プーリー
７２０  第２関節
７２１  第２プーリー
７３０  第３関節
７３１  第３プーリー
８２０、８３０  第１及び第２動力伝達部材
９００  トルクリミッター
９１０  ハウジング
９２０  回転部材
９３０  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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