(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ（２４，２５）の数より関節（１３，１４，１５）の数が多い劣駆動機構のロボットハンド（８）であって、
掌部（１１）と、
前記掌部（１１）に根元が連結され、掌側から指先に向かって順番に配列される、第１リンク（１６）、第２リンク（１７）、及び第３リンク（１８）、を含む、３つ以上の前記リンク（１６，１７，１８）と、前記第１リンク（１６）と当該第１リンク（１６）の前記掌側とを屈曲可能に連結する第１関節（１３）、前記第２リンク（１７）と前記第１リンク（１６）とを屈曲可能に連結する第２関節（１４）、及び、前記第３リンク（１８）と前記第２リンク（１７）とを屈曲可能に連結する第３関節（１５）、を含む、３つ以上の前記関節（１３，１４，１５）と、を有する３本以上の指部（１２，１２Ａ）と、
前記３本以上の指部（１２，１２Ａ）のうち少なくとも１本の指部（１２Ａ）に備えられた前記第１〜第３リンク（１６，１７，１８）のうち少なくとも１つのリンク（１６）を、回転軸（ＣＬ）まわりに互いに相対ねじり変位可能に連結された、２つの小リンク部材（３５，３６）により構成することにより、前記指部（１２，１２Ａ）で把持対象物（９）を包み込むように把持可能とするなじみ機構（ＵＳ）と、を有し、
前記なじみ機構（ＵＳ）は、
前記把持対象物（９）との接触により受動的に前記２つの小リンク部材（３５，３６）を前記回転軸（ＣＬ）まわりに互いに相対ねじり変位させるように連結する、前記指部内に設けられたツイスト機構（３８，３８Ａ〜Ｃ）を有する
ことを特徴とするロボットハンド（８）。
【請求項２】
前記ツイスト機構（３８，３８Ａ〜Ｃ）は、
前記２つの小リンク部材（３５，３６）のうち一方に設けたシャフト部材（４２，４２Ｂ）と、
前記２つの小リンク部材（３５，３６）のうち他方に設けられ、前記シャフト部材（４２，４２Ｂ）を回転可能に支持する軸受部材（４４）と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のロボットハンド（８）。
【請求項３】
前記ツイスト機構（３８，３８Ａ〜Ｃ）は、
前記シャフト部材（４２，４２Ｂ）の回転に伴う、前記２つの小リンク部材（３５，３６）の相対回転をガイドするための、案内部材（４５，４５Ｂ，４７）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（８）。
【請求項４】
前記ツイスト機構（３８，３８Ａ〜Ｃ）は、
前記シャフト部材（４２，４２Ｂ）の回転に伴う、前記２つの小リンク部材（３５，３６）の相対回転方向の回転量を所定範囲内に制限するための規制部材（４５，４５Ｂ，４７）を備える
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のロボットハンド（８）。
【請求項５】
前記ツイスト機構（３８，３８Ａ〜Ｃ）は、
前記シャフト部材（４２，４２Ｂ）の回転に伴い正回転方向に変位する前記２つの小リンク部材（３５，３６）を、逆回転方向へ変位させる復帰力を与えるための復帰力付与部材（４６，５１，５２，５６）を備える
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のロボットハンド（８）。
【請求項６】
前記復帰力付与部材（４６，５１）は、
一端側が前記２つの小リンク部材（３５，３６）のうち一方に対し固定されるとともに、他端側が前記２つの小リンク部材（３５，３６）のうち他方に対し固定された、第１ばね部材（４６，５１）である
ことを特徴とする請求項５に記載のロボットハンド（８）。
【請求項７】
前記復帰力付与部材（５２）は、
前記復帰力としての吸引力が互いに作用するように前記２つの小リンク部材（３５，３６）それぞれにおいて対向して配置された、一対の永久磁石（５２）である
ことを特徴とする請求項５に記載のロボットハンド（８）。
【請求項８】
前記復帰力付与部材（５６）は、
前記２つの小リンク部材（３５，３６）のうち一方の所定の収納空間に収納配置されるとともに、前記シャフト部材（４２）の回転に伴い、前記２つの小リンク部材（３５，３６）のうち他方に固定された押圧部材（５５）により押圧圧縮される、ゴム部材（５６）又は樹脂部材である
ことを特徴とする請求項５に記載のロボットハンド（８）。
【請求項９】
前記第１リンク（１６）は、前記２つの小リンク部材（３５，３６）により構成されており、
かつ、
前記掌部（１１）と、
前記掌部（１１）に設けられた、前記第１リンク（１６）を屈曲させるための第１駆動力を発生する第１アクチュエータ（２４）と、
前記２つの小リンク部材（３５，３６）のうち前記第２リンク（１７）側の小リンク部材（３６）に設けられ、前記第２リンク（１７）及び前記第３リンク（１８）を屈曲させるための第２駆動力を発生する第２アクチュエータ（２５）と、
前記第２アクチュエータ（２５）からの前記第２駆動力を、前記第２リンク（１７）に伝達する第２リンク用駆動伝達機構（３０，３１）と、
前記第２アクチュエータ（２５）からの前記第２駆動力を、前記第３リンク（１８）に伝達する第３リンク用駆動伝達機構（３０，３１，３２，３３，３４）と、
を設けたことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載のロボットハンド（８）。
【請求項１０】
前記第２リンク用駆動伝達機構（３０，３１）は、
ギア結合により前記第２リンク（１７）に前記第２駆動力を伝達する歯車機構（３０，３１）を備え、
前記第３リンク用駆動伝達機構（３０，３１，３２，３３，３４）は、
前記第３リンク（１８）に設けたプーリ（３３）と前記第２リンク（１７）に設けたプーリ（３２）との間に掛け渡したベルト部材（３４）又はワイヤ部材により、前記第３リンク（１８）に前記第２駆動力を伝達するプーリ機構（３２，３３，３４）を備える
ことを特徴とする請求項９に記載のロボットハンド（８）。
【請求項１１】
前記シャフト部材（４２，４２Ｂ）は、
第２アクチュエータ（２５）へのケーブル部材（４９）を貫通させるための、軸方向貫通孔（４８）を備える
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のロボットハンド（８）。
【請求項１２】
アクチュエータ（２４，２５）の数より関節（１３，１４，１５）の数が多い劣駆動機構のロボットハンド（８）と、前記ロボットハンド（８）を制御するコントローラ（３）とを備えたロボット装置（１）であって、
前記ロボットハンド（８）は、
掌部（１１）と、
前記掌部（１１）に根元が連結され、掌側から指先に向かって順番に配列される、第１リンク（１６）、第２リンク（１７）、及び第３リンク（１８）、を含む、３つ以上の前記リンク（１６，１７，１８）と、前記第１リンク（１６）と当該第１リンク（１６）の前記掌側とを屈曲可能に連結する第１関節（１３）、前記第２リンク（１７）と前記第１リンク（１６）とを屈曲可能に連結する第２関節（１４）、及び、前記第３リンク（１８）と前記第２リンク（１７）とを屈曲可能に連結する第３関節（１５）、を含む、３つ以上の前記関節（１３，１４，１５）と、を有する３本以上の指部（１２，１２Ａ）と、
前記３本以上の指部（１２，１２Ａ）のうち少なくとも１本の指部（１２Ａ）に備えられた前記第１〜第３リンク（１６，１７，１８）のうち少なくとも１つのリンク（１６）を、回転軸（ＣＬ）まわりに互いに相対ねじり変位可能に連結された、２つの小リンク部材（３５，３６）により構成することにより、前記指部（１２，１２Ａ）で把持対象物（９）を包み込むように把持可能とするなじみ機構（ＵＳ）と、を有し、
前記なじみ機構（ＵＳ）は、
前記把持対象物（９）との接触により受動的に前記２つの小リンク部材（３５，３６）を前記回転軸（ＣＬ）まわりに互いに相対ねじり変位させるように連結する、前記指部内に設けられたツイスト機構（３８，３８Ａ〜Ｃ）を有する
ことを特徴とするロボット装置（１）。
【請求項１３】
前記ロボットハンド（８）は、
前記第１リンク（１６）が、前記２つの小リンク部材（３５，３６）により構成されており、
かつ、
前記掌部（１１）と、
前記掌部（１１）に設けられた、前記第１リンク（１６）を屈曲させるための第１駆動力を発生する第１アクチュエータ（２４）と、
前記２つの小リンク部材（３５，３６）のうち前記第２リンク（１７）側の小リンク部材（３６）に設けられ、前記第２リンク（１７）及び前記第３リンク（１８）を屈曲させるための第２駆動力を発生する第２アクチュエータ（２５）と、
前記第２アクチュエータ（２５）からの前記第２駆動力を、前記第２リンク（１７）に伝達する第２リンク用駆動伝達機構（３０，３１）と、
前記第２アクチュエータ（２５）からの前記第２駆動力を、前記第３リンク（１８）に伝達する第３リンク用駆動伝達機構（３０，３１，３２，３３，３４）と、を設け、
前記コントローラ（３）は、
前記第１アクチュエータ（２４）及び前記第２アクチュエータ（２５）の駆動を制御する
ことを特徴とする請求項１２に記載のロボット装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、対象物を把持するための多関節式の指を備えたロボットハンド及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人間の代わりに作業ができるロボットの開発が期待されている。このロボットのハンドは、特に人が使用する工具などを扱えることが必要である。このようなロボットハンドに関する従来技術としては、例えば特許文献１〜３に記載のものが既に知られている。【０００３】
特許文献１記載の従来技術では、多指多関節のロボットハンドにおいて、隣接する可動指どうしに形状記憶メタルを挿通し、その形状記憶メタルの指間連絡部を動滑車により牽引駆動する構成が開示されている。【０００４】
特許文献２に記載の従来技術では、第１リンク、第２リンク、第３リンクを連結したロボットハンドにおいて、第１リンクと第２リンクとの間に連結された状態において電圧を加えることで伸縮し第１リンクを駆動させる、高分子アクチュエータを設けた構成が開示されている。【０００５】
特許文献３に記載の従来技術では、人差し指及び環指に備えられる複数のリンクをウォームギアとウォームホイールとモータとを用いて内転・外転させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８３０２０号公報（第１３頁、図１）
【特許文献２】特開２００５−４６９８０号公報（第４頁、図１）
【特許文献３】特開２００８−１４９４４８号公報（第１７頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２記載の従来技術では、各関節における各指の曲げ方向が限定されているため、把持動作における自由度が低い。この結果、例えば把持対象物の形状に倣うような、より柔軟な把持を実行するのは困難である。特許文献３記載の従来技術の内転・外転機能はリンクを平面的に回転させることによって複数の指を開く方向・閉じる方向に動作させるものに過ぎず、把持対象物の形状に倣うような柔軟な把持を行うのには限界があった。いずれにしても、上記従来技術においては、対象物の形状に倣った柔軟な把持を容易に実現することはできなかった。【０００８】
本発明の目的は、把持対象物に対し、当該対象物の形状に倣った柔軟な把持を容易に実現できるロボットハンド及びロボット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、アクチュエータの数より関節の数が多い劣駆動機構のロボットハンドであって、掌部と、前記掌部に根元が連結され、掌側から指先に向かって順番に配列される、第１リンク、第２リンク、及び第３リンク、を含む、３つ以上の前記リンクと、前記第１リンクと当該第１リンクの前記掌側とを屈曲可能に連結する第１関節、前記第２リンクと前記第１リンクとを屈曲可能に連結する第２関節、及び、前記第３リンクと前記第２リンクとを屈曲可能に連結する第３関節、を含む、３つ以上の前記関節と、を有する３本以上の指部と、前記３本以上の指部のうち少なくとも１本の指部に備えられた前記第１〜第３リンクのうち少なくとも１つのリンクを、回転軸まわりに互いに相対ねじり変位可能に連結された、２つの小リンク部材により構成することにより、前記指部で把持対象物を包み込むように把持可能とするなじみ機構と、を有し、前記なじみ機構は、前記把持対象物との接触により受動的に前記２つの小リンク部材を前記回転軸まわりに互いに相対ねじり変位させるように連結する、前記指部内に設けられたツイスト機構を有するロボットハンドが適用される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、把持対象物に対し、当該対象物の形状に倣った柔軟な把持を容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るロボットハンドを備えるロボット装置の概念的説明図である。
【図２】第１実施形態に係るロボットハンドの外観構造を表す斜視図である。
【図３】ツイスト関節部を備える指部の全体の内部構造を示す縦断面図である。
【図４】ツイスト関節部に備えられるツイスト機構の外観の斜視図である。
【図５】３つの屈曲関節と１つのツイスト関節部を備えた指部の斜視図である。
【図６】ツイスト関節部を備える指部の４関節指のモデル図である。
【図７】引っ張りバネにより復帰力を得る変形例におけるツイスト機構の案内板の正面図である。
【図８】永久磁石により復帰力を得る変形例における第１リンクの要部拡大縦断面図である。
【図９】ゴム部材により復帰力を得る変形例における、ツイスト機構の正面図、及び、図９（ａ）中ＩＸ−ＩＸ断面による側断面図である。
【図１０】第２実施形態に係るロボットハンドの外観構造を表す斜視図である。
【図１１】劣駆動機構を備える指部の全体の内部構造を示す縦断面図である。
【図１２】リンクが伸展した状態におけるストッパの構成の一例を表す概略図である。
【図１３】リンクが屈曲した状態におけるストッパの構成の一例を表す概略図である。
【図１４】ねじりばねの構成の一例を表す概略図である。
【図１５】第２モータをリンク内に配置する変形例における、指部の全体の内部構造を示す縦断面図である。
【図１６】第２モータをウォームギアを用いてリンク内に配置する変形例における、指部の全体の内部構造を示す縦断面図である。
【図１７】引っ張りばねを用いた変形例の一例を表す概略図である。
【図１８】２つのリンクからなる指部を有する変形例における、ロボットハンドの外観構造を表す斜視図である。
【図１９】２つのリンクからなる指部の全体の内部構造を示す縦断面図である。
【図２０】２つのリンクからなる指部の他の構成例における、内部構造を示す縦断面図である。
【図２１】２つのリンクからなる指部の他の構成例における、指部の動作を説明するための図である。
【図２２】指部の内転・外転動作を可能な構成とする変形例における、ロボットハンドの外観構造を表す平面図である。
【図２３】指部の内転・外転動作を可能な構成とする変形例における、ロボットハンドの掌部の詳細を示す側断面図である。
【図２４】指部の内転・外転動作を可能な構成とする変形例における、ロボットハンドの指部の内部の概略構造を示す側断面図である。
【図２５】指部の内転・外転動作を可能な構成とする変形例における、大きな把持対象物をロボットハンドで把持した状態を示す上面図である。
【図２６】指部の内転・外転動作を可能な構成とする変形例における、大きな把持対象物をロボットハンドで把持した状態を示す側面図である。
【図２７】指部の内転・外転動作を可能な構成とする変形例における、小さな把持対象物をロボットハンドで把持した状態を示す上面図である。
【図２８】指部の内転・外転動作を可能な構成とする変形例における、小さな把持対象物をロボットハンドで把持した状態を示す側面図である。
【図２９】指部の内転・外転動作を可能な構成とする変形例における、モータを甲部に配置した構成を示す側断面図である。
【図３０】第３実施形態に係るロボットハンドの指部が備えた遊星歯車機構の側断面図である。
【図３１】第３実施形態に係るロボットハンドの指部全体の側断面図である。
【図３２】第３実施形態に係る指部の動作原理を説明するための説明図である。
【図３３】プーリを用いてトルク伝達を行う変形例の遊星歯車機構の側断面図である。
【図３４】シャフトを拘束することで関節を拘束する関節拘束機構の構成を表す図である。
【図３５】形状記憶合金を用いてシャフトを拘束することで関節を拘束する関節拘束機構の構成を表す図である。
【図３６】トルク伝達機構に波動歯車機構を用いた変形例における、波動歯車機構の水平断面図及び側断面図である。
【図３７】プーリを用いてトルク伝達を行う変形例の波動歯車機構の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態は、リンクにねじり変位を付与したなじみ機構により、指で把持対象物を包み込むように把持可能とするものである。
【００１３】
図１において、ロボット装置１は、ロボット本体２と、ロボット本体２の動作を制御するパーソナルコンピュータ３（以下、ＰＣ３と略記）とを有している。なお、ＰＣ３が、特許請求の範囲に記載のコントローラの一例に相当する。また、コントローラは、例えばロボット本体２の各関節付近やロボットハンド８の掌部１１に設置する等、ロボット本体２側に設けるようにしてもよい。
【００１４】
図示する例のロボット本体２は、２関節アーム型ロボットであり、床部に固定された第１関節アクチュエータ４と、この第１関節アクチュエータ４により位置姿勢制御される第１アーム５と、この第１アーム５の先端に固定された第２関節アクチュエータ６と、この第２関節アクチュエータ６により位置姿勢制御される第２アーム７と、この第２アーム７の先端に固定された、本実施形態によるロボットハンド８とを備えている。
【００１５】
上記構成において、ロボット本体２は、各関節アクチュエータ４，６でそれぞれ対応するアーム５，７を位置姿勢制御させることで、ロボットハンド８を把持対象物９に近づけることができる。そして、ロボットハンド８が把持対象物９を把持し、さらに各アーム５，７を位置姿勢制御させることで、把持対象物９を移動させることができる。なお、図示する例では２つの関節アクチュエータ４，６の回転動作だけでロボットハンド８を移動させているが、この他にも各アーム５，７に長手方向を回転軸とした回転動作を行わせるアクチュエータ（特に図示せず）などを設けてもよく、また２関節に限らずさらに多関節（例えば７関節）のロボットでもよい。
【００１６】
ＰＣ３は、このロボット本体２が備える各アクチュエータ４，６にそれぞれ対応した制御指令を生成・送信することで、各アクチュエータ４，６を協調制御させ、ロボットハンド８を把持制御させ、ロボット本体２全体を円滑に動作させるよう制御する。
【００１７】
図２において、図示する例のロボットハンド８は、掌部１１と、この掌部１１に根元が連結され、掌部１１から延びるように配置された３本の指部１２とを有している。各指部１２は、それぞれヒンジで構成する２つの第２関節１４、第３関節１５を介して３つのリンク１６，１７，１８を直列に連結しており、さらに根本側のリンク１６が１つの第１関節１３を介して掌部１１に連結されている。この例では、一つの指部１２における各関節１３，１４，１５の回転軸が互いに平行な配置関係にあり、各指部１２は一平面上で揺動するような屈曲伸展動作が可能となっている。３本の指部１２が互いに近接するよう屈曲することで、ロボットハンド８は把持対象物９を３点支持で把持することができる。そして、本実施形態のロボットハンド８の特徴として、上記３本の指部１２うちの少なくとも１本（この例では、図２中の右上に位置する指部１２Ａ）が、少なくとも１つのリンク（この例では、掌部１１に直接連結する側のリンク１６）に、ツイスト関節部１９が備えられている。
【００１８】
次に図３を用いて、上述したツイスト関節部１９を備える指部１２Ａの全体の内部構造について説明する。なお、図３では、中空構造である掌部１１及び各リンク１６，１７，１８の外殻を構成する、壁部等については、図示を適宜省略して示している。
【００１９】
図３において、掌部１１の縁部には第１関節軸２１を介して第１リンク１６が屈曲可能に連結されている。この第１リンク１６の自由端には第２関節軸２２を介して第２リンク１７が屈曲可能に連結されており、この第２リンク１７の自由端には第３関節軸２３を介して第３リンク１８が屈曲可能に連結されている。通常の状態では、３つの関節軸１６，１７，１８の回転軸が互いに平行な配置関係となっている。
【００２０】
掌部１１には、第１関節駆動モータ２４が設置されており、この第１関節駆動モータ２４の出力軸に固定された第１関節駆動ギア２６が、上記第１関節軸２１に固定された第１関節従動ギア２７に噛み合っている。第１関節軸２１は、掌部１１に対して回転自在に支持されている一方、上記第１リンク１６に対しては固定的に結合している。これにより、第１関節駆動モータ２４の回転駆動により、第１リンク１６は掌部１１に対して能動的に屈曲させることが可能となっている。なお、第１関節駆動モータ２４が各請求項記載のアクチュエータ及び第１アクチュエータの一例に相当する。
【００２１】
第１リンク１６には、第２関節駆動モータ２５が設置されており、この第２関節駆動モータ２５の出力軸には、第２関節駆動ギア３０が固定されている。第２関節軸２２は、第１リンク１６に対して回転自在に支持されており、上記第２リンク１７に対しても軸受２８Ａにより回転自在に支持されている。また、第２関節駆動ギア３０は、第２関節軸２２に対して固定された第２関節従動ギア３１に噛み合っている。これにより、第２関節駆動モータ２５の回転駆動により、第２リンク１７は第１リンク１６に対して能動的に屈曲させることが可能となっている。なお、第２関節駆動モータ２５が、各請求項に記載のアクチュエータ及び第２アクチュエータの一例に相当する。
【００２２】
上記第２関節従動ギア３１には、第３関節駆動プーリ３２が一体的に結合されている。一方、第３関節軸２３には、第３関節従動プーリ３３が固定されており、当該第３関節従動プーリ３３と上記第３関節駆動プーリ３２との間にベルト３４が掛け渡されている。なおワイヤ部材を用いてもよい。第３関節軸２３は、第２リンク１７に対して軸受２８Ｂにより回転自在に支持されている一方、上記第３リンク１８に対しては固定的に結合している。これにより、第２関節駆動モータ２５の回転駆動がベルト３４を介して伝達されることで、第３リンク１８は第２リンク１７に対して能動的に屈曲させることが可能となっている。また、２つのプーリ３２，３３間においてベルト３４が単純に掛け渡されている（ねじれていない）ことから、第２リンク１７と第３リンク１８はいずれも第２関節駆動モータ２５が回転駆動している間に同じ側へ向かって屈曲するよう動作する。言い換えると、第３リンク１８は第２リンク１７の劣駆動の態様で屈曲する。なお、第３リンク１８の屈曲角度は、上記第３関節駆動プーリ３２と上記第３関節従動プーリ３３のプーリ径比にも影響を受ける。
【００２３】
そして、上記第１リンク１６は、その軸線方向に沿って第１小リンク３５と第２小リンク３６との２つに分割されている。掌部１１側に位置する第１小リンク３５の先端部分は、指先側（第２リンク１７側）に位置する第２小リンク３６の内部に嵌合挿入している。特に図示しないが、例えば、第１小リンク３５の嵌合部分は円筒形状に形成されており、第２小リンク３６の嵌合部分は当該円筒部分の外周とほぼ同径の内径が形成されている。このため、第１小リンク３５と第２小リンク３６は、第１リンク１６全体の長手方向に沿った回転軸まわりに互いに相対ねじり変位可能に連結されており、このような嵌合部分によりツイスト関節部１９が構成されている（上記図２中のＡ部参照）。また、第１小リンク３５の外周と第２小リンク３６の内周の間には小リンクベアリング３７が設けられており、この小リンクベアリング３７がラジアル方向で第１小リンク３５と第２小リンク３６の間の摺動を円滑にするとともに、スラスト方向で第１小リンク３５と第２小リンク３６の間の抜けを防いでいる。上記第２関節駆動モータ２５は、第２小リンク３６の内部に設置されている。なお、第１小リンク３５及び第２小リンク３６は、各請求項に記載の２つの小リンク部材の一例に相当する。
【００２４】
さらに、第１リンク１６のツイスト関節部１９の内部には、上記第１小リンク３５と上記第２小リンク３６の間の相対ねじり変位を補助するツイスト機構３８が設けられている。図４を用いて、このツイスト機構３８の詳細構造について説明する。
【００２５】
図４及び上記図３において、ツイスト機構３８は、シャフト支持板４１と、シャフト４２と、案内板４３と、シャフトベアリング４４と、２本の案内棒４５と、ねじりバネ４６とを有している。シャフト支持板４１と案内板４３はそれぞれほぼ同径の円板形状に形成されており、互いの中心軸を一致させて平行に配置されている。シャフト４２は中空の円筒形状に形成されており、一端（図３中の下端）がシャフト支持板４１の中心に固定され、他端（図３中の上端）が案内板４３の中心を貫通しシャフトベアリング４４を介して回転自在に支持されている。
【００２６】
また、案内板４３には、その中心に対してそれぞれ同じ内周角となる２つの円弧状の案内溝４７が形成されている。２つの案内棒４５はそれぞれの一端（図３中の下端）をシャフト支持板４１に垂直に結合し、それぞれの他端（図３中の上端）をそれぞれに対応する案内溝４７に貫通させている。案内棒４５と案内溝４７はそれぞれの組み合わせで同じ配置関係にあり、例えば図示するように一方の案内溝４７の端部に案内棒４５が位置している場合、他方の案内溝４７でも対応する端部に案内棒４５が位置するようになる。これにより、シャフト支持板４１とシャフト４２と２つの案内棒４５は、案内板４３に対して各案内溝４７の内周角の分だけ相対的に回転可能に連結されている。
【００２７】
ねじりバネ４６は、らせん状に巻かれたバネであり、シャフト４２の外周で同軸的に配置され、その一端（図３中の下端）がシャフト支持板４１に固定され、他端（図３中の上端）が案内板４３に固定されている。これにより、案内板４３はシャフト支持板４１から常に同じ回転方向（図４中に示す例では反時計回り方向）へと付勢されている。
【００２８】
なお、シャフト４２が各請求項記載のシャフト部材の一例に相当し、シャフトベアリング４４が軸受部材の一例に相当する。案内棒４５，４５と案内溝４７，４７の側壁部分が案内部材の一例に相当するとともに、案内溝４７，４７の溝端部が規制部材の一例に相当する。また、ねじりバネ４６は、第１ばね部材の一例に相当するとともに復帰力付与部材の一例に相当する。
【００２９】
このような構成のツイスト機構３８が、上記第１小リンク３５と上記第２小リンク３６の嵌合部分（つまりツイスト関節部１９）と回転軸を一致させて貫通配置されている。詳細には、シャフト支持板４１が第１小リンク３５の内部に固定され、案内板４３が第２小リンク３６の内部に固定されている。また、シャフト４２は内部に貫通孔４８が軸方向に貫通して形成されており、この貫通孔４８に上記第２関節駆動モータ２５のケーブル部材４９を通過させている。また、シャフト４２は第１小リンク３５に設けられる一方、シャフトベアリング４４が第２小リンク３６に設けられてシャフト４２を回転可能に支持する。また、２本の案内棒４５と２つの案内溝４７は、シャフト４２の回転に伴う第１小リンク３５と第２小リンク３６の相対回転をガイドするとともに、シャフト４２の回転に伴う第１小リンク３５と第２小リンク３６の相対回転方向の回転量を所定範囲内に制限する。また、ねじりバネ４６は、シャフト４２の回転に伴い、正回転方向（図４において第２小リンク３６の案内板４３を反時計回り方向へ、第１小リンク３５のシャフト支持板４１を時計回り方向へ、互いに離間する方向）に変位する第１小リンク３５と第２小リンク３６を、上記とは逆の逆回転方向へ変位させる復帰力を与える。
【００３０】
このように、本実施形態では、指部１２Ａに、第１小リンク３５及び第２小リンク３６、ツイスト関節部１９、ツイスト機構３８を有するなじみ機構ＵＳを設け、第２リンク１７及び第３リンク１８へねじり変位を付与することによって、３本の指部１２で把持対象物９を包み込むように把持することを可能としている。
【００３１】
図５において、第３リンク１８と第２リンク１７との間の第３関節軸２３の軸心線と、第２リンク１７と第１リンク１６との間の第２関節軸２２の軸心線とは平行で、これらは第２小リンク３６の内部に配置された第２関節駆動モータ２５によりそれぞれ互いに屈曲するよう駆動される。つまり、それぞれ１自由度しか有していない第１関節軸２１、第２関節軸２２、及び第３関節軸２３の各屈曲関節は、それらを組み合わせても各リンク１６，１７，１８を同一平面内で揺動（屈曲・伸展）させるだけの自由度しか有していない。これに対し、本実施形態が備える指部１２Ａにおいては、第１リンク１６にツイスト関節部１９を備え、図示のような第１小リンク３５と第２小リンク３６との回転軸ＣＬまわりの相対回転（相対ねじり変位）が可能であることから、指先の移動自由度をさらに増加させることができる。
【００３２】
例えば図５の姿勢において、第３リンク１８の指の腹に位置する点Ｂに外力Ｆが与えられると、外力Ｆから第２小リンク３６の回転軸ＣＬまでの距離を回転半径Ｒとしつつ、第２小リンク３６の回転軸まわりにトルクＴが発生する。このトルクＴに抵抗するようにツイスト機構３８のねじりバネ４６の付勢力が働き、第２小リンク３６と第１小リンク３５とが所定の角度で静止した状態になる。なお、ツイスト機構３８は、外力Ｆがかからない限りにおいて、第３リンク１８、第２リンク１７、及び第２小リンク３６と、第１小リンク３５との相対角度が０に保たれる程度の付勢力が必要である。つまり、ねじりバネ４６は、物体を把持していない状態で、第３リンク１８、第２リンク１７、及び第２小リンク３６の自重を保持できる程度のバネ剛性が必要である。
【００３３】
次に、図６に示す４関節指のモデル図を使って、ロボットハンド８の指部１２Ａの運動方程式を求め、挙動を解析する。
【００３４】
図６において、ツイスト関節部１９は、Ｚ軸周りに、ねじりバネ４６で拘束され、第１小リンク３５と第２小リンク３６の間に配置されている。ツイスト関節部１９と第１小リンク３５と第２小リンク３６は、第１リンク１６に相当する。第１リンク１６の自由端には、第２関節１４、第２リンク１７、第３関節１５、第３リンク１８が配置され、第１リンク１６は、第１関節１３により駆動される。第１関節１３の軸中心点を原点とし、第１関節１３からツイスト関節部１９までの長さをｌ０、第１関節１３から第２関節１４までの長さをｌ１、第２関節１４から第３関節１５までの長さをｌ２とする。このとき、例えば、ＲＭ．Ｍｕｒｒａｙ，ＺＬｉ，Ｓ．Ｓ  Ｓａｓｔｒｙ著の「Ａ  ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｒｏｂｏｔｉｃ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ」（ＣＲＣ  ｐｒｅｓｓ、１９９４年、ｐ１７２〜ｐ１７５）に基づいて、以下のように運動方程式が求められる。まず、各関節１３，１４，１５上の点のツイストベクトル(ξ1，ξ2，ξ3，ξ4）を求めると下記の式（１）となる。ツイストベクトルは、速度ベクトルと角速度ベクトルから得られる。
【００３５】
【数１】
0005590355.tif 000002
【００３６】
第１関節１３の軸中心点を原点として各リンク１６，１７，１８の質量中心の相対位置を求めると、第１関節１３とツイスト関節部１９の間の第１小リンク３５の質量中心位置（０，０，ｒ０）、ツイスト関節部１９と第２関節１４の間の第２小リンク３６の質量中心位置（０，０，ｌ０＋ｒ１）、第２関節１４と第３関節１５の間の第２リンク１７の質量中心位置（０，ｒ２，ｌ１）、第３リンク１８の質量中心位置（０，ｌ２＋ｒ３，ｌ１）とし、角速度を０とすると、下記の式（２）となる。
【００３７】
【数２】
0005590355.tif 000003
次に、位置と姿勢のヤコビ行列は下記の式（３）となる。
【００３８】
【数３】
0005590355.tif 000004
ここで、ｓｉはｓｉｎ(θｉ)、ｃｉはｃｏｓ(θｉ)、ｓｉｊはｓｉｎ(θｉ+θｊ)、ｃｉｊはｃｏｓ(θｉ+θｊ)を表し、Ｉｉｉは慣性モーメントを表す。Ｊ４１１，Ｊ４１２，Ｊ４２１，Ｊ４３１は式が複雑になるので表記を省略した。Ｍｉ＊は各リンクの重心を原点とする座標系に対する慣性テンソルを計算しているので、非対角項は０となっている。さらに、ラグランジュ法などを利用することで最終的に、下記の式（４）の形式になる。
【００３９】
【数４】
0005590355.tif 000005
この方程式において、ｃｉｊは遠心力やコリオリ力を表し、Ｎは重力項を表し、Ｋ２はツイスト関節部１９のねじりバネ定数、Ｋ３は第２関節１４のねじりばね定数、Ｋ４は第３関節１５のねじりばね定数を表す。また、各アクチュエータのトルクは式（４）に表すように、τ１とτ２の２変数なので、各関節１３，１４，１５を駆動する場合に比べて、簡素になっている。
【００４０】
次に、上記運動方程式で表される原理に沿った、実際のロボットハンド８の指部１２Ａの制御内容について具体的に説明する。上述したように、第１関節１３を駆動するアクチュエータは第１関節駆動モータ２４であり、この第１関節駆動モータ２４はモータ電流を出力する制御器（特に図示せず）を備える。この制御器は、上記運動方程式に基づいてＰＣ３により算出された第１関節指令とモータ２４のエンコーダ（特に図示せず）による角度情報との偏差信号を入力し、対応するモータ電流を出力することで第１関節駆動モータ２４を駆動する。当該第１関節駆動モータ２４の駆動力が式（４）のアクチュエータトルクτ1に対応し、第１関節１３での屈曲動作を制御する。なお、このアクチュエータトルクτ1は、各請求項に記載の第１駆動力の一例に相当する。
【００４１】
また、第２関節１４を駆動するアクチュエータは第２関節駆動モータ２５とギア３０，３１であり、第３関節１５を駆動するアクチュエータは、第２関節駆動モータ２５である。上記同様、第２関節駆動モータ２５に備えられた制御器（図示せず）に、ＰＣ３により算出された第２関節指令と第２関節駆動モータ２５のエンコーダ（特に図示せず）による角度情報との偏差信号が入力され、対応するモータ電流が入力されて第２関節駆動モータ２５が駆動する。当該第２関節駆動モータ２５の駆動力が式（４）のアクチュエータトルクτ2に対応し、第２関節１４及び第３関節１５での屈曲動作を制御する。なお、このアクチュエータトルクτ2は、各請求項に記載の第２駆動力の一例に相当する。
【００４２】
すなわち、第２関節駆動モータ２５の出力軸に固定した第２関節駆動ギア３０が、第２関節軸２２に固定した第２関節従動ギア３１を駆動する。つまり、第２関節駆動モータ２５は、第２関節駆動ギア３０及び第２関節従動ギア３１を介して、アクチュエータトルクτ2を第２リンク１７に伝達し、第２関節軸２２を中心に第２リンク１７を屈曲させる。なお、第２関節駆動ギア３０及び第２関節従動ギア３１が、各請求項記載の歯車機構の一例に相当するとともに、第２リンク用駆動伝達機構の一例にも相当する。
【００４３】
また、第２関節駆動モータ２５の出力軸に固定した第２関節駆動ギア３０は、第２関節軸２２に固定された第２関節従動ギア３１を駆動し、さらに第３関節駆動プーリ３２及びベルト３４を駆動し、第３関節軸２３に固定された第３関節従動プーリ３３に力を伝達する。つまり、第２関節駆動モータ２５はまた、第２関節駆動ギア３０、第２関節従動ギア３１、第３関節駆動プーリ３２、ベルト３４、第３関節従動プーリ３３を介して、アクチュエータトルクτ2を第３リンク１８に伝達し、第３関節軸２３を中心に第３リンク１８を屈曲させる。なお、第３関節駆動プーリ３２、第３関節従動プーリ３３、及びベルト３４が、各請求項に記載のプーリ機構の一例に相当し、これらと、第２関節駆動ギア３０及び第２関節従動ギア３１とが、各請求項に記載の第３リンク用駆動伝達機構の一例に相当する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態においては、ロボットハンド８が備える複数の指部１２，１２Ａのうち、いずれか１本の指部１２Ａの少なくとも１つのリンク１６を２つの小リンク３５，３６に分割し、それら２つの小リンク３５，３６を連結した構造としている。これら２つの小リンク３５，３６は、指部１２Ａの軸心線ＣＬまわりに互いに相対ねじり変位可能となっている。この結果、当該分割されたリンク１６を備えた指部１２Ａは、上記ねじり変位による自由度が１つ増えるので、前述したように把持対象物９に接近する把持方向と対象物９から離間する解放方向とに動作できるのみならず、対象物９に向かう角度を変えて対象物９への対向姿勢が変わるような動きが可能となる。このような動きを可能とするなじみ機構ＵＳを備えた指部１２Ａを少なくとも１本含むことにより、本実施形態のロボットハンド８は、対象物９に対し、従来構造よりも当該対象物９の形状に倣った柔軟な把持を行うことができる。なお、別途のアクチュエータを設けることで、例えば、対象物９の表面の曲面形状に合わせた角度で接近・離間したり、対象物９の表面に沿うように動かしたり、対象物９に対し斜めに体勢をひねった状態で接近・離間させる、等も可能となる。
【００４５】
また、この実施形態では特に、ツイスト機構３８のシャフト４２の回転に伴う２つの小リンク３５，３６の相対回転を、案内棒４５と案内板４３の案内溝４７によりガイドする。これにより、一方側の小リンク３５と他方側の小リンク３６とをより円滑に相対変位させ、当該２つの小リンク３５，３６を設けた指部１２Ａの、より滑らかな動きを実現することができる。
【００４６】
また、この実施形態では特に、ツイスト機構３８の上記案内溝４７により、シャフト４２の回転に伴う２つの小リンク３５，３６の相対回転方向の回転量を所定範囲内に制限する。これにより、一方側の小リンク３５と他方側の小リンク３６との相対変位をある一定範囲内にとどめ、無理な姿勢や不自然な動作を行わせないようにすることができる。この結果、さらに滑らかな動きを実現するとともに、耐久性や信頼性を向上することができる。
【００４７】
また、この実施形態では特に、ツイスト機構３８のねじりバネ４６が、シャフト４２の回転に伴い正回転方向に変位する２つの小リンク３５，３６を、逆回転方向へ変位させる復帰力を与える。これにより、２つの小リンク３５，３６が相対変位して対象物９の表面に接触した後、当該対象物９の形状に合わせた、受動的な安定把持動作を実現することができる。またこの受動的な動作により、指先の第３リンク１８から根元の第１リンク１６までの間で対象物９との接触面積が増加し、これによっても安定把持を行うことができる。また、把持した対象物９を解放したとき、復帰方向への強制的な駆動力を与えなくても、自然に相対変位前のもとの状態へ復帰させることができる。これらの結果、人間の手指に近い、違和感の少ない動きを確実に実現することができる。
【００４８】
また、本実施形態では特に、掌部１１側の第１リンク１６は、相対ねじり変位可能な２つの小リンク３５，３６で構成され、指部１２Ａの根元側からの大きな姿勢変化を行うことができる。また、第１リンク１６を、掌部１１に配置した第１関節駆動モータ２４からのアクチュエータトルクτ１により揺動（屈曲伸展）させる一方、第２リンク１７及び第３リンク１８を、第１リンクに配置した第２関節駆動モータ２５のアクチュエータトルクτ２により揺動（屈曲伸展）させる。これにより、第１リンク１６と、第２リンク１７及び第３リンク１８とを、互いに独立して揺動（屈曲伸展）させることができる。
【００４９】
また、第２関節駆動モータ２５を第２リンク１７側の第２小リンク３６に配置し、当該第２関節駆動モータ２５からのアクチュエータトルクτ２は、第２関節駆動ギア３０及び第２関節従動ギア３１により第２リンク１７に伝達される一方、第３関節駆動プーリ３２、ベルト３４、及び第３関節従動プーリ３３により第３リンク１８へも伝達される。第２リンク１７揺動用のアクチュエータと第３リンク１８揺動用のアクチュエータとを共通化することにより、それぞれ独立したアクチュエータにより駆動する場合に比べ、アクチュエータ駆動制御の負荷を減らすことができ、より高速に揺動（屈曲伸展）できる。このとき、上記の第３関節駆動ギア３０、第３関節従動ギア３１、第３関節駆動プーリ３２、ベルト３４、及び第３関節従動プーリ３３は、第２関節駆動モータ２５からのアクチュエータトルクτ２を第３リンク１８へ伝達することができる。これにより、第３リンク１８を、第２リンク１７の劣駆動の態様で円滑に駆動することができ、第２リンク１７の屈曲動作と連動した人間と似た自然な屈曲動作を実現することができる。
【００５０】
さらに、上記のように第２リンク１７及び第３リンク１８を駆動するためのアクチュエータを１個の第２関節駆動モータ２５に共通化するとともに、第１リンク１６を駆動するための第１関節駆動モータ２４を掌部１１に配置することにより、指部１２Ａに配置されるアクチュエータは、第２関節駆動モータ２５の１個のみとなる。この結果、指部１２Ａ全体の軽量化を図ることもできる。
【００５１】
また、この実施形態では、シャフト４２に第２関節駆動モータ２５へのケーブル部材４９を貫通させるための貫通孔４８を備えたことで、第２リンク１７側の第２小リンク３６に配置された第２関節駆動モータ２５のケーブル部材４９を、ロボットハンド８の外部に露出することなく、掌部１１に円滑に配設することができる。また、これにより、アクチュエータのパワーアンプを掌部１１に配置することができ、これによっても指部１２Ａの軽量化を図ることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、ロボットハンド８が備える３本の指部１２，１２Ａのうちの１本の指部１２Ａにおける第１リンク１６にだけ相対ねじり変位可能な構成を備えたが、これに限られない。例えば複数（もしくは全部）の指部１２に備えてもよいし、また第１リンク１６以外のリンク１７，１８に備えてもよい。
【００５３】
なお、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順に説明する。
【００５４】
（１−１）引っ張りバネを用いる場合
上記実施形態では、ツイスト機構３８における第２小リンク３６と第１小リンク３５の間の相対ねじり変位に対して逆の回転方向へ変位させる復帰力をねじりバネ４６により得ていたが、これに限られない。例えば、案内板４３と案内棒４５の間に掛け渡した引っ張りバネにより、上記復帰力を得る構成としてもよい。
【００５５】
図７において、本変形例のツイスト機構３８Ａは、上記実施形態におけるねじりバネ４６を備えておらず、その代わりに２つのつるまきバネ５１を備えている。これら２つのつるまきバネ５１は、それぞれ対応する案内棒４５の指先側（図中の手前側）の端部と、その初期位置である案内溝４７の端部との間に掛け渡され、常に案内棒４５をそれぞれの端部に引き寄せようとする付勢力を与えている。なお、つるまきバネ５１が、各請求項記載のばね部材の一例に相当するとともに復帰力付与部材の一例にも相当する。
【００５６】
本変形例においても、つるまきバネ５１の弾性による付勢力を利用して、受動的な安定把持動作や把持解放後のもとの状態への復帰を行うことができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
（１−２）永久磁石を用いる場合
また、永久磁石を用いて上記のツイスト機構における復帰力を得るようにしてもよい。図８において、本変形例のツイスト機構３８Ｂは、上記実施形態におけるねじりバネ４６を備えておらず、その代わりに、シャフト支持板４１及び案内板４３の互いに対向するそれぞれの面に永久磁石５２が設けられている。その際、シャフト支持板４１と案内板４３とが初期の相対回転位置にある状態で、それぞれ対向する一対の永久磁石５２どうしが互いに吸引力を作用するよう、各永久磁石５２の磁極（Ｎ極とＳ極）が配置されている。
【００５８】
これにより、対向する永久磁石５２どうしは、Ｎ極とＳ極、又は、Ｓ極とＮ極の組み合わせとなることから、常に、シャフト支持板４１と案内板４３とを初期の位置に戻そうとする力を与えている。なお、対向する永久磁石５２どうしで磁力が十分に影響し合えるよう、この例では、シャフト４２Ｂ及び案内棒４５Ｂが比較的短く形成され、シャフト支持板４１と案内板４３とが十分に近接するよう配置されている。また、ツイスト機構３８Ｂを構成するシャフト支持板４１、シャフト４２Ｂ、案内板４３、及び案内棒４５Ｂの各部材には、それぞれ非磁性材料で密度の低い例えばアルミ等を使用することが好ましい。なお、永久磁石５２が、各請求項に記載の復帰力付与部材の一例に相当する。
【００５９】
本変形例においては、一対の永久磁石５２，５２が互いに引き合う吸引力を利用して、受動的な安定把持動作や把持解放後のもとの状態への復帰を行うことができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、磁力を利用した非接触方式とすることにより、疲労や経年による耐久性の低下や劣化が生じるのを確実に防止することができ、部品交換も不要となる。
【００６０】
（１−３）ゴム部材を用いる場合
また、ゴム部材を用いて上記復帰力を得るようにしてもよい。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、本変形例のツイスト機構３８Ｃは、シャフト支持板４１と、シャフト４２と、ゴム部材収納体５３と、連結部材５４と、２つの押圧部材５５と、２つのゴム部材５６とを有している。シャフト支持板４１とシャフト４２は、それぞれ上記実施形態と同等に形成され、固定されている。ゴム部材収納体５３は、全体がシャフト支持板４１とほぼ同径の円柱形状に形成されており、シャフト４２が当該ゴム部材収納体５３の軸中心を貫通して回転自在に支持されている。
【００６１】
また、ゴム部材収納体５３には、その軸中心に対してそれぞれ同じ内周角となる２つの円弧状の深溝５７が形成されており、各深溝５７の内部にはほぼ同じ円弧形状で軸方向に長く形成されたゴム部材５６が収納されている。ゴム部材５６と深溝５７は、それぞれの組み合わせで対応する端部どうしの間に隙間が設けられており、それら隙間にそれぞれ平板形状の押圧部材５５が挿入されている。各押圧部材５５の指先側（図９（ａ）中の手前側、図９（ｂ）中の右側）の端部がそれぞれゴム部材収納体５３の端部から突出し、平板形状の連結部材５４を介してシャフト４２の自由端に固定されている。そして、本変形例のツイスト機構３８Ｃを第１リンク１６の内部に備える場合には、シャフト支持板４１を（シャフト４２及び押圧部材５５とともに）を第１小リンク３５に固定し、ゴム部材収納体５３を第２小リンク３６に固定する。なお、ゴム部材５６が、各請求項に記載の復帰力付与部材の一例に相当する。
【００６２】
シャフト４２とともに連結部材５４及び２つの押圧部材５５がシャフト４２の回転軸まわりに回転した際には、２つの押圧部材５５がそれぞれ深溝５７内で各ゴム部材５６を当該回転方向に押圧圧縮する。この際、各ゴム部材５３の復元力がそれぞれ逆の回転方向に変位させるようとする付勢力を各押圧部材５５、連結部材５４、シャフト４２、及びシャフト支持板４１に与える。なお、押圧圧縮された各ゴム部材５６は、図９（ｂ）中の破線で示すように回転軸方向に沿って伸びるよう弾性変形するが、この弾性変形量はゴム部材５６の材料のポアソン比で決定される。
【００６３】
以上説明したように、本変形例においては、ゴム部材５６の弾性変形後の復元力を利用して、受動的な安定把持動作や把持解放後のもとの状態への復帰を行うことができ、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。またゴム部材５６は弾性のみならず粘性も備えるため、２つの小リンク３５，３６の相対回転に対する、ある程度のガイド機能や回転量規制機能を果たすこともできる。この場合、上記実施形態における案内棒４５や案内溝４７を省略することも可能である。なお、上記ゴム部材５６は、同様に弾性変形が可能な樹脂部材で代用することもできる。
【００６４】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、ばね部材により補助トルクを付与することにより、どのような姿勢でも対象物を包み込むように把持可能とするものである。
【００６５】
本実施形態に係るロボットハンド１０８を備えたロボット装置１及びロボット本体２の構成については、前述の第１実施形態（図１）と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
図１０において、ロボットハンド１０８は、掌部１１１と、この掌部１１１に根元が連結された３本の指部１１２とを有している。各指部１１２は、それぞれヒンジで構成する２つの第２関節１１４、第３関節１１５を介して３つのリンク１１６、１１７、１１８を直列に連結しており、さらに根元側のリンク１１６が第１関節１１３と連結し、各指部１１２は一平面上で揺動するような屈曲伸展動作が可能となっている。３本の指部１１２がお互いに近接するように屈曲することで、ロボットハンド１０８は対象物９を３つのリンク１１６，１１７，１１８及び３本の指部１１２の腹で把持することができる。そして、本実施形態のロボットハンド１０８は、上記３本の指部１１２のうちの隣接する２関節を１つの電動機で連動駆動させる劣駆動機構を備えている。
【００６７】
次に図１１を用いて、上述した劣駆動機構を備える指部１１２の全体の内部構造を説明する。なお、図１１では、中空構造である掌部１１１の一部、及び各リンク１１６、１１７、１１８の外殻を示す。壁部等については、図示を適宜省略して示している。
【００６８】
図１１において、第１リンク１１６の根元は掌部１１１の縁部に設けられた第１関節軸１１３１に固定されており、第１関節軸１１３１と第１モータ１１９（アクチュエータ）の出力軸とがカップリング１２１Ａで連結されている。第１関節軸１１３１は、掌部１１１に設けられた軸受１２６Ａにより回転自在に支持されている。このような構成により、第１モータ１１９の発生するトルクによって、指部１１２全体が掌部１１１に対し第１関節１１３で揺動（屈曲伸展）される。
【００６９】
第１リンク１１６の指先側には、第２モータ１２０（アクチュエータ）が設置されている。この第２モータ１２０の出力軸と第２関節軸１１４１とがカップリング１２１Ｂで連結されている。第２関節軸１１４１は、第２リンク１１７の根元に設けられた軸受１２６Ｅと第１リンク１１６に設けられた軸受１２６Ｂで回転自在に支持されている。また、駆動プーリ１２２は第２関節軸１１４１に固定され、駆動プーリ１２２と第２関節軸１１４１は回転角度で一致する。
【００７０】
第２リンク１１７の指先側には、第３リンク１１８が連結されている。第３リンク１１８の根元は、第３関節軸１１５１に固定されている。第３関節軸１１５１は、第２リンク１１７の指先側に設けられた軸受１２６Ｄにより回転自在に支持されている。第３関節軸１１５１には従動プーリ１２３が設けられている。駆動プーリ１２２と従動プーリ１２３との間にはベルト１２４が掛け渡されており、駆動プーリ１２２のトルクがベルト１２４を介して従動プーリ１２３に伝達される。ベルト１２４には、第２リンク１１７の中間部に設けられたアイドルプーリ１２５も接触している。このアイドルプーリ１２５は、ベルト１２４の張力を調整する役割を果たす。なお、駆動プーリ１２２、従動プーリ１２３、及びベルト１２４が、特許請求の範囲に記載のトルク伝達機構の一例に相当する。
【００７１】
第２関節１１４における第１リンク１１６と第２リンク１１７が重なり合う箇所には、第１リンク１１６に対して第２リンク１１７の姿勢を制限するストッパ１２８が設けられている。このストッパ１２８は、第１リンク１１６に設けられたピン１２８Ａと、第２リンク１１７に設けられた案内溝１２８Ｂとで構成されている。また、第３関節１１５における第２リンク１１７と第３リンク１１８が重なり合う箇所には、第２リンク１１７に対して第３リンク１１８の姿勢を制限するストッパ１２９が設けられている。このストッパ１２９は、第２リンク１１７に設けられたピン１２９Ａと、第３リンク１１８に設けられた案内溝１２９Ｂとで構成されている。
【００７２】
ストッパ１２９の構成の一例を図１２及び図１３を参照して説明する。これら図１２及び図１３において、ピン１２９Ａは、第２リンク１１７と第３リンク１１８が重なり合う箇所において、第２リンク１１７の内側に立設されている。案内溝１２９Ｂは、第３リンク１１８と第２リンク１１７とが重なり合う箇所で、第３関節軸１１５１を中心として外周に平行するように第３リンク１１８に設けられており、挿通されたピン１２９Ａの動作範囲を規制可能に構成されている。すなわち、図１２に示すように、ストッパ１２９は、第２リンク１１７の軸線と第３リンク１１８の軸線とが第３関節軸１１５１を中心に１８０度以上に伸展しないように、且つ、図１３に示すように、第２リンク１１７の軸線と第３リンク１１８の軸線とが第３関節軸１１５１を中心に鋭角（例えば９０度以下）に屈曲しないように、第２リンク１１７に対する第３リンク１１８の姿勢を制限する。なお、ストッパ１２８も上記ストッパ１２９と同様の構成となっている。
【００７３】
図１１に戻り、第２関節軸１１４１周りには、コイル状のねじりばね１２７が設けられている。図示は省略するが、このねじりばね１２７の一方側の端部は第１リンク１１６に固定され、他方側の端部は第２リンク１１７に固定されている。これにより、ねじりばね１２７は、把持動作の際には、第２関節１１４を駆動するのに必要な駆動トルクが第３関節１１５を駆動するのに必要な駆動トルクよりも小さくなるように、把持解除動作の際には、第２関節１１４を駆動するのに必要な駆動トルクが第３関節１１５を駆動するのに必要な駆動トルクよりも大きくなるように、第２関節１１４に補助トルクを付与する。
【００７４】
ねじりばね１２７の構成の一例を説明する（図１４）。なお、図１４ではストッパ１２８の図示を省略している。図１４において、ねじりばね１２７は第２関節軸１１４１周りに挿入されている。ねじりばね１２７の自由端の１つは、第１リンク１１６内部に設けられたピン１３５Ａに固定され、ねじりばね１２７のもう１つの自由端は、第２リンク１１７内部に設けられたピン１３５Ｂに固定される。ピン１３５Ａ，１３５Ｂは、第２モータ１２０に電源が入っていない自然状態において、第２リンク１１７が第１リンク１１６に対して例えば９０度屈曲した状態になるように配置されている。なお、ねじりばね１２７が、特許請求の範囲に記載の駆動トルク調整部材の一例に相当すると共に、第２ばね部材の一例にも相当する。
【００７５】
次に、図１１を参照しつつ、本実施形態に係るロボットハンド１０８の指部１１２の動作について説明する。モータ１１９は第１関節軸１１３１を駆動し、第１リンク１１６を姿勢制御し、モータ１２０は第２関節軸１１４１と第３関節軸１１５１を駆動する。モータ１２０と第２関節軸１１４１、第３関節軸１１５１は劣駆動機構なので、モータ１２０は第３関節軸１１５１を任意に角度制御できない。劣駆動機構とは、制御対象の自由度よりもアクチュエータ自由度が少ない機構である。この出力自由度よりも入力自由度が少ない点が、なじみ把持（物体形状に倣うように把持する）に有利である。本実施形態では、モータ１個に対して、関節軸２個である。物体把持過程において、まず第１リンク１１６が把持対象物９に近づくように、モータ１１９は第１リンク１１６を姿勢制御する。第１リンクが予め決められた姿勢に制御された後、第２リンク１１７と第３リンク１１８が把持対象物９に接触するように、モータ１２０は第２リンク１１７と第３リンクを駆動する。本実施形態の劣駆動機構（モータ１２０が第２リンク１１７と第３リンク１１８を駆動する）を詳細に説明する。駆動プーリ１２２と従動プーリ１２３とベルト１２４の間に摩擦があり、摩擦を越えるようなモータトルクが発生したときには、第３関節軸１１５１周りに第３リンク１１８が回転する。これを自転動作と呼ぶことにする。摩擦よりも小さいモータトルクが発生したときには、第２関節軸１１４１周りに第２リンク１１７と第３リンク１１８とベルト１２４と駆動プーリ１２２と従動プーリ１２３が一体となって回転する。これを公転動作と呼ぶことにする。自転動作と公転動作により、１つのモータで２つの関節を駆動できる。第２モータ１２０が速度制御され、第２モータ１２０の出力軸が図１１中右側から見て時計回り（図１１中指先側紙面奥行き方向）に回転すると、カップリング１２１Ｂを介して、第２関節軸１１４１及び駆動プーリ１２２が同時計回りに回転する。第２リンク１１７が把持対象物９に接触するまで公転動作を続行し、第２リンク１１７が把持対象物９と接触するとモータ速度偏差が大きくなるので、速度偏差を小さくなるように摩擦を越えるトルクが発生し自転動作に切り替わる。つまり第２リンク１１７が把持対象物９と接触した後、第３リンク１１８が対象物に向かって屈曲する。一連の動作（自転動作と公転動作）により、本発明の指部１１２は、物体形状に倣うように把持対象物９を把持する。
【００７６】
ハンドで安定して把持対象物９を把持するには、各リンク（第２リンク１１７と第３リンク１１８）が動き出す順番が重要であり、屈曲動作中の順番は第２リンク１１７の後に第３リンク１１８、伸展動作中の順番は第３リンク１１８の後に第２リンク１１７である。この動作を確実に行うためねじりばね１２７とストッパ１２９を設けた。なお、第３リンク１１８の伸展途中で第２リンク１１７が伸展を開始しても良い。
【００７７】
まず、ねじりばね１２７を第２関節軸１４１周りに設けた理由を説明する。ねじりばね１２７は、屈曲動作時に少ないトルクで第２リンク１１７の後、第３リンク１１８が動き出すように働き、伸展動作時に大きなトルクを与えない限り、第３リンク１１８の後に、第２リンク１１７が動き出すように働く。このねじりばね１２７の追加で、どのような姿勢でも所望の屈曲伸展動作を実現できる。ストッパ１２９は、伸展動作に必要な部品であり、ねじりばねを追加しストッパ１２９が無ければ第３リンク１１８のみが働き、第２リンクが動けない。つまり、ストッパ１２９が無ければ、所望の伸展動作を実現できない。さらに、ストッパ１２８は、第２リンク１１７が伸展動作を続けた際に、第２関節軸１１４１を中心に第２リンク１１７と第１リンク１１６との角度がある設定した角度（例えば１８０度）以上とならないように規制する。
【００７８】
次に、第２モータ１２０を駆動する際の初期姿勢制御方法について説明する。ねじりばね１２７の付勢力により、第２モータ１２０の電源が入っていない場合でブレーキがかかっていない場合には、第２リンク１１７は屈曲姿勢（把持方向の姿勢）になっている。すなわち、第２リンク１１７の初期状態は、ねじりばね１２７の影響で屈曲姿勢である。しかし、物体を把持する場合には、第２リンク１１７と第３リンク１１８が伸展姿勢であることが望ましい。そこで、ＰＣ３から、第２モータ１２０に図１１中右側から見て反時計回り（図１１中指先側紙面手前方向）に回転するよう電圧指令を与え、ねじりばね１２７の付勢力に対抗するトルクを発生させて第２リンク１１７の伸展動作を実行する。このとき、第３リンク１１８はストッパ１２９によって伸展動作が止まり、さらに、第２リンク１１７はストッパ１２８によって伸展動作が止まる。この第１リンク１１６、第２リンク１１７、第３リンク１１８を直列に伸展させた状態を初期姿勢とし、第２モータ１２０の初期角度０度として、ＰＣ３のメモリに記憶しておく。また、電源投入前の角度とストッパ１２８により拘束されたときの角度差（回転角度）もＰＣ３に記憶しておく。角度差０は、電源投入後、初期姿勢に戻すために利用し、角度差を目標角度指令として与えることで容易に初期姿勢を保つことができる。
【００７９】
以上説明した第２実施形態に係るロボットハンド１０８によれば、指部１１２に、トルク伝達機構としての駆動プーリ１２２、従動プーリ１２３、及びベルト１２４と、ねじりばね１２７とを有するなじみ機構ＵＳを設け、把持動作の際には、第３関節１１５よりも第２関節１１４が先に屈曲駆動し、把持解除動作の際には、第２関節１１４よりも第３関節１１５が先に伸展駆動する。第２リンク１１７および第３リンク１１８の自重を保持できる程度のねじりばね１２７を選定することにより、どのような姿勢においても、指部１１２で把持対象物９の形状に倣った柔軟な把持ができる。また、どのような姿勢においても第２モータ１２０の回転方向のみで屈曲と伸展を切換えることができる。さらに、モータが１つだけであり、且つ、力の伝達部品が少ないので、指部全体を軽量化でき、指の高速動作も可能である。
【００８０】
また、本実施形態では特に、指部１１２に、第２リンク１１７に対して第３リンク１１８の姿勢を制限するストッパ１２９を設ける。これにより、把持解除動作を実行する際には、まず第３リンク１１８が伸展を開始し、所定の角度で第３リンク１１８の動作を停止させて、その後に第２リンク１１７を伸展させることができる。すなわち、第３リンク１１８の伸展後に第２リンク１１７の伸展動作を確実に開始できる。
【００８１】
なお、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順に説明する。
【００８２】
（２−１）第２モータをリンク内に配置する場合
上記第２実施形態では、第２モータ１２０の出力軸と第２関節軸１１４１が一致するように第２リンク１１６の外部に配置していたが、第２モータ１２０は、他の指部１１２と干渉しないように配置したほうが好ましい。したがって、第２モータ１２０を第１リンク１１６の内部に配置してもよい。本変形例について、図１５を参照しつつ説明する。但し、第２モータ１２０の配置に関係するもののみを説明する。
【００８３】
図１５において、本変形例の第２モータ１２０は、第１リンク１１６の内部に固定されている。第２モータ１２０の出力軸１３１は、第１リンク１１６の外殻に配置した軸受１３２Ａで支持されており、この出力軸１３１には歯車１３０Ａが連結されている。第２関節軸１１４１には、駆動プーリ１２２と並列に歯車１３０Ｃが連結されている。これら歯車１３０Ａ及び歯車１３０Ｃと噛み合うように、歯車１３０Ｂ（アイドルギア）が第１リンク１１６内部に配置されている。歯車１３０Ｂと連結するアイドルギア軸１３３は、第１リンク１１６の外殻に配置した軸受１３２Ｂで支持されている。その他の構成については上記第２実施形態と同様である。
【００８４】
次に、動作を説明する。第２モータ１２０の出力軸１３１が図１５中右側から見て時計回り（図１５中指先側紙面奥行き方向）に回転すると、歯車１３０Ａは同様に時計回りに回転し、歯車１３０Ａと噛み合う歯車１３０Ｂは反時計回りに回転する。歯車１３０Ｂと噛み合う歯車１３０Ｃは時計回りに回転する。これにより、歯車１３０Ｃと連結された第２関節軸１１４１も時計回りに回転する。その後は前述の第２実施形態と同様であり、第２リンク１１７及び第３リンク１１８の順で紙面奥行き方向に屈曲し、把持対象物９を把持する動作になる。また、第２モータ１２０が図１５中右側から見て反時計回り（図１５中指先側紙面手前方向）に回転すると、上記と同様にして第２関節軸１１４１は歯車１３０Ｃと共に反時計回りに回転する。これにより、第３リンク１１８及び第２リンク１１７の順で紙面手前方向に伸展する。
【００８５】
本変形例によっても、上記第２実施形態と同様の効果を得る。また、カップリング１２１Ｂを設けなくてよい分、図１５に示すように、ねじりばね１２７を第２関節軸１１４１の両端に設置可能となるので、補助トルクを増大できる。なお、本変形例では第２モータ１２０の回転方向と第２関節１１４及び第３関節１１５の回転方向を同じにするために、歯車１３０Ｂを設けたが、回転方向を一致させなくてもよければ歯車１３０Ｂを除いてもよい。この場合、さらなる軽量化を図ることができる。
【００８６】
（２−２）第２モータとウォームギアをリンク内に配置する場合
本変形例は、上記変形例（２−１）の構成において、平歯車の代わりにウォームギアを用いた例である。本変形例について、図１６を参照しつつ説明する。
【００８７】
図１６において、第２モータ１２０は軸方向がリンク長手方向に沿うように第１リンク１１６の内部に配置されている。第２モータ１２０の出力軸１３１はウォーム１３４に連結され、このウォーム１３４は、第１リンク１１６内部に設置された軸受１３６Ａ，１３６Ｂにより支持されている。ウォーム１３４に噛み合うように歯車１３０Ａが配置され、歯車１３０Ａ及び歯車１３０Ｃと噛み合うように歯車１３０Ｂが第１リンク１１６内部に配置されている。歯車１３０Ｃは、上記変形例（２−１）で説明したものと同様に、駆動プーリ１２２と並列に第２関節軸１１４１に連結されている。
【００８８】
次に、動作を説明する。第２モータ１２０の駆動によりウォーム１３４が図１６中上側から見て反時計周りに回転すると、歯車１３０Ａは反時計回り、歯車１３０Ｂは時計回り、歯車１３０Ｃは反時計回りに回転する。これにより、第２関節軸１１４１が歯車１３０Ｃと同様に反時計回りに回転すると、第２リンク１１７及び第３リンク１１８が屈曲する。反対にウォーム１３４が図１６中上側から見て時計回りに回転すると、第２リンク１１７及び第３リンク１１８が伸展する。
【００８９】
本変形例によっても、上記第２実施形態と同様の効果を得る。またウォーム１３４を用いることにより、第２リンク１１７、第３リンク１１８の姿勢を保つための第２モータ１２０の消費電力を節減できる効果もある。
【００９０】
（２−３）引っ張りばねで補助トルクを付与する場合
上記第２実施形態では、第２関節１１４にねじりばね１２７で補助トルクを付与するようにしたが、ねじりばね１２７の代わりに引っ張りばねを使用してもよい。本変形例について、図１７を参照しつつ説明する。
【００９１】
図１７において、第１リンク１１６内部に設けられたピン１３５Ａに、第１ワイヤ１３８Ａの一端側が固定されており、この第１ワイヤ１３８Ａの他端側は、コイル状の引っ張りばね１３７の端部に連結されている。引っ張りばね１３７のもう一方の端部は、第２ワイヤ１３８Ｂに連結されており、その第２ワイヤ１３８Ｂは第２リンク１１７内部に設けられたピン１３５Ｂに固定されている。第１ワイヤ１３８Ａの一部は、第２関節軸１１４１に回転自由に支持されたプーリ１３９に接触した状態である。このプーリ１３９は、駆動プーリ１２２と並列に設置されている。この場合も、第２モータ１２０に電源が入っていない自然状態の姿勢は、第２リンク１１７が第１リンク１１６に対して例えば９０度屈曲した状態になるようにピン１３５Ａ，１３５Ｂを配置する。本変形例によっても、上記第２実施形態と同様の効果を得る。なお、引っ張りばね１３７が、特許請求の範囲に記載の駆動トルク調整部材の一例に相当すると共に、第２ばね部材の一例にも相当する。
【００９２】
（２−４）２つのリンクからなる指部を有する場合
上記第２実施形態では、各指部１１２が、それぞれ３つのリンク１１６，１１７，１１８から構成される場合を一例として説明したが、２つのリンクからなる指部に対してなじみ機構ＵＳを設けてもよい。本変形例について、図１８乃至図２１を参照しつつ説明する。
【００９３】
図１８において、ロボットハンド１０８は、親指に対応する指部２１２が、第２関節２１４を介して２つのリンク２１６，２１７を直列に連結し、掌側のリンク２１６が第１関節２１３を介して掌部１１１と連結した構成となっている。他の２本の指部１１２の構成は、上記第２実施形態と同様である。指部２１２は、他の指部１１２の揺動面に対し斜めとなる一平面上で屈曲動作が可能となっている。これら３本の指部１１２，２１２がお互いに近接するように屈曲することで、ロボットハンド１０８は対象物９を把持することができる。
【００９４】
図１９において、掌部１１１の縁部において、第１モータ２１９（アクチュエータ）の出力軸と第１関節軸２１３１とがカップリング２２１で連結されている。第１関節軸２１３１は、掌部１１１に設けられた軸受２２６Ａと第１リンク２１６に設けられた軸受２２６Ｃにより回転自在に支持されている。このような構成により、第１モータ２１９の発生するトルクによって、指部２１２全体が掌部１１１に対し第１関節２１３で屈曲される。
【００９５】
第１モータ２１９で第１関節軸２１３１と第２関節軸２１４１をそれぞれ駆動する原理は、図１１の第２モータ１２０が第２関節軸１１４１と第３関節軸１１５１をそれぞれ駆動する原理と同様である。
【００９６】
第１リンク２１６の指先側には、第２リンク２１７が連結されている。第２リンク２１７の根元は、第２関節軸２１４１に固定されている。この第２関節軸２１４１は、第１リンク２１６の指先側に設けられた軸受２２６Ｂにより回転自在に支持されている。第２関節軸２１４１には従動プーリ２２３が設けられている。駆動プーリ２２２と従動プーリ２２３との間にはベルト２２４が掛け渡されており、駆動プーリ２２２のトルクがベルト２２４を介して従動プーリ２２３に伝達される。なお、駆動プーリ２２２、従動プーリ２２３、及びベルト２２４が、特許請求の範囲に記載のトルク伝達機構の一例に相当する。
【００９７】
第１関節軸２１３１周りには、その両端部にコイル状のねじりばね２２７が設けられている。各ねじりばね２２７は、その一方側の端部が掌部１１１に固定され、他方側の端部が第１リンク２１６に固定されている。ねじりばね２２７は、ハンド１０８がどのような姿勢でも、屈曲動作時に第１関節軸２１３１の後に第２関節軸２１４１が駆動され、伸展動作時に第２関節軸２１４１の後に第１関節軸２１３１が駆動されるように作用する。ねじりばね２２７は第１関節２１３に補助トルクを付与する。
【００９８】
第１関節２１３には、掌部１１１に対して第１リンク２１６の姿勢を制限するストッパ２２８が設けられている。このストッパ２２８は、掌部１１１と第１リンク２１６とが第１関節軸２１３１を中心に例えば１８０度以上に伸展しないように、姿勢を制限する。なお、第１リンク２１６の屈曲動作時には、第１リンク２１６が掌部１１１の端面１１１１に当接することによって、掌部１１１と第１リンク２１６とが鋭角（例えば９０度以下）に屈曲しないように、姿勢が制限される。第２関節２１４における第１リンク２１６と第２リンク２１７が重なり合う箇所には、第１リンク２１６に対して第２リンク２１７の姿勢を制限するストッパ２２９が設けられている。このストッパ２２９は、第１リンク２１６と第２リンク２１７とが第２関節軸２１４１を中心に１８０度以上に伸展しないように、且つ、鋭角（例えば９０度以下）に屈曲しないように、姿勢を制限する。また、ストッパ２２９は、伸展動作時に第２関節軸２１４１の後、確実に第１関節軸２１３１を駆動するように作用する。これらストッパ２２８，２２９の構成は、前述のストッパ１２８，１２９と同様である。
【００９９】
このように、本変形例では、指部２１２に、トルク伝達機構としての駆動プーリ２２２、従動プーリ２２３、及びベルト２２４と、ねじりばね２２７とを有するなじみ機構ＵＳを設け、第1関節２１３を駆動するために必要な駆動トルクを調整することによって、指部２１２で把持対象物を包み込むように把持することを可能としている。
【０１００】
次に、指部２１２の他の構成例について図２０及び図２１を用いて説明する。図２０に示す例では、ロボットハンド１０８の親指に対応する指部２１２は、２つのリンク２１６、２１７を連結した構成であるが、図１９に示す例と異なり、掌側の第１リンク２１６は第１関節２１３を介して他の２本の指部１１２の揺動平面に対し略直角となる平面上で屈曲し、第２リンク２１７は第２関節２１４を介して指部１１２の揺動平面に平行な平面上で屈曲動作が可能となっている。
【０１０１】
第１モータ２１９の出力軸とカップリング２２１で連結された第１関節軸２１３１には、傘歯車２３０が設けられている。この傘歯車２３０は同じく傘歯車状の駆動プーリ２２２と噛合している。この駆動プーリ２２２と、第２関節軸２１４１に設けられた従動プーリ２２３との間にはベルト２２４が掛け渡されており、駆動プーリ２２２のトルクがベルト２２４を介して従動プーリ２２３に伝達される。なお、第１関節軸２１３１周りにコイル状のねじりばね２２７が設けられている点、及び、第１関節軸２１３及び第２関節軸２１４にストッパ２２８，２２９が設けられている点は、図１９に示す構成と同様である。
【０１０２】
次に、指部２１２の動作について図２１も参照しつつ説明する。なお、図２１（ａ）及び（ｂ）は、ロボットハンド１０８を手首方向（図２０中下側）から見た図であり、図２１（ｃ）は、側面方向（図２０中右側）から見た図である。第１モータ２１９の出力軸が図２０中下側から見て時計回り（図２１中時計回り）に回転すると、カップリング２２１を介して、第１関節軸２１３１及び傘歯車２３０が同時計回りに回転する。これにより、第１リンク２１６は第１関節軸２１３１と共に回転し、図２１（ａ）に示す状態から、第１リンク２１６が把持対象物９側（図２０中紙面手前側）へ屈曲する。屈曲動作により、掌部１１１と第１リンク２１６とが例えば９０度となると、図２１（ｂ）に示すように、第１リンク２１６が掌部１１１の端面１１１１に当接することによって、第１リンク２１６の屈曲動作が止まる。さらに、第１モータ２１９の出力軸が時計回りに回転すると、第１モータ２１９のトルクが傘歯車２３０から駆動プーリ２２２及びベルト２２４を介して従動プーリ２２３に伝達され、第２関節軸２１４１が時計回りに回転し、図２１（ｃ）に示すように、第２リンク２１７が把持対象物９と接触するまで屈曲する。このようにして、指部２１２は第１リンク２１６の後に第２リンク２１７を把持対象物９に接触させるので、把持対象物９になじむ動作を実行したことになる。
【０１０３】
以上説明した変形例によっても、上記第２実施形態と同様の効果を得る。
【０１０４】
（２−５）指部の内転・外転動作を可能な構成とする場合
上記第２実施形態では、指部同士を近づける内転動作及び指部同士を遠ざける外転動作については考慮しなかったが、把持対象物の形状により倣った柔軟な把持を可能とするために、内転・外転動作を可能な構成としてもよい。本変形例について、図２２乃至図２９を参照しつつ説明する。
【０１０５】
図２２において、ロボットハンド３００は、掌部３１１と、この掌部３１１に根元が連結された３本の指部３１２，３１３，３１４とを有している。指部３１２を一例として説明すると、指部３１２は４つのリンク３０１，３０２，３０３，３０４からなり、隣り合うリンクが連結されている。根元リンク３０１は歯車３０５と連結し、この歯車３０５は歯車３０６と噛み合っている。これにより、根元リンク３０１は、歯車３０６の駆動モータ３０７によって掌部３１１と平行な平面上を揺動する。同様に、指部３１３の根元リンク３１５に連結した歯車３０９は、歯車３０８を介して歯車３０６と噛み合っている。これにより、根元リンク３１５は、駆動モータ３０７によって掌部３１１と平行な平面上を揺動する。歯車３０８は、歯車３０５と歯車３０９の回転方向が反対となるように（例えば歯車３０５が時計回りに回転した際に歯車３０９が反時計回りに回転するように）、設けられている。指部３１４は、根元リンク３１６と連結した駆動モータ３１０により、掌部３１１と平行な平面上を揺動する。
【０１０６】
このような構成とすることで、１つの駆動モータ３０７で２本の指部３１２，３１３の内転・外転動作を実現できる。したがって、各指部に駆動モータをそれぞれ設ける場合に比べ、モータの個数を減らすことができ、コスト削減となる。
【０１０７】
次に、図２３を用いて掌部３１１の構造を説明する。図２３において、根元リンク３０１は、掌部３１１と甲部３１７の間に配置されており、上記駆動モータ３０７，３１０は甲部３１７に設置されている。掌部３１１と甲部３１７とは、スペーサ３５０を挟んで複数のボルト３１８によって固定されている。駆動モータ３０７の出力軸はシャフト３２０に連結し、このシャフト３２０は、掌部３１１の内部に設けられたベアリング３１９と、甲部３１７の内部に設けられたベアリング３２１によって支持されている。一方、根元リンク３０１に連結されたシャフト３２２も、ベアリング３１９とベアリング３２１によって支持されている。そして、シャフト３２０に連結された歯車３０６と、シャフト３２２に連結された歯車３０５とが噛合している。
【０１０８】
このように、駆動モータ３０７，３１０を甲部３１７側に配置することで、モータ交換を容易に行うことができる。
【０１０９】
次に、図２４を用いて指部の内部の概略構造について説明する。なお、指部３１３，３１４は指部３１２と同様の構成であるため、ここでは指部３１２についてのみ説明する。根元リンク３０１の内部にモータ３３０（アクチュエータ）が配置されており、このモータ３３０の出力軸は傘歯車３２３と連結している。傘歯車３２３は、第１関節プーリ３２５と同軸上の傘歯車３２４と噛み合っている。第１関節プーリ３２５の駆動力を第２関節プーリ３２７に伝達するため、ベルト３２６がプーリ３２５，３２７に掛け渡されており、同様に、第２関節プーリ３２７の駆動力を第３関節プーリ３２９に伝達するため、ベルト３２８がプーリ３２７，３２９に掛け渡されている。モータ３３０の回転トルクが、各リンクを屈曲・伸展させる力として働く。
【０１１０】
詳細な説明は省略するが、ここでは指部３１２の第１関節３３１及び第２関節３３２にねじりばね（図示省略）が設けられている。これにより、ねじりばねは、把持動作の際には、第１関節３３１を駆動するのに必要な駆動トルクが第２関節３３２及び第３関節３３３を駆動するのに必要な駆動トルクよりも小さくなるように、且つ、第２関節３３２を駆動するのに必要な駆動トルクが第３関節３３３を駆動するのに必要な駆動トルクよりも小さくなるように、また把持解除動作の際には、第１関節３３１を駆動するのに必要な駆動トルクが第２関節３３２及び第３関節３３３を駆動するのに必要な駆動トルクよりも大きくなるように、且つ、第２関節３３２を駆動するのに必要な駆動トルクが第３関節３３３を駆動するのに必要な駆動トルクよりも大きくなるように、第１関節３３１及び第２関節３３２に補助トルクを付与する。
【０１１１】
また、図示は省略するが、リンク３０１，３０２の間、リンク３０２，３０３の間、リンク３０３，３０４の間には、前述の第２実施形態と同様のストッパが設けられている。
【０１１２】
このように、本変形例によれば、トルク伝達機構としてのプーリ３２５，３２７，３２９、及びベルト３２６，３２８と、ねじりばねとを有するなじみ機構ＵＳを設け、ねじりばねは関節３３１，３３２，３３３を駆動するのに必要な駆動トルクを調整する。これにより、把持動作の際には、第１関節３３１、第２関節３３２、第３関節３３３の順に屈曲駆動し、把持解除動作の際には、第３関節３３３、第２関節３３２、第１関節３３１の順に伸展駆動する。ねじりばねにより、どのような姿勢においても、指部３１２で把持対象物を包み込むように把持することが可能である。
【０１１３】
次に、図２５乃至図２８を用いてロボットハンド３００の動作を説明する。図２５及び図２６には、ロボットハンド３００で比較的大きな把持対象物９を把持した状態を示している。この場合の把持対象物９のイメージは、例えば空き缶である。把持対象物９の側面を３本の指部３１２，３１３，３１４で把持する際に、各指部は内転・外転動作をせず、まず、第１リンクが掌の一部に接触し、動作完了した後、第２リンクが缶と接触し、さらに第３リンクが缶の別の箇所で接触し、把持動作を完了する。その結果、缶の形状になじむように把持している。
【０１１４】
図２７及び図２８には、ロボットハンド３００で比較的小さな把持対象物９を把持した状態を示している。この例では、把持対象物９は直方体形状の物体であり、これを２本の指部３１２，３１４で把持している。この際、指部３１２，３１４の第１リンクが掌の一部に接触し、動作完了後、第２リンクが把持対象物９と接触することなく、第３リンクが把持対象物９と接触し把持動作を完了する。
【０１１５】
なお、上記では、把持対象物９を指部３１２，３１４で把持した場合を一例として示したが、指部３１３，３１４で把持してもよいし、指部３１２，３１３を互いの角度が１８０度となるように外転させてこれら指部３１２，３１３で把持してもよい。
【０１１６】
以上説明した本変形例によれば、前述の第２実施形態等と同様に、どのような姿勢においても、指部３１２，３１３，３１４で把持対象物９を包み込むように把持することが可能である。その結果、ロボットハンド３００は、把持対象物９に対し、当該対象物９の形状に倣った柔軟な把持を行うことができる。また、１つのモータで３つの関節を駆動するので、前述の第２実施形態よりもさらに指部を軽量化し、コストを低減できる。
【０１１７】
次に、ロボットハンド３００の他の構成例について図２９を用いて説明する。上記変形例では、指部を揺動（屈曲伸展）させるモータ３３０を根元リンク３０１に内蔵させていたが、指部３１２の軽量化のためには、モータ３３０を指部の外部に配置したほうが良い。図２９において、甲部３１７に設置したモータ３３０はシャフト３３２と連結しており、このシャフト３３２の軸上には根元リンク３０１内にウォーム３３１が連結されている。根元リンク３０１の内部には、ウォームホイール３３３が、ウォーム３３１と噛み合うように配置されている。また、ウォームホイール３３１の回転を第１関節プーリ３２５に伝達するため、中間に歯車３３４が配置されている。歯車３３４は、第１関節プーリ３２５と同軸となるように配置された歯車３３５と噛み合っている。これにより、甲部のモータ３３０で第１リンク３０２、第２リンク３０３、第３リンク３０４を揺動（屈曲伸展）できる。モータ３３０のトルクと歯車３０５のトルクが干渉しないように、歯車３０５内部にベアリング（図示省略）が設けられると共に、歯車３０５と根元リンク３０１とは連結されている。その他の第１リンク、第２リンク、第３リンクを駆動する構成は、前述の図２４と同様である。
【０１１８】
（２−６）その他
上述した第１モータと第２モータは、モータだけでなく減速機を結合した構成でもよい。その場合、出力トルクが大きくなる。また、ベルトは、ワイヤの芯線に細線（金属もしくはナイロン製）を巻いたものを使用してもよく、このワイヤを駆動プーリ、従動プーリ及びアイドルプーリを経由し、ワイヤ端同士を金属で繋ぎとめて一周させても上記に示した動作を実現でき、この場合、駆動プーリ、従動プーリ、アイドルプーリは樹脂材料を使えば、駆動伝達系が軽量になる。
【０１１９】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態は、なじみ機構が有する関節拘束機構によって指先側の関節軸の駆動を拘束することで関節を駆動するのに必要な駆動トルクの調整を行い、指で対象物を包み込むように把持可能とするものである。
【０１２０】
本実施形態に係るロボットハンドを備えたロボット装置１及びロボット本体２の構成については、前述の第１実施形態（図１）と同様であり、また本実施形態に係るロボットハンドの構成については、前述の第２実施形態（図１０）と同様であるので、説明を省略する。
【０１２１】
次に図３０及び図３１を用いて、本実施形態に係るロボットハンドが有する指部４００全体の内部構造を説明する。まず、指部４００が内部に有する遊星歯車機構４０１について、図３０を用いて説明する。図３０において、遊星歯車機構４０１は、カップリング４０９からの出力トルクをサンギア４１０２に入力するシャフト４１０１と、サンギア４１０２の出力をキャリア４１０４に入力するプラネタリギア４１０３と、キャリア４１０４に設けられたキャリアカップ４１０５と、キャリアカップ４１０５の回転が止まった際に、サンギア４１０２の出力をリングギア４１０６に入力するプラネタリギア４１０３と、リングギア４１０６を内側に有するリングギアカップ４１０７と、リングギアカップ４１０７を回転自在に支持するベアリング４１０９と、遊星歯車機構４０１を保護するケース４１０８とを有している。また、キャリアカップ４１０５とキャリアカップ４１０７の上面には、歯が設けられている。なお、遊星歯車機構４０１が、特許請求の範囲に記載のトルク伝達機構の一例に相当する。
【０１２２】
次に図３１を用いて、指部４００の内部構造を説明する。図３１において、指部４００においては、遊星歯車機構４０１のキャリアカップ４１０５は、歯車４０３を介して第２リンク４１７を図３１中紙面奥行き方向及び紙面手前方向に揺動する。但し、ストッパ４２３により、紙面手前方向には第２リンク４１７は反り返らないようになっている。歯車４０３と第２リンク４１７の根元側は、第２関節４２５の第２関節軸４０７に連結されている。すなわち、歯車４０３の回転で第２リンク４１７は第２関節軸４２５を中心に回転し、指部４００は第２関節４２５で屈曲する。
【０１２３】
一方、遊星歯車機構４０１のリングギアカップ４１０７は、歯車４０５、傘歯車４０６，４１５、シャフト４１６、傘歯車４１８，４１９を介して、第３関節４２４の第３関節軸４２０を回転させ、第３リンク４２１を紙面奥行き方向及び紙面手前方向に揺動する。但し、ストッパ４２３により、紙面手前方向には第３リンク４２１が反り返らないようになっている。歯車４０５と傘歯車４０６の相対角度変位は零になるように拘束されており、これら歯車４０５，４０６は第２関節軸４２５に対しては回転自由になっている。つまり、紙面で省略しているが、歯車４０５，４０６内部に軸受け内蔵している。ばね４２２は、第３リンク４２１と第２リンク４１７の相対角度が零となるように拘束する。このばね４２２による第３関節軸４２０の駆動の拘束は、第２リンク４１７が把持対象物９と接触し第２関節軸４０７の回転が止まるまで行われ、その間リングギアカップ４１０７は静止状態を持続する。
【０１２４】
遊星歯車機構４０１の駆動トルクは、２対のモータ４１３（アクチュエータ）の差動トルクであり、傘歯車４１１，４１２、シャフト４１０、及びカップリング４０９を介して、遊星歯車機構４０１のサンギア４１０２に入力される。また、２対のモータ４１３の合成トルクは、第１リンク４１４を第１関節軸４２６周りに紙面奥行き方向及び紙面手前方向に揺動するためのトルクである。
【０１２５】
通常、遊星歯車機構は、サンギア、キャリア、リングギアのいずれか1つを固定し、入力に対して出力を減速もしくは増速する機構である。本実施形態では、入力をサンギア４１０２、出力をキャリア４１０４とリングギア４１０６としている。しかし、このままでは出力であるキャリア４１０４とリングギア４１０６のどちらが先に動き始めるか、また同時に動くかは定まらない。ここでは、把持動作の際に第２関節４２５が第３関節４２４よりも先に動き始めるように、リングギア４１０６を間接的にばね４２２で拘束している。このようにすることで、遊星歯車機構４０１による劣駆動指でもなじみ把持を実現できる。
【０１２６】
このように、本実施形態では、指部４００に、サンギア４１０２、キャリア４１０４、リングギア４１０６を備え、キャリア４１０４が第２関節軸４０７、リングギア４１０６が第３関節軸４２０に間接的に連結された遊星歯車機構４０１と、把持動作の際に、第２関節軸４０７を駆動するのに必要な駆動トルクが第３関節軸４２０を駆動するのに必要な駆動トルクよりも小さくなるように、第３関節軸４２０の回転を拘束する（言い換えれば第３関節軸の駆動トルクを大きくするように調整する）ばね４２２と、を有するなじみ機構ＵＳを設け、第３関節４２４を駆動するのに必要な駆動トルクを調整することによって、指部４００で把持対象物９を包み込むように把持することを可能としている。なお、ばね４２２が、特許請求の範囲に記載の駆動トルク調整部材及び関節拘束機構の一例に相当する。
【０１２７】
また、干渉機構を用いることで、合成トルクで第１リンク４１４を角度制御し、差動トルクで第２リンク４１７及び第３リンク４２１を角度制御する。例えば、２本指のロボットハンドで、ドーナツ状の物体（梱包用のテープなど）の内周の１点と外周の１点を把持する場合を考える。まず、ドーナツ状の物体の内周と外周に２本の指が配置されるように、第１リンクを姿勢制御する。その後、第２及び第３リンクを姿勢制御することで、ドーナツ状物体の内周の１点と外周の１点を把持することが可能となる。このようにして、劣駆動においても、姿勢制御を実現できる。
【０１２８】
次に図３２を用いて、指部４００におけるなじみ機構ＵＳの動作原理を説明する。図３２において、遊星歯車機構４０１は、サンギア４１０２、プラネタリギア４１０３、キャリア４１０４、及びリングギア４１０６を備えており、リングギア４１０６は上述したように間接的にばね４２２で拘束されている。このばね４２２は、第２リンク４１７と第３リンク４２１の間に配置されている。図３２（ａ）は、サンギア４１０２への入力トルクがゼロの状態を示している。次に、図３２（ｂ）に示すように、サンギア４１０２に時計回りのトルクが入力されると、プラネタリギア４１０３が回転し、同時にキャリア４１０４が同時計回りに回転する。これにより、第２リンク４１７は第２関節軸４０７を中心に把持対象物９に向かって移動する。このとき、第３関節軸４２０がばね４２２の拘束を受けることで、リングギア４１０６が停止しているので、第２リンク４１７と第３リンク４２１との相対角度はゼロである。その後、第２リンク４１７が把持対象物９に接触すると、第２関節軸４０７の駆動が拘束され、キャリア４１０４が拘束される。これにより、図３２（ｃ）に示すように、リングギア４１０６に反時計周りのトルクが生じ、第３リンク４２１が第３関節軸４２０を中心に把持対象物９に向かって移動する。第１リンク４１４、第２リンク４１７、第３リンク４２１が把持対象物９に接触すると、キャリア４１０４及びリングギア４１０６の両方が拘束されるため、プラネタリギア４１０３及びサンギア４１０２は停止する。
【０１２９】
以上説明した第３実施形態によれば、指部４００に、トルク伝達機構としての遊星歯車機構４０１と、ばね４２２とを有するなじみ機構ＵＳを設け、把持動作の際には第２関節４２５、第３関節４２４の順に屈曲し、第３関節４２４を駆動するのに必要な駆動トルクを調整することによって、どのような姿勢においても、指部４００で把持対象物を包み込むように把持することを可能としている。これにより、ロボットハンドは、把持対象物９に対し、当該対象物９の形状に倣った柔軟な把持を行うことができる。
【０１３０】
なお、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を順に説明する。
【０１３１】
（３−１）プーリを用いてトルク伝達する遊星歯車機構の場合
上記第３実施形態では、キャリアカップ４１０５とリングギアカップ４１０７の上面に歯を設け、これを用いてトルクを伝達するようにしたが、これに限らず、プーリを用いてトルク伝達する構成としてもよい。本変形例について、図３３を参照しつつ説明する。
【０１３２】
図３３において、遊星歯車機構４０１は、キャリアカップ４１０５とリングギアカップ４１０７の外周に、それぞれプーリ４１０９とプーリ４１１０を設けており、ケース４１０８にベルト伝動ができる穴（もしくは隙間）４１１１を設けている。その他の構成は、上記第３実施形態と同様である。本変形例によっても、上記第３実施形態と同様の効果を得る。
【０１３３】
（３−２）シャフトを拘束する関節拘束機構とする場合
上記第３実施形態では、ばねを用いて第３リンク４２１と第２リンク４１７の相対角度を拘束することで第３関節４２４を拘束するようにしたが、これに限らず、シャフト４１６を拘束してもよい。本変形例について、図３４を参照しつつ説明する。
【０１３４】
図３４において、第２リンク４１７の内部には、第３関節軸４２０の駆動を拘束する関節拘束機構ＪＣが設けられている。この関節拘束機構ＪＣは、ストッパ５０５と、このストッパ５０５の一方側に設けられたバネ５０４と、ストッパ５０５の他方側に設けられ、ストッパ５０５とパッド５０３とを接続する支持部材５０６とを有している。図３４（ａ）は、第２リンク４１７が把持対象物９と接触する前の状態を表しており、図３４（ｂ）は、第２リンク４１７が把持対象物９と接触した後の状態を表している。図３４（ａ）に示すように、第２リンク４１７が把持対象物９と接触する前は、バネ５０４とストッパ５０５の重みで、ストッパ５０５がシャフト４１６と接触している。シャフト４１６がストッパ５０５で拘束されることで、リングギアカップ４１０７が拘束され、第２リンク４１７と第３リンク４２１の相対角度は零になる。パッド５０３が把持対象物９と接触し、支持部材５０６が第２リンク４１７内部に押されると、バネ５０４が縮み、ストッパ５０５がシャフト４１６から外れて、シャフト４１６の拘束が無くなる。これにより、サンギア４１０２の出力トルクがリングギア４１０６に伝わり、リングギアカップ４１０７が回転する。この回転で、第３リンク４２１が揺動する。図３４（ｃ）は、第２リンク４１７の側断面図であり、この図３４（ｃ）に示すように、ストッパ５０５はシャフト４１６を部分的に覆うような構成となっている。
【０１３５】
上記構成により、関節拘束機構ＪＣは、把持動作の際に、第２関節４２５を駆動するのに必要な駆動トルクが第３関節４２４を駆動するのに必要な駆動トルクよりも小さくなるように、第３関節４２４の関節軸４２０の駆動を拘束する。これにより、指部４００で把持対象物を包み込むように把持することが可能である。
【０１３６】
（３−３）リングギアカップを拘束する関節拘束機構とする場合
上記第３実施形態では、シャフトを拘束することによって第３関節４２４の駆動を拘束するようにしたが、これに限らず、遊星歯車機構４０１のリングギアカップ４１０７を拘束してもよい。本変形例について、図３５を参照しつつ説明する。
【０１３７】
図３５（ａ）に示すように、ロボットハンドは、第１リンク４１４、第２リンク４１７、及び第３リンク４２１から構成される３関節の指部４００と、掌部６０６とを有している。第１リンク４１４の内部には、前述した遊星歯車機構４０１が内蔵されている。また、第２リンク４１７の外部には、接触センサ６０５が設けられている。この接触センサ６０５としては、応力を受けて電気信号を出力するもの（例えば歪ゲージや圧力センサなど）が使用される。接触センサ６０５の電気信号はケーブル６０７を介して第２リンク４１７内部のアンプ６０８に入力され、増幅された信号はケーブル６０９を介して第１リンク４１４内部の形状記憶合金６１０に印加される。
【０１３８】
図３５（ｂ）に示すように、第１リンク４１４内部の関節拘束機構ＪＣは、リングギアカップ４１０７を拘束するストッパ６１１と、第１リンク４１４内部とストッパ６１１とをつなぐコイル状の形状記憶合金６１０と、形状記憶合金６１０とバネ６１３に電流を印加するケーブル６０９とを有している。接触センサ６０５が把持対象物９と接触していない場合には、形状記憶合金６１０に印加される電流は小さいので、図３５（ｂ）に示すように、バネ６１３の引っ張り力によりストッパ６１１がリングギアカップ４１０７を拘束する。一方、接触センサ６０５が把持対象物９と接触すると、形状記憶合金６１０に電流が印加されるので、図３５（ｃ）に示すように、形状記憶合金６１０が縮み、ストッパ６１１がリングギアカップ４１０７から離間して拘束がなくなる。これにより、遊星歯車機構４０１のサンギア４１０２からリングギア４１０６に伝わったトルクにより、リングギアカップ４１０７が回転する。この回転で、第３リンク４２１が揺動する。本変形例によっても、上記第３実施形態と同様の効果を得る。
【０１３９】
（３−４）トルク伝達機構に波動歯車機構を用いる場合
上記第３実施形態では、トルク伝達機構として遊星歯車機構を用いたが、これに限らず、波動歯車機構を用いてもよい。本変形例について、図３６及び図３７を参照しつつ説明する。
【０１４０】
図３６（ａ）に示すように、波動歯車機構７００は、ウェーブジェネレータ７０１と、フレックススプライン７０２と、サーキュラースプライン７０３とを有している。図３６（ｂ）に示すように、本実施形態ではフレックススプライン７０２にフレックススプラインカップギア７０４が設けられ、サーキュラースプライン７０３にサーキュラースプラインカップギア７０５が設けられている。また、サーキュラースプライン７０３とケース７０７との間にベアリング７０６が配置され、サーキュラースプライン７０３は回転可能に支持されている。このような構成により、波動歯車機構７００は上記第３実施形態の遊星歯車機構４０１と同様の１入力２出力のトルク伝達機構となる。本変形例では、この波動歯車機構７００を、ロボットハンドの第２関節４２５及び第３関節４２４の駆動に使用することで、図３１で示した指部４００の遊星歯車機構４０１を波動歯車機構７００と置き換えた構成となり、同じ動作を実現できる。この際、入力はウェーブジェネレータ７０１、出力はフレックススプラインカップギア７０４と、サーキュラースプラインカップギア７０５となる。
【０１４１】
本変形例によっても、上記第３実施形態と同様の効果を得る。また、遊星歯車機構を用いる場合に比べて歯車部品が少ないため、指部を軽量にできる効果もある。
【０１４２】
次に、波動歯車機構７００の他の構成例について図３７を用いて説明する。図３７において、フレックススプライン７０２（図３７では図示省略）には、フレックススプラインカップ７０８とプーリ７０９が設けられており、サーキュラースプライン７０３には、プーリ７１０が設けられている。これらプーリ７０９，７１０と、ロボットハンドの指に備えたプーリとの間に図示しないベルトが掛け渡されており、トルクが伝達される。その他の構成は、上記と同様である。本変形例によっても、上記第３実施形態と同様の効果を得る。またこの場合には、プーリ７０９，７１０とロボットハンドの指に備えたプーリとの間のベルトを長くすることで、本変形例に記載した波動歯車機構７００を掌部に収めることも可能となり、指部を軽量にできる。
【０１４３】
また、以上既に述べた以外にも、上記各実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
その他、一々例示はしないが、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【符号の説明】
【０１４４】
１                ロボット装置
３                パーソナルコンピュータ（コントローラ）
８                ロボットハンド
９                把持対象物
１１              掌部
１２，１２Ａ      指部
１３              第１関節
１４              第２関節
１５              第３関節
１６              第１リンク
１７              第２リンク
１８              第３リンク
１９              ツイスト関節部
２４              第１関節駆動モータ（アクチュエータ、第１アクチュエータ）
２５              第２関節駆動モータ（アクチュエータ、第２アクチュエータ）
２６              第１関節駆動ギア
２７              第１関節従動ギア
３０              第２関節駆動ギア（第２リンク用駆動伝達機構、第３リンク用駆動伝達機構）
３１              第２関節従動ギア（第２リンク用駆動伝達機構、第３リンク用駆動伝達機構）
３２              第３関節駆動プーリ（プーリ機構、第３リンク用駆動伝達機構）
３３              第３関節従動プーリ（プーリ機構、第３リンク用駆動伝達機構）
３４              ベルト（ベルト部材、プーリ機構、第３リンク用駆動伝達機構）
３５              第１小リンク（小リンク部材）
３６              第２小リンク（小リンク部材）
３８              ツイスト機構
３８Ａ〜Ｃ        ツイスト機構
４１              シャフト支持板
４２，４２Ｂ      シャフト（シャフト部材）
４３              案内板
４４              シャフトベアリング（軸受部材）
４５，４５Ｂ      案内棒（案内部材、規制部材）
４６              ねじりバネ（第１ばね部材、復帰力付与部材）
４７              案内溝（案内部材、規制部材）
４８              貫通孔
４９              ケーブル部材
５１              つるまきバネ（ばね部材、復帰力付与部材）
５２              永久磁石（復帰力付与部材）
５３              ゴム部材収納体
５４              連結部材
５５              押圧部材
５６              ゴム部材（復帰力付与部材）
５７              深溝
１０８            ロボットハンド
１１１            掌部
１１２            指部
１１３            第１関節
１１４            第２関節
１１５            第３関節
１１６            第１リンク
１１７            第２リンク
１１８            第３リンク
１１９            第１モータ（アクチュエータ）
１２０            第２モータ（アクチュエータ）
１２２            駆動プーリ（トルク伝達機構）
１２３            従動プーリ（トルク伝達機構）
１２４            ベルト（トルク伝達機構）
１２７            ねじりばね（駆動トルク調整部材、第２ばね部材）
１２８，１２９    ストッパ
１２９Ａ          ピン
１２９Ｂ          案内溝
１３７            引っ張りばね（駆動トルク調整部材、第２ばね部材）
１３８Ａ，Ｂ      ワイヤ
２１２            指部
２１３            第１関節
２１４            第２関節
２１６            第１リンク
２１７            第２リンク
２１９            第１モータ（アクチュエータ）
２２２            駆動プーリ（トルク伝達機構）
２２３            従動プーリ（トルク伝達機構）
２２４            ベルト（トルク伝達機構）
２２７            ねじりばね（駆動トルク調整部材、第２ばね部材）
２２９            ストッパ
３００            ロボットハンド
３０１            根元リンク
３０２            第１リンク
３０３            第２リンク
３０４            第３リンク
３１１            掌部
３１２〜３１４    指部
３３０            モータ（アクチュエータ）
３３１            第１関節
３３２            第２関節
３３３            第３関節
４００            指部
４０１            遊星歯車機構（トルク伝達機構）
４０７            第２関節軸
４１３            モータ（アクチュエータ）
４１４            第１リンク
４１７            第２リンク
４２０            第３関節軸
４２１            第３リンク
４２２            ばね（駆動トルク調整部材、関節拘束機構）
４２４            第３関節
４２５            第２関節
４２６            第１関節
７００            波動歯車機構（トルク伝達機構）
７０１            ウェーブジェネレータ
７０２            フレックススプライン
７０３            サーキュラースプライン
１１４１          第２関節軸
１１５１          第３関節軸
２１３１          第１関節軸
２１４１          第２関節軸
４１０２          サンギア
４１０４          キャリア
４１０６          リングギア
ＣＬ              回転軸
ＪＣ              関節拘束機構（駆動トルク調整部材）
ＵＳ              なじみ機構
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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