(57)【要約】【課題】従来の機能を維持した状態で小型化に適した電動義手を提供する。【解決手段】  人指し指に該当する第一義指１７と、中指に該当する第二義指１９と、薬指に該当する第三義指２１と、小指に該当する第四義指３５と、親指に該当する第五義指１１と、各義指を支持する基台１０とからなる。そして、基台１０に複数のモータ２６を取り付け、このモータ２６の動力で各義指を動かすようにしている。そして小型化に適するため、第三義指２１と第四義指３５とを連動するスライド部材７０を設け、また第三義指２１または第四義指３５のいずれか一方にモータ２６を設け、このモータ２６の動力でスライド部材５５を介して第三義指２１と第四義指３５とを連動させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人指し指に該当する第一義指（１７）と、中指に該当する第二義指（１９）と、薬指に該当する第三義指（２１）と、小指に該当する第四義指（３５）と、親指に該当する第五義指（１１）と、各義指を支持する基台（１０）とからなり、前記基台に複数のモータ（２６）を取り付け、このモータの動力で各義指を動かすようにした電動義手において、
前記第三義指と第四義指とを連動するスライド部材（５５）を設け、
第三義指または第四義指のいずれか一方に前記モータを設け、
このモータの動力で前記スライド部材を介して前記第三義指と第四義指とを連動させたことを特徴とする電動義手。
【請求項２】
前記第一義指と前記第三義指と前記第四義指とを前記基台に回動自在に設け、前記スライド部材に回動部材（５６）を設け、この回動部材を介して前記第三義指と第四義指とを連動させたことを特徴とする請求項１に記載の電動義手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は五本の指をモータで駆動する電動義手に関する。
【背景技術】
【０００２】  五本の指をモータで駆動する電動義手では親指、人指し指、中指、薬指、小指のそれぞれにモータを取付け、このモータを正逆回転制御することで指を曲げたり伸ばしたりしている。このように各指にモータを設けると、各指を適宜動かして指先で物を摘まんだり、物を握ったり、筆記用具を持ったりすることができる。また人指し指、薬指、小指を掌に該当する基台に回動可能に取付けると、指先を開けるので大きな物を掴むことができる。
【先行技術文献】
【０００３】
【特許文献】
【特許文献】  特開２００４−０４１２７９  特開２０１１−０１９６３６  特開２０１２−１８７４２６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  各指を動かすモータは外径が大きいほど強いトルクが出せる。外径の大きなモータを親指、人指し指、中指、薬指、小指にそれぞれ取付けた場合、モータを配置するスペースを確保するため掌の幅が大きくなってしまう。またモータの数が増えると、モータの正逆回転制御を行う制御回路も部品が増えて大きくなってしまう。そして、モータは高額な部品となっている
本発明は、従来の機能を維持した状態で小型軽量化に適した安価な電動義手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  第一の発明は、人指し指に該当する第一義指と、中指に該当する第二義指と、薬指に該当する第三義指と、小指に該当する第四義指と、親指に該当する第五義指と、各義指を支持する基台とからなる。そして基台に複数のモータを取り付けてこのモータの動力で各義指を動かす場合、第三義指と第四義指とを連動するスライド部材を設け、また第三義指または第四義指のいずれか一方にモータを設け、このモータの動力でスライド部材を介して第三義指と第四義指とを連動させた。【０００６】  第二の発明は、前記電動義手において、第一義指と第三義指と第四義指とを基台に回動自在に設けた。そしてスライド部材に回動部材を設け、この回動部材を介して第三義指と第四義指とを連動させた。
【発明の効果】
【０００７】  第一の発明では、第三義指または第四義指のいずれか一方にモータを設けてこのモータの動力でスライド部材を介して第三義指と第四義指とを連動させたので、モータの設置スペースやモータを省略でき、安価で小型化を図ることができる。
第二の発明では、スライド部材に回動部材を設けてこの回動部材を介して第三義指と第四義指とを連動させたので、第四義指だけを単独で回動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の電動義手を示す平面図
【図２】小指の詳細を示す平面図と側面図
【図３】薬指の詳細を示す平面図と側面図
【図４】薬指と小指との連結を示す実施例１の平面図
【図５】薬指と小指との連結を示す実施例２の平面図
【図６】本発明の電動義手の配線図
【図７】本発明の電動義手の動作態様を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】  本発明の電動義手は、人指し指に該当する第一義指と、中指に該当する第二義指と、薬指に該当する第三義指と、小指に該当する第四義指と、親指に該当する第五義指と、各義指を支持する基台とからなる。そして、基台に複数のモータを取り付け、このモータの動力で各義指を動かす場合、小型軽量化に適するため、第三義指と第四義指とを連動するスライド部材を設け、また第三義指または第四義指のいずれか一方にモータを設け、このモータの動力でスライド部材を介して第三義指と第四義指とを連動させた。また、第一義指と第三義指と第四義指とを基台に回動自在に取付け、さらにスライド部材には回動部材を設け、この回動部材を介して第三義指と第四義指とを連動させた。
【実施例１】
【００１０】  図１は本発明の電動義手を示す平面図で、基台１０には親指１１を支持する第一ブラケット１２が支軸により回動可能に取付けられている。基台１０の中央にはこの第一ブラケット１２を回動させる第一駆動ユニット１３が取り付けられている。そして第一ブラケット１２内にはパンタグラフ機構１５を介して親指１１（第五義指）を曲げたり伸ばしたりする第二駆動ユニット１６が設けられる。また、基台１０の上端には人指し指１７（第一義指）を曲げたり伸ばしたりする第三駆動ユニット１８と、中指１９（第二義指）を曲げたり伸ばしたりする第四駆動ユニット２０と、薬指２１（第三義指）を曲げたり伸ばしたりする第五駆動ユニット２２が設けられる。【００１１】  第一から第五駆動ユニットには図３に示すように、筐体２５の内部にモータ２６と、減速ギヤ群２７と、モータ２６からの回転を減速ギヤ群２７を介して回転する送りねじ２８と、この送りねじ２８に螺合して進退移動するナット２９と、このナット２９とともに進退移動する第一ロッド３０とが設けられる。筐体２５の外側には、第一ロッド３０に係合するポテンションメータ３１と、第一ロッド３０の移動終端でモータ２６への通電を遮断する信号を発する保護スイッチ３２ａ・３２ｂとが設けられる。この保護スイッチ３２ａ・３２ｂ、は第一ロッド３０の移動終端でモータ２６への通電を遮断する。これにより電池の消耗を抑える。なお、第五駆動ユニット２２にはポテンションメータ３１が取り付けられていない。筐体２５の大きさは内部に収容するモータ２６によって決められる。各駆動ユニットは強い力を生み出すことが求められるのでモータ２６の外径は各指の根元の太さより大きいものとなっている。第三駆動ユニット１８と第五駆動ユニット２２は基台１０に回動自在に取付けられる。そして基台１０に固定された板バネ３３のバネ圧によりみだりに回動することを規制されている。一方、第四駆動ユニット２０は基台１０に固定されている。また、第一駆動ユニット１３の隣には電池室が設けられここに角型電池３４が収納される。【００１２】  小指３５（第四義指）には駆動ユニットを設けていない。図２に示すように小指３５は、末節骨に該当する第一部材４０と中節骨に該当する第二部材４１と基節骨に該当する第三部材４２と中手骨に該当する第四部材４３とで構成される。第一部材４０と第二部材４１とは第一軸４４で連結され、第二部材４１と第三部材４２とは第二軸４５で連結され、第三部材４２と第四部材４３とは第三軸４６で連結されている。第一軸４４と第二軸４５と第三軸４６とは各部材を手の甲側の位置で回動自在に軸支している。そして第四部材４３は、基台１０に取付けられる第二ブラケット４７に第一ネジ４８で回動可能に支持され、小板バネ４９のバネ圧でみだりに回動しないように回動規制されている。第四部材４３は小指３５の根元と同等の太さで箱型をしており、内部にガイド軸５０と、ガイド軸５０に嵌合する摺動片５１と、摺動片５１とともに移動する第二ロッド５２が設けられる。また、摺動片５１には、基台１０に向かって突出する第一ピン５３が設けられている。第二ロッド５２の先端は第三部材４２の掌側の端に連結している。また、第三軸４６の部位には第三ブラケット５４が取り付けられる。基台１０と摺動片５１との間にはスライド板５５（スライド部材）と連結板５６（回動部材）とが配置される。連結板５６は一端をスライド板５５に回動自在に支持され、他端を第一ピン５３に嵌合している。【００１３】  第三部材４２には第一回動片５７がその中心部を軸支されている。そして第一回動片５７の一端と第三ブラケット５４とは第一アーム５８で連結され、第三部材４２が第三軸４６を中心に反時計力向に回動すると、第一回動片５７も第一アーム５８に押されて反時計方向に回動する。第一回動片５７の他端には第一リンク５９の一端が取り付けられる。そして、第一リンク５９の他端は第二部材４１の掌側に連結している。また、第三部材４２には手の甲側に第二リンク６０の一端が取り付けられている。第二部材４１には第二回動片６１がその中心部を軸支されている。そして第二回動片６１の一端には第二リンク６０の他端が連結している。第三部材４２が第三軸４６を中心に反時計方向に回動すると、第一リンク５９は第二部材４１を、第二軸４５を中心にして反時計方向に回動させる。この回動に伴い第二リンク６０は第二回動片６１を反時計方向に回動させる。第二回動片６１の他端には第三リンク６２の一端が取り付けられ、第三リンク６２の他端は第一部材４０の掌側に連結されている。したがい第二部材４１が第二軸４５を中心に反時計方向に回動すると、第三リンク６３は第一軸４４を中心にして第一部材４０を反時計方向に回動させる。このようにして小指３５は折り曲げられる。【００１４】  図３に示すように薬指２１は（小指と同様の部材は、同じ名称と符号で説明）末節骨に該当する第一部材４０と中節骨に該当する第二部材４１と基節骨に該当する第三部材４２と中手骨に該当する第五駆動ユニット２２とで構成される。第一部材４０と第二部材４１とは第一軸４４で連結され、第二部材４１と第三部材４２とは第二軸４５で連結され、第三部材４２と第五駆動ユニット２２とは第三軸４６で連結されている。第一軸４４と第二軸４５と第三軸４６とは各部材を手の甲側の位置で回動自在に軸支している。また、第三軸４６の部位には第三ブラケット５４が取り付けられる。第五駆動ユニット２２のナット２９には基台１０に向かって突出する第二ピン６５が設けられている。そして、基台１０とナット２９との間にはスライド板５５が配置される。第二ピン６５はスライド板５５に嵌合している。【００１５】  図４に示すようにスライド板５５は、連結板５６の一端を回動自在に取付けるとともに基台１０の突起１０ａに嵌合する長尺のガイド孔５５ａと、第二ピン６５に嵌合する円弧孔５５ｂとが設けられている。第五駆動ユニット２２は基台１０に第二ネジ７０を介して取り付けられ、円弧孔５５ｂは第二ネジ７０を中心とした円弧を描くようにしている。したがい、薬指２１は鎖線で示す位置より実線で示す位置に回動することができる。また、第四部材４３は第二ブラケット４７に第一ネジ４８で回動可能に支持される。したがい、小指３５は鎖線で示す位置より実線で示す位置に第一ネジ４８を中心に回動するとき連結板５６は、第一ピン５３に押されて小指３５と共に回動する。【００１６】  図３に示すように第五駆動ユ���ット２２のモータ２６が起動してナット２９が図中右方に移動すると、薬指２１の第一部材４０と第二部材４１と第三部材４２とは実線で示す位置より細線で示すように折曲がり、最後は鎖線で示す位置まで折曲がる。このとき、第一部材４０と第二部材４１と第三部材４２とは手の甲側を回動支点として回動するので、薬指２１に人工皮膚を被せたとしても人工皮膚が大きく引き伸ばされることがなく人工皮膚の損傷を防ぐことができる。またナット２９が右方に移動すると、ナット２９の第二ピン６５はスライド板５５を突起１０ａに添わせて右方に移動する。すると小指３５は連結板５６が第一ピン５３を介して摺動片５１を図２中、右方に移動させる。この摺動片５１の右方への移動に伴い、小指３５の第一部材４０と第二部材４１と第三部材４２は図３で示す薬指２１と同様に折り曲げられる。そして、第一ロッド３０は移動終端で保護スイッチ３２ａ・３２ｂの一方を遮断してモータ２６を停止する。【００１６】  実施例１ではスライド板５５と連結板５６とを使って薬指２１と小指３５とを連動するようにした。このように構成したことで。小指３５は駆動ユニットを省略して第四部材４３のサイズを小指３５の根元と同等の大きさに設定することができ、電動義手を小型化することができる。また連結板５６を使ったことで小指３５は独自に開閉操作することができる。そして、小指３５を駆動するモータ２６がいらないことから制御回路も簡素化でき、電動義手を安価にできる。また、小指３５に第五駆動ユニット２２を設け、薬指２１に第四部材４３を設けてもよい。
【実施例２】
【００１７】  図５に薬指２１と小指３５との連結を示す第二の実施例を平面図で示す。なお、実施例１と同じ部材は同じ符号を使って説明する。スライド板７１には第二ネジ７０に嵌合する長尺のガイド孔７１ａと第二ピン６５に嵌合する丸孔７１ｂと、第一ピン５１に嵌合する丸孔７１ｃとが設けられている。そして、スライド板７１は第五駆動ユニッ２２トとともに第二ネジ７０を中心に回動できる。したがい実施例２では小指３５または薬指２２を開閉させると、薬指２２と小指３５がともに回動する。このように構成することで実施例１に対して連結板５６を省略でき、構成の簡素化を図ることができる。【００１８】  図６は本発明の電動義手の駆動回路を示す配線図でモータ２６の正逆回転を制御する五つの制御ＩＣ１・２・３・４・５と、ポテンションメータ３１と連動するオペアンプ６と、各指の動きを指令する第一から第六の指令スイッチ７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄ・７ｅ・７ｆと、各指令スイッチからの信号が別回路に伝わることを規制するダイオードＤと、制御回路の電圧を設定する三端子レギュレータ８とで構成される。制御ＩＣ１は第一駆動ユニット１３のモータ２６を、制御ＩＣ２は第二駆動ユニット１６のモータ２６を、制御ＩＣ３は第三駆動ユニット１８のモータ２６を、制御ＩＣ４は第四駆動ユニット２０のモータ２６を、制御ＩＣ５は第五駆動ユニット２２のモータ２６を制御する。オペアンプ６に連なる抵抗Ｒ１はナット２９の移動で変化するポテンションメータ３１の抵抗値と一致したと、オペアンプ６の出力端子６６ａと６ｂとを０電圧とする値に設定している。このような値に抵抗Ｒ１を設定することで図３の細線で示す折り曲げ動作の中間の位置に指が達したとき、モータ２６の回転を停止させることができる。なお第一から第六の指令スイッチ７ａ・７ｂ・７ｃ・７ｄ・７ｅ・７ｆは基台１０の手の甲側に配置される。また、抵抗Ｒ３はオペアンプ６の発振を抑える働きをする。【００１９】  図７は図６の駆動回路による電動義手の動作態様を示す図で、図７（Ａ）は第一指令スイッチ７ａが操作された状態を示している。第一指令スイッチ７ａがオンになると全ての制御ＩＣのピン１がハイ電圧となり、全てのモータ２６が逆転して、折り曲げられている指は伸ばされる。図７（Ｂ）は第二指令スイッチ７ｂが操作された状態を示している。第二指令スイッチ７ｂがオンになると制御ＩＣ５だけモータ２６が正転して薬指２１と小指３５が折曲がる。そして第六指令スイッチ７ｆをオンすると、制御ＩＣ２・３・４がモータ２６を正転させて中指１９、人指し指１７、親指１１が折曲がり、この三本指の指先で物を摘まむことができる。図７（Ｃ）は第三指令スイッチ７ｃが操作された状態を示している。第三指令スイッチ７ｃをオンにすると、全制御ＩＣがモータ２６を正転させて各指が折曲がる。このとき制御ＩＣ１はオペアンプ６からの信号で第一駆動ユニット１３のモータ２６を折り曲げ動作の中間の位置で停止させる。この後、親指１１と人差し指１７との間にスプーンの柄を差し込んで第六指令スイッチ７ｆをオンとすると、制御ＩＣ１はモータ２６を正転させて親指１１と人差し指１７とでスプーンの柄を挟んでスプーンを保持する。図７（Ｄ）は第四指令スイッチ７ｄが操作された状態を示している。第四指令スイッチ７ｄがオンとなると、全制御ＩＣがモータ２６を正転して各指が折曲がる。このとき制御ＩＣ２と制御ＩＣ３と制御ＩＣ４は、オペアンプ６からの信号で第二・第三・第四駆動ユニット１６・１８・２０のモータ２６を折り曲げ動作の中間の位置で停止させる。そして親指１１、人指し指１７、中指１９の指先の間に筆記用具を差し込んで第五指令スイッチ７ｅをオンにすると、制御ＩＣ３が第三駆動ユニット１８のモータ２６だけを正転して人指し指が筆記用具を保持するように作動する。図７（Ｅ）は第六指令スイッチ７ｆが操作された状態を示している。第六指令スイッチ７ｆがオンになると、制御ＩＣ２から制御ＩＣ５までがモータ２６を正転して親指１１、人指し指１７、中指１９、薬指２１、小指３５が折曲がる。この操作で５本の指で物を握ることができる。【００２０】  前記の駆動回路ではポテンションメータ３１と連動するオペアンプ６と、各指令スイッチからの信号が別回路に伝わることを規制するダイオードでＤと、モータ２６の正逆回転を制御する五つの制御ＩＣとで各指を動かすようにした。しかし、マイコンやモータ２６の回転で発するパルスをカウントするカウンターを用いて制御ＩＣを操作させても良い。この場合は各指の折り曲げタイミングや折り曲げ位置を自在に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】  本発明の電動義手は、手首から先を失ってしまった障害者を対象にしているが擬人ロボット等に使用しても良い。
【符号の説明】
【００２２】    １０  基台
１１  第五義指
１７  第一義指
１９  第二義指
２１  第三義指
２６  モータ
３５  第四義指
５５  スライド部材
５６  回動部材
【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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