(57)【要約】【課題】腱駆動型指作動システムを提供すること。【解決手段】人間型ロボットが、少なくとも１つの指を有するロボット手を備える。ロボット指のための作動システムが、ロボットにより支持され、指から離間された、アクチュエータアセンブリを備える。腱が、アクチュエータアセンブリから少なくとも１つの指まで延在し、腱ターミネータにて終端する。アクチュエータアセンブリは、腱ターミネータを、したがって指を動かすために、腱を作動させるように作動可能である。【選択図】図５
2011067935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータアセンブリと、
前記アクチュエータアセンブリから延在する腱と、
腱ターミネータであって、前記アクチュエータアセンブリがこの腱ターミネータから離間されるように、前記アクチュエータアセンブリの反対側の端部にて前記腱に設置される腱ターミネータと
を備える、作動システム。
【請求項２】
前記アクチュエータアセンブリは、
アクチュエータモータと、
前記アクチュエータモータに回転可能に連結されるギアドライブと、
前記ギアドライブにより回転可能に駆動されるボールねじと、
前記ボールねじの回転に応じて前記ボールねじに沿って軸方向に移動可能なボールナットと
を備え、前記腱は、前記ボールナットと共に軸方向移動するように前記ボールナットに固定される、請求項１に記載の作動システム。
【請求項３】
前記ボールナットは、腱フックを画成し、前記腱は、前記腱フックにより前記ボールナットに着脱式に固定される腱ループを有する、請求項２に記載の作動システム。
【請求項４】
前記腱フックは、張力が、前記アクチュエータ内の前記ボールねじ構成要素および前記ボールナット構成要素の少なくとも一方に対して軸方向にかけられるように、前記腱ループの一部分をそれぞれが受容する一対の軸方向に延在するチャネルを画成する、請求項３に記載の作動システム。
【請求項５】
前記アクチュエータアセンブリは、
前記ボールねじ、前記ボールナット、および前記腱が中に少なくとも部分的に配置される、前記アクチュエータアセンブリのためのハウジングと、
前記ハウジングに対して設置された位置センサと、
前記ボールねじに沿った前記ボールナットの相対線形位置を感知するために前記ボールナットに対して設置された磁石と
をさらに備える、請求項２に記載の作動システム。
【請求項６】
実質的な前記腱の長さにわたって前記腱を囲む導管ライナと、
実質的な前記腱の長さにわたって前記導管ライナを囲む導管と
をさらに備える、請求項１に記載の作動システム。
【請求項７】
前記導管ライナは、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）から少なくとも部分的に形成される、請求項６に記載の作動システム。
【請求項８】
前記導管は、ワイヤからなるコイルから形成され、前記ワイヤは、正四方形断面形状および矩形断面形状の一方を有する、請求項６に記載の作動システム。
【請求項９】
前記導管は、前記アクチュエータアセンブリから張力センサまで延在し、前記張力センサは、前記腱における張力を判定するために、前記導管の圧縮を測定する、請求項６に記載の作動システム。
【請求項１０】
前記腱ターミネータを介した前記腱に対する張力は、前記導管に対する圧縮力をもたらす、請求項９に記載の作動システム。
【請求項１１】
前記腱は、Ｖｅｃｔｒａｎ（商標）およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）から少なくとも部分的に形成される、請求項１に記載の作動システム。
【請求項１２】
人間型ロボットであって、
少なくとも１つの指を含むロボット手と、
このロボットにより支持され、前記少なくとも１つの指から離間された、指アクチュエータと、
前記指アクチュエータから前記少なくとも１つの指まで延在する腱と
を備え、前記指アクチュエータは、前記少なくとも１つの指を移動させるために前記腱を作動させるように作動可能である、人間型ロボット。
【請求項１３】
前記指アクチュエータは、少なくとも１つの前記ロボットの前腕部分に配置される、請求項１２に記載の人間型ロボット。
【請求項１４】
前記指アクチュエータは、
アクチュエータモータと、
前記アクチュエータモータに回転可能に連結されるギアドライブと、
前記ギアドライブにより回転可能に駆動されるボールねじと、
前記ボールねじの回転に応じて前記ボールねじに沿って軸方向に移動可能なボールナットと
を備え、
前記ボールナットは、腱フックを画成し、前記腱は、前記ボールナットと共に軸方向移動するように前記腱フックに固定され、
前記腱は、前記腱フックにより前記ボールナットに着脱式に固定される腱ループを有する、請求項１２に記載の人間型ロボット。
【請求項１５】
前記腱フックは、張力が、前記アクチュエータ内の前記ボールねじおよび前記ボールナットに対して軸方向にかけられるように、前記腱ループの一部分をそれぞれが受容する一対の軸方向に延在するチャネルを画成する、請求項１４に記載の人間型ロボット。
【請求項１６】
前記指アクチュエータは、
前記ボールねじ、前記ボールナット、および前記腱が中に少なくとも部分的に配置される、前記アクチュエータアセンブリのためのハウジングと、
前記ハウジングに対して設置された位置センサと、
前記ボールねじに沿った前記ボールナットの相対線形位置を感知するために前記ボールナットに対して設置された磁石と
をさらに備える、請求項１２に記載の人間型ロボット。
【請求項１７】
実質的な前記腱の長さにわたって前記腱を囲む導管ライナと、
実質的な前記腱の長さにわたって前記導管ライナを囲む導管と
をさらに備える、請求項１２に記載の人間型ロボット。
【請求項１８】
前記導管は、ワイヤからなるコイルから形成され、前記ワイヤは、正四方形断面形状および矩形断面形状の一方を有する、請求項１７に記載の人間型ロボット。
【請求項１９】
前記導管は、前記アクチュエータアセンブリから張力センサまで延在し、前記張力センサは、前記腱における張力を判定するために、前記導管の圧縮を測定する、請求項１７に記載の人間型ロボット。
【請求項２０】
前記腱は、Ｖｅｃｔｒａｎ（商標）およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）から少なくとも部分的に形成される、請求項１２に記載の人間型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（連邦政府の支援を受けた研究または開発に関する陳述）
[0001]  本発明は、ＮＡＳＡ宇宙活動協定（ＮＡＳＡ  Ｓｐａｃｅ  Ａｃｔ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）第ＳＡＡ−ＡＴ−０７−００３号の下において政府支援によりなされた。政府は、本発明において一定の権利を有し得る。
【０００２】
[0002]  本発明は、人間型ロボットの動作制御に関し、より詳細には、人間型ロボットの指のための作動システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  ロボットは、関節部またはモータ駆動型ロボット関節を介して相互連結される一連の剛体リンクを使用して、物体を操作することが可能な、自動型デバイスである。典型的なロボットにおける各関節は、自由度（ＤＯＦ：  ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｆｒｅｅｄｏｍ）とも呼ばれる、独立した制御変数を呈する。エンドエフェクタは、例えば作業工具または物体を把持するなど、手元の作業を実施するために使用される特定のリンクである。したがって、ロボットの正確な動作制御は、タスクレベルの指定により調整され得て、すなわち、物体レベル制御（すなわちロボットの片手または両手の中に保持された物体の挙動を制御する能力）、エンドエフェクタ制御、および関節レベル制御によって、調整され得る。集合的に、種々の制御レベルが協働して、所要のロボット動作性、器用さ、および作業タスク関連機能性を達成する。
【０００４】
[0004]  人間型ロボットは、とりわけ、全身、胴部、およびまたは付属物であるか否かに関わらず、ほぼ人間の構造または外観を有するロボットであり、人間型ロボットの構造的複雑さは、実施される作業タスクの性質に大きく左右される。人間型ロボットの使用は、特に人間が使用するように作製されたデバイスまたはシステムと直接的に相互にやり取りすることが必要な場合に、好ましい場合がある。幅広い範囲の作業タスクが人間型ロボットに期待され得ることにより、異なる制御モードが、同時に必要とされる場合がある。例えば、正確な制御が、加えられるトルクまたは力、動作、および種々の把持タイプに対する制御と並び、上述の様々な空間内において与えられなければならない。
【０００５】
[0005]  人間の動作に近づけるために、ロボット内の各関節は、ＤＯＦごとに少なくとも１つのアクチュエータを要する。さらに、これらのアクチュエータは、人間の構造および外観にほぼ相当する構成体の中にパッケージングされなければならない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0006]  したがって、本明細書においては、器用な人間型ロボット用の指を作動させるための作動システムが提示される。
[0007]  作動システムは、アクチュエータアセンブリ、アクチュエータアセンブリから延在する腱、および、アクチュエータアセンブリとは反対側の端部にて腱に設置された腱ターミネータを備える。アクチュエータアセンブリは、腱ターミネータの動作を遠隔的に作動させるように、腱ターミネータから離間される。
【０００７】
[0008]  人間型ロボットは、少なくとも１つの指を有するロボット手を備える。指アクチュエータアセンブリは、ロボットにより支持され、ロボット手から離間される。腱が、指アクチュエータアセンブリから指まで延在する。指アクチュエータアセンブリは、指を動かすために腱を作動させるように作動可能である。
【０００８】
[0009]  添付の図面と関連させて理解することにより、本発明を実施するための最良の形態の以下の詳細な説明から、本発明の上述の特徴および利点ならびに他の特徴および利点が、容易に明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
[0010]    
【図１】本発明による器用な人間型ロボットの概略斜視図である。  [0011]
【図２】図１の器用な人間型ロボット用の上腕の概略斜視図である。  [0012]
【図３】図１および図２の器用な人間型ロボット用の下腕の概略斜視図である。
【００１０】
[0013]    
【図４】図１から図３の器用な人間型ロボット用の指アクチュエータの概略斜視図である。  [0014]
【図５】図１から図４の器用な人間型ロボット用の指アクチュエータセンブリの部分断面概略斜視図である。
【００１１】
[0015]    
【図６】図１から図５の器用な人間型ロボット用の指アクチュエータのための導管の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[0016]  同様の参照番号が複数の図面にわたって同一または類似の構成要素を指す図面を参照すると、図１は、多自由度（ＤＯＦ）により１つまたは複数のタスクを実施するように適合化された器用な人間型ロボット１０を示す。
【００１３】
[0017]  この人間型ロボット１０は、頭部１２、胴部１４、腰部１５、腕１６、手１８、指１９、および親指２１を備えてよく、それらの中またはそれらの間に、多様な関節が配設される。さらに、ロボット１０は、脚部、トレッド、または、ロボットの特定の用途もしくは意図される用途に応じた別の可動式または固定式ベースなどの、タスクに適した固定具またはベース（図示せず）を備えてもよい。例えば胴部１４の背の上に担持または着用される再充電式電池パックまたは別の適切なエネルギー供給部などの電源部１３が、様々な関節を作動させるように様々な関節に十分な電気エネルギーを供給するために、ロボット１０に一体的に設置されてよい。
【００１４】
[0018]  一実施形態によれば、ロボット１０は、肩関節アセンブリ（矢印Ａ）、肘関節アセンブリ（矢印Ｂ）、手首関節アセンブリ（矢印Ｃ）、首関節アセンブリ（矢印Ｄ）、および腰部関節アセンブリ（矢印Ｅ）、さらにはロボットの各指１９の指骨間に位置する様々な指関節アセンブリ（矢印Ｆ）などの（それらに限定されない）、複数の独立的に可動なロボット関節および相互依存的に可動なロボット関節によって、構成される。
【００１５】
[0019]  各ロボット関節は、１つまたは複数のＤＯＦを有し得る。例えば、肩関節アセンブリ（矢印Ａ）および肘関節アセンブリ（矢印Ｂ）などのいくつかの関節は、ピッチおよびロールの形式の少なくとも２つのＤＯＦを有し得る。同様に、首関節アセンブリ（矢印Ｄ）は、少なくとも３つのＤＯＦを有することができ、腰部アセンブリおよび手首アセンブリ（それぞれ矢印ＥおよびＣ）は、１つまたは複数のＤＯＦを有し得る。タスクの複雑性に応じて、ロボット１０は、４０以上のＤＯＦによる動作が可能である。単純化のため図１には図示されないが、各ロボット関節は、例えば関節モータ、リニアアクチュエータ、およびロータリアクチュエータ等々の、１つまたは複数のアクチュエータを含み、この１つまたは複数のアクチュエータにより駆動される。
【００１６】
[0020]  アーム１６は、上腕２２および下腕（または前腕）２４に区分される。上腕２２は、肩関節アセンブリ（矢印Ａ）から肘関節アセンブリ（矢印Ｂ）まで延在する。肘関節アセンブリ（矢印Ｂ）から延在するのは、下腕２４、手１８、指１９、および親指２１である。単純化のため、本明細書において説明されるように、上方は頭部１２の方向であり、下方は腰部１５の方向である。ロボット１０は、人間の形を模するように意図されるため、例えば上腕２２、下腕２４、および手１８等々を含む腕１６などの様々な四肢は、対称的であり、左側および右側の両側に同一の対称的な骨格構造を基本的に備えることが、当業者には理解されよう。したがって、図１のように正面から見た場合に、右腕１６および右手１８は、実際には図面の左側に位置することになる。
【００１７】
[0021]  図２を参照すると、上腕２２が図示されている。複数の腕１６に対して一方の上腕２２のみが図示されているが、左腕および右腕１６は共に、以下に説明するように同一の態様で作動する。上腕２２は、第１のＤＯＦを実現する第１の肩関節Ｓ１、第２のＤＯＦを実現する第２の肩関節Ｓ２、および第３の自由度を実現する第３の肩関節Ｓ３を含む、肩関節アセンブリ（矢印Ａ）を有する。第１から第３の肩関節Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は共に、人間の肩が行なうことが可能な動作に相当する動作を行なう。具体的には、第１の肩軸Ａ１を中心とした第１の肩関節Ｓ１の回転により、第２の肩関節Ｓ２に関する第２の肩軸Ａ２が、所望の位置へと移動する。第１の肩関節Ｓ１の位置に基づき、次いで、第２の肩軸Ａ２を中心とする第２の肩関節Ｓ２の回転により、腕１６が、胴部１４に対して上下に、または胴部１４に対して前後に移動する。第３の肩関節Ｓ３は、第３の肩軸Ａ３を中心として上腕２２を回転させる。第３の肩関節Ｓ３の回転により、上腕２２は、第３の肩軸Ａ３を中心として軸方向に回転し、すなわち、第３の肩関節Ｓ３の回転により、肘関節アセンブリ（矢印Ｂ）が回転されて、上方または下方に向けられる。したがって、第１の肩関節Ｓ１、第２の肩関節Ｓ２、および第３の肩関節Ｓ３が共に、肩関節アセンブリ（矢印Ａ）の動作を形成する。
【００１８】
[0022]  さらに、上腕２２は、第１の肘関節Ｌ１および第２の肘関節Ｌ２を含む肘関節アセンブリ（矢印Ｂ）を備える。第１の肘関節Ｌ１および第２の肘関節Ｌ２はそれぞれ、１自由度を実現する。第１の肘関節Ｌ１および第２の肘関節Ｌ２が共に、人間の肘が行なうことが可能な動作に相当する動作を行なう。第１の肘軸Ｂ１を中心とする第１の肘関節Ｌ１の回転により、肘関節アセンブリ（矢印Ｂ）の下方の上腕２２の部分が、屈曲する、および直線状になる。さらに、第２の肘軸Ｂ２を中心とする第２の肘関節Ｌ２の回転により、肘関節アセンブリ（矢印Ｂ）の下方の上腕２２の部分が、軸方向に回転し、すなわち、第２の肘軸Ｂ２を中心とする第２の肘関節Ｌ２の回転により、下腕２４および手１８（図１）が回転されて、手のひらが上方または下方に向けられる。
【００１９】
[0023]  図３は、手首関節アセンブリ（矢印Ｃ）、手１８、指１９、および親指２１を含む、下腕２４を図示する。下腕２４は、複数の指（および親指）アクチュエータ２６と、複数の手首アクチュエータ２８とを備える。さらに、指アクチュエータ２６および手首アクチュエータ２８のための複数の制御部３０が、下腕２４上に支持される。下腕２４は、下腕２４を上腕２２に連結するために使用されるロードセル３２に装着される。
【００２０】
[0024]  指アクチュエータ２６は、親指２１のためのアクチュエータを含む。多数の指アクチュエータ２６が、各指１９および親指２１に対応し得る。一般的には、ＤＯＦごとに１つの指アクチュエータ２６に加えて１つの追加の指アクチュエータ２６が使用可能でなければならない。したがって、３つのＤＯＦを有する各指１９は、４つの指アクチュエータ２６を要し、２つのＤＯＦを有する各指１９は、３つの指アクチュエータ２６を要する、等々となる。
【００２１】
[0025]  図４は、指アクチュエータアセンブリ２６の概略斜視図である。指アクチュエータアセンブリ２６は、モータ３４、ギアドライブ３６、アクチュエータハウジング３８、腱４０、および腱ターミネータ４２を含む。腱４０は、アクチュエータハウジング３８から指１９の１つの方向に延在する。腱４０は、２つ以上の腱４０が指１９のそれぞれの中に延在し得るため、指１９内において偏心位置において図示される。モータ３４、ギアドライブ３６、およびアクチュエータハウジング３８は、指１９および親指２１内において必要なパッケージングスペースを最小限に抑えるために、ならびに、アクチュエータハウジング３８などの指アクチュエータアセンブリ２６の比較的大きな構成要素が指１９および親指２１から遠隔的にパッケージングされ得るように、下腕２４内に配置される。
【００２２】
[0026]  腱４０は、アクチュエータハウジング３８からフィンガ１９まで延在し、導管ライナ４４および導管４６によって保護される。図示される実施形態においては、腱ライナ４４は、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）材料であり、腱４０は、網組材料から製造される。腱４０用のこの材料は、Ｖｅｃｔｒａｎ（商標）およびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）の組合せである。Ｖｅｃｔｒａｎ（商標）は、時間の経過と共に腱４０の性能に悪影響を与える伸びおよびクリープに対する抵抗力のある高引張強度材料であり、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）は、導管４６および作動の際に腱４０により収縮される作動システム３０の他の構成要素に対して腱４０を移動させることによる磨耗を防止するのを補助する。
【００２３】
[0027]  導管４６は、アクチュエータハウジング３８から張力センサ４８まで延在する。腱４０および導管ライナ４４は、張力センサ４８を通過し貫通して延在する。この態様においては、導管ライナ４４は、張力センサ４８に対する摩滅からも腱４０を保護するのを補助する。指アクチュエータ２６が、腱４０を動かすため、腱４０は、手サポート（図示せず）に剛体的に取り付けられた張力センサ４８に対して摺動する。腱４０は、指１９内において腱ターミネータ４２にて終端する。腱４０の移動により、腱ターミネータ４２の相対移動が生じ、したがって指１９が動かされる。
【００２４】
[0028]  力が、内部から（指アクチュエータ２６の作動により）、または外部から（すなわち物体２０により指１９に対して）、腱ターミネータ４２に対してかけられる場合がある。これにより、腱４０は、指１９の方向に（指アクチュエータ２６の内部構成要素を介して）指アクチュエータハウジング３８に対して力を加える。しかし、張力センサ４８は、手サポート（図示せず）に対して剛体的に固定され、動かない。同様に、指アクチュエータ２６は、前腕構造体（図示せず）に対して剛体的に固定され、動かない。この結果、導管４６は、圧縮状態におかれる。これは、こうでない場合には、腱４０における張力が、例えば一方または両方の手首軸（番号を付されず）を動かすことなどによって、指アクチュエータハウジング３８と指１９との間の距離を短縮させる傾向となるためである。張力センサ４８は、腱４０に対してかけられる張力の量を判定するために、導管４６に対する圧縮力を測定する。腱４０における張力は、重要な計測量である。なぜならば、この張力は、ロボット１０の制御システムが、指１９の関節にて生成されるまたは指１９の関節が被るトルクを算出するために使用することが可能であり、さらに、制御システムが、指１９（および親指２１）の高度なトルクおよびインピーダンス制御を行なうために使用することが可能であるためである。
【００２５】
[0029]  図５は、指アクチュエータアセンブリ２６の部分的断面斜視図である。モータ３４は、ボールねじ５０の回転を生じさせるギアドライブ３６を駆動するように作動される。ボールナット５２が、ボールねじ５０に対して設置され、ボールねじ５０と螺合する。ガイドピン５４が、ボールナット５２から延在し、ボールねじ５０の動作に応じたボールナット５２の回転を防ぐ。ガイドピン５４は、指アクチュエータハウジング３８により画成されるスロット５５を少なくとも部分的に貫通して延在する。指アクチュエータハウジング３８により、ガイドピン５４の、したがってボールナット５２の回転移動が防止される。したがって、ギアドライブ３６が、ボールねじ５０を回転させると、ボールナット５２は、ボールねじ５０に沿って軸方向に並進する。モータ３４、ギアドライブ３６、およびボールねじ５０は、ボールナット５２が移動する方向に沿った指アクチュエータ軸Ｆを規定する。
【００２６】
[0030]  ギアドライブ３６は、結合部５６によりボールねじ５０に連結される。ギアドライブ３６のシャフトは、結合部５６上の平坦表面に対応する平坦表面を有し、これにより、結合部５６は、軸方向荷重を伝達することなくギアドライブ３６のトルクを伝達することが可能となる。さらに、軸受５８が、結合部５６とボールねじ５０との間に配置されて、アクチュエータハウジング３８とボールねじ５０との間の摩擦を軽減し、腱４０からボールねじ５０へ伝達される軸方向荷重を担持する。
【００２７】
[0031]  位置センサ５７が、ボールねじ５０に沿ったボールナット５２の軸方向位置を感知するために、指アクチュエータハウジング３８に対して設置される。図示される実施形態においては、位置センサ５７は、ホール効果センサであり、磁石５９が、ボールナット５２に装着される。位置センサ５７は、ボールナット５２が位置センサ５７を通過する際に、磁石５９を感知する。したがって、ボールナット５２の線形位置を自動的にまたは定期的に更新するように、指アクチュエータ２６のための制御システム（図示せず）を設計することが可能となる。さらに、ボールナット５２の線形位置は、この制御システム（図示せず）を較正または再較正するために、および、指アクチュエータ２６がボールねじ５０に沿ったいずれかの軸方向にボールナット５２を過度に並進させるのを防ぐために、モータ３４の回転位置に対して比較されてよい。ボールナット５２の位置の較正は、位置情報が保持されない場合がありボールナット５２の位置の自動較正が望ましいものとなるアクチュエータシステム１０に対する電力損失の後には、とりわけ有効である場合がある。
【００２８】
[0032]  腱４０は、腱ループ６０によりボールナット５２に装着される。したがって、ボールナット５２の移動により、腱４０の同様の移動が得られる。腱４０の移動により、（図３に図示される）手１８に対するアクチュエータ２６の連結に応じて、指１９が、直線状にされ、または屈曲される。追加の指アクチュエータ２６が、逆の直線化動作または屈曲動作を行なうために使用される。したがって、各指１９（図３に図示される）は、自由度ごとに少なくとも１つの指アクチュエータ２６を有する。一般的には、各指１９は、１自由度当たり１つのアクチュエータに加えて１つの追加のアクチュエータを有する。例えば、３ＤＯＦの指は、４つのアクチュエータを有し、４ＤＯＦの指は、５つのアクチュエータを有する。
【００２９】
[0033]  腱４０は、ボールナット５２に装着するための腱ループ６０を形成する。腱４０および腱ループ６０は、好ましくは、単体として形成され、腱ループ６０は、好ましくは、アイ・スプライスであり、これにより、腱４０の強度を著しく低下させることなく、ボールナット５２への固定的な装着が可能となる。
【００３０】
[0034]  図示される実施形態においては、腱ハウジング６２は、ボールナット５２に固定され、ボールナット５２と共に移動する。腱ハウジング６２は、腱フック６４を画成する。腱ループ６０は、ボールナット５２に腱４０を着脱式に保持するために、腱フック６４内に嵌められる。腱フック６４は、好ましくは、概して円形形状の腱ハウジング６２を中心としてほぼ半分だけ延在する、腱ハウジング６２内の溝である。さらに、腱フック６４は、腱ループ６０を腱ハウジング６２に案内し固定するのを補助するための、対向する軸方向チャネル６６を備えてよい。対向する軸方向チャネル６６（一方のみが図示される）は、指アクチュエータ軸Ｆに対して平行であり、この軸Ｆに関して互いに正反対に位置する。腱フック６４上に腱ループ６０を装着するための対称的な構成により、ボールナット５２に対してかけられる軸方向力（指アクチュエータ軸Ｆに対して平行であり、軸Ｆを中心として均整のとられた）が得られ、これにより、ボールねじ５０に対する非軸方向荷重が最小限に抑えられる。非軸方向荷重は、腱ハウジング６２またはボールナット５２とアクチュエータハウジング３８との間の接触をもたらす。軸方向においてボールナット５２に対する荷重を維持し、軸Ｆを中心として均整がとられることにより、摩擦が最小限に抑えられ、したがって、ボールねじ５０、ボールナット５２、腱ハウジング６２、軸受５８、およびアクチュエータハウジング３８を含む、アクチュエータアセンブリ２６内の様々な構成要素に対する磨耗が軽減される。さらに、腱ループ６０は、指アクチュエータ２６または腱４０および腱ループ６０の維持管理または修理を可能にするために、腱フック６４によって着脱式に保持される。
【００３１】
[0035]  図示される実施形態においては、腱ハウジング６２は、腱フック６４を画成する。しかし、ボールナット５２により腱フック６４を形成することを含む、腱フック６４を形成する他の方法が使用されてもよい。当業者は、所与の指アクチュエータ２６の構成に対して腱フック６４を画成するための好ましい態様を決定することが可能である。
【００３２】
[0036]  端部キャップ６８は、アクチュエータハウジング３８に固定される。端部キャップ６８は、アクチュエータハウジング３８から腱ループ６０を案内するためのガイドスロット７０を画成する。ガイドスロット７０は、腱ループ６０に対する磨耗を軽減するために湾曲表面を有してよい。エンドキャップ軸受７５は、端部キャップ６８に対するボールねじ５０の回転が可能となるように、ボールねじ５０上に設置される。さらに、スプリッタ７２が、エンドキャップ６８に固定される。スプリッタ７２は、軸方向に対向する腱ループ６０の側部を導管ライナ４４内に案内する、漏斗様スプリッタスロット７４を画成する。導管ライナ４４は、導管４６内に位置する。
【００３３】
[0037]  図６は、導管４６の概略斜視図である。導管４６は、正四方形（または別の実施形態においては矩形）の断面形状を有するワイヤ７６を使用して、コイル形状へと巻かれる。ワイヤ７６が、導管４６へと巻かれると、正四方形形状のワイヤ７６は、比較的平滑な内部表面７８を形成する。さらに、導管ライナ４４（図４および図５に図示される）が、腱４０（図４および図５に図示される）を磨耗から保護するのを補助するために、導管４６内に配置される。
【００３４】
[0038]  導管４６は、第１の端部８０（図５に図示される）にて、スプリッタ７２に固定され、第２の端部８２（図４に図示される）にて、張力センサ４８に固定される。上述のように、張力センサ４８は、手サポート（図示せず）に剛体的に設置される。したがって、導管４６内における腱４０（図４および図５に図示される）の移動により、導管４６は圧縮下におかれる。正四方形ワイヤ７６の平坦側部８４はそれぞれ、隣接するワイヤ７６のコイルに接触し、導管４６が圧縮下におかれた際に相関し合うコイル間のスリップを低減させて、導管４６のよじれを軽減させる。すなわち、ワイヤ７６のコイル間の相対移動は、丸い断面形状を有するワイヤ７６と比較した場合に、軽減される。これは、正四方形ワイヤ７６が、丸い断面形状を有する同様のサイズのワイヤの約３倍の圧縮荷重に耐えることが可能であるためである。
【００３５】
[0039]  図１から図６に図示される実施形態においては、指アクチュエータアセンブリ２６は、３．５６ｃｍ（１．４インチ）のボールナット５２の軸方向移動を可能とし、２２２．４１Ｎ（５０ポンド）の牽引力をもたらす。軸方向移動の他の距離および他の牽引力を、ボールねじ５０の長さ、ならびにモータ３４、ギアドライブ３６、および腱４０のサイズに基づいて、もたらすことが可能である。当業者は、ある特定の指アクチュエータアセンブリ２６に対する軸方向移動および牽引力の適切な量を決定することが可能である。
【００３６】
[0040]  本発明を実施するための最良の実施形態を詳細に説明したが、この発明が関係する技術の当業者には、添付の特許請求の範囲内において本発明を実施するための様々な代替の設計および実施形態が認識されよう。
【符号の説明】
【００３７】
１０  人間型ロボット
１２  頭部
１３  電源部
１４  胴部
１５  腰部
１６  腕
１８  手
１９  指
２０  物体
２１  親指
２２  上腕
２４  下腕
Ａ  肩関節アセンブリ
Ｂ  肘関節アセンブリ
Ｃ  手首関節アセンブリ
Ｄ  首関節アセンブリ
Ｅ  腰部関節アセンブリ
Ｆ  指関節アセンブリ
Ａ１  第１の肩軸
Ａ２  第２の肩軸
Ａ３  第３の肩軸
Ｓ１  第１の肩関節
Ｓ２  第２の肩関節
Ｓ３  第３の肩関節
Ｂ１  第１の肘軸
Ｂ２  第２の肘軸
Ｌ１  第１の肘関節
Ｌ２  第２の肘関節
２６  指（親指）アクチュエータ、指アクチュエータアセンブリ
２８  手首アクチュエータ
３０  制御部、作動システム
３２  ロードセル
３４  モータ
３６  ギアドライブ
３８  アクチュエータハウジング
４０  腱
４２  腱ターミネータ
４４  導管ライナ、腱ライナ
４６  導管
４８  張力センサ
５０  ボールねじ
５２  ボールナット
５４  ガイドピン
５５  スロット
５６  結合部
５７  位置センサ
５８  軸受
５９  磁石
６０  腱ループ
６２  腱ハウジング
６４  腱フック
６６  軸方向チャネル
６８  端部キャップ
７０  ガイドスロット
７２  スプリッタ
７４  漏斗様スプリッタスロット
７５  エンドキャップ軸受
７６  ワイヤ
７８  内部表面
８０  第１の端部
８２  第２の端部
８４  平坦側部
Ｆ  指アクチュエータ軸
【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】
2011067935.tif 000008
【外国語明細書】
2011067935000001.pdf