(57)【要約】【課題】指の曲げ伸ばしに連動して、手の甲部分及び掌部分を変形させる。【解決手段】ハンド装置１は、ブロック材３に回動装置１０、３０、５０、７０を回動可能に取り付けると共に、各回動装置１０、３０、５０、７０のベース部材を帯状弾性体５ａで束ねて、手の甲部分１ａ及び掌部分を形成する。各回動装置１０、３０、５０、７０の中で小指及び薬指に相当する第１回動装置１０及び第２回動装置３０では、第１アクチュエータ２１、４１と回動部材１４、３４を繋ぐ線材２２、４２をＸ軸のプラス方向へオフセットして取り付ける。また、人差し指に相当する第４回動装置７０では、第１アクチュエータ８１と回動部材７４を繋ぐ線材８２を逆方向にオフセットして取り付ける。このようなオフセットにより、線材２２、４２、８２が牽引されると、各回動装置１０、３０、７０には回転モーメントが生じ、甲部分１ａ及び掌部分が変形する。【選択図】図１
2008032140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を有するベース部材と、該ベース部材の長手方向の一端側に回動可能に取り付けてある回動部材と、アクチュエータと、該アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ線材とを備え、前記アクチュエータの駆動により前記線材を牽引して前記回動部材を回動させる回動装置において、
前記線材の前記回動部材に繋がる側は、前記ベース部材の長手方向に平行な前記回動部材の中心線からオフセットした位置に取り付けてあることを特徴とする回動装置。
【請求項２】
前記線材のオフセットした位置を維持するように前記線材を案内する案内部材を備える請求項１に記載の回動装置。
【請求項３】
前記回動部材は、中間部材を介して前記ベース部材に取り付けてあり、
前記中間部材は、前記回動部材の回動軸方向及び前記ベース部材の長手方向の両方向に対して直交的な方向を回動軸方向にして回動可能にしてある請求項１又は請求項２に記載の回動装置。
【請求項４】
前記アクチュエータの駆動による回動方向と逆方向に前記回動部材を回動させる逆回動アクチュエータと、
該逆回動アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ逆回動線材とを備える請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の回動装置。
【請求項５】
前記逆回動線材の前記回動部材に繋がる側は、前記ベース部材の長手方向に平行な前記回動部材の中心線から、前記線材のオフセット方向と同方向にオフセットした位置に取り付けてある請求項４に記載の回動装置。
【請求項６】
前記回動部材の前記ベース部材への取り付け側とは反対側になる端部に、回動可能に取り付けてある副回動部材と、
前記逆回動アクチュエータの駆動による前記回動部材の回動方向と同方向に前記副回動部材を回動させる副逆回動アクチュエータと、
該副逆回動アクチュエータ及び前記副回動部材を繋ぐ副逆回動線材とを備える請求項４又は請求項５に記載の回動装置。
【請求項７】
前記副逆回動アクチュエータの駆動による回動方向と逆方向に前記副回動部材を付勢する付勢部材を備える請求項６に記載の回動装置。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７のいずれか１つに記載の回動装置が備える前記アクチュエータ及び前記逆回動アクチュエータは、流体の給排により膨縮して駆動を行うものであり、
前記アクチュエータ及び前記逆回動アクチュエータに流体を供給し、
前記アクチュエータ及び前記逆回動アクチュエータに供給する流体の圧力を切り替えて前記回動部材の回動と回動停止とを切り替えることを特徴とする回動装置の駆動方法。
【請求項９】
長手方向を有するベース部材、該ベース部材の長手方向の一端側に回動可能に取り付けてある回動部材、アクチュエータ、並びに該アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ線材を有する複数の回動装置と、
前記複数の回動装置を平行的に並べた状態で、各ベース部材の長手方向に平行な方向を回動中心にして各ベース部材の他端側を回動可能に取り付けた集合部材と、
前記複数の回動装置の各ベース部材を束ねる弾性体とを備え、
平行的に並べた前記複数の回動装置の中で、端側に位置する回動装置は、請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の回動装置であり、該回動装置の線材のオフセット方向を、前記回動装置が位置する端側の方向にしてあることを特徴とするハンド装置。
【請求項１０】
前記集合部材における各ベース部材の他端側の取り付け位置の全体的な配置は、湾曲形状にしてある請求項９に記載のハンド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の指に相当する回動装置、その回動装置を組み合わせた人間の手に相当するハンド装置に関し、特に、ハンド装置における甲及び掌に相当する部分が、指の曲げ伸ばし動作に連動して、湾曲した形状から扁平的な形状へ変形するようした回動装置、回動装置の駆動方法、及びハンド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人間の手に相当するハンド装置に対して、様々な形態が開発されている。このようなハンド装置において、指に相当する部分の曲げ伸ばし動作を行う駆動源（アクチュエータ）には、モータのような電動機、又は空気及び液体等の流体の給排に伴い膨縮するもの（例えば、ロボットの人工筋肉に利用されるマッキンベン型のアクチュエータ）等が一般的に使用されている。
【０００３】
具体液に、下記の特許文献１及び特許文献２では、駆動源としてモータを使用し、リンク的な機構でモータの駆動力を指に相当する部分に伝達し、指の曲げ伸ばしを行うハンド装置が開示されている。また、特許文献３では、駆動源としてモータを用いると共に、モータに繋がったワイヤで指を構成する各部材を連結し、ワイヤの送り出し及び引き戻しをモータで行うことにより、指の曲げ伸ばしを行うハンド装置が開示されている。
【０００４】
一方、特許文献４では、駆動源として流体の給排により膨縮するアクチュエータ（流体圧式のアクチュエータ）を使用し、アクチュエータへの流体供給により指を伸ばし、指の曲げは、バネのような付勢手段の付勢力を利用したハンド装置が開示されている。なお、特許文献５及び特許文献６ではロボットのアーム部分に、二組の流体圧式アクチュエータをアーム部材の両側にそれぞれ配置し、一方の流体圧式アクチュエータの駆動によりアーム部材を一方向へ回動させ、他方の流体圧式アクチュエータの駆動によりアーム部材を反対方向へ回動させる機構が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１６７８３１号公報
【特許文献２】特開２００６−１６７８３９号公報
【特許文献３】特開２００４−４２２１４号公報
【特許文献４】特開２００６−１５９３３３号公報
【特許文献５】特開昭６１−２４９２９２号公報
【特許文献６】特開２００５−８３４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハンド装置で把持対象となる物を把持する場合、寸法が大きいときは、一旦、手を大きく開くために指を伸ばしてから指を曲げることになるが、上述した特許文献１乃至特許文献４で開示されているハンド装置では、いずれも手の甲及び掌部分の形状が固定であるため、甲及び掌部分も含めて手全体を大きく開くことができないと云う問題がある。また、把持対象となる物の形状は、三角的な形状、四角的な形状、丸い形状など様々であるが、特許文献１乃至特許文献４のハンド装置では、単に指を曲げて物を把持するに留まるので、指で物を把持する箇所が点接触的になり、広い接触面積で確実に物を把持することができないと云う問題がある。
【０００６】
なお、特許文献５及び特許文献６のロボットアームは、二組の流体圧式アクチュエータでアームを両方向に回動可能にしているが、アームの回動速度を制御すること、回動範囲の途中でアーム位置を維持するような制御まで実現できないと云う問題がある。
【０００７】
本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、指の曲げ伸ばしに要する力を利用して手の甲及び掌を変形し、手全体を大きく開けられると共に、物の形状に沿って面接触で物を把持できるようにした回動装置、及びハンド装置を提供することを目的とする。
また、本発明では、駆動源として二組の流体圧式のアクチュエータを用いた場合、指の曲げ速度、指を途中で曲げた状態で制動できる回動装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明に係る回動装置は、長手方向を有するベース部材と、該ベース部材の長手方向の一端側に回動可能に取り付けてある回動部材と、アクチュエータと、該アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ線材とを備え、前記アクチュエータの駆動により前記線材を牽引して前記回動部材を回動させる回動装置において、前記線材の前記回動部材に繋がる側は、前記ベース部材の長手方向に平行な前記回動部材の中心線からオフセットした位置に取り付けてあることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、線材を回動部材の中心線からオフセットした位置に取り付けるため、アクチュエータの駆動により線材が牽引されると、線材に係る牽引力が力学的に複数のベクトル方向へ分散し、回動部材を回動させる力に加えて、回動部材の中心線まわりに回動装置が回動しようとする回転モーメントが発生する。この回転モーメントにより、回動部材を回動させる以外の動作を回動装置に行わせることが可能となり、例えば、本発明の回動装置をハンド装置における指部分に適用した場合、回動部材の回動に連動させて回動装置自体を回転モーメントにより回動させられる。
【００１０】
また、本発明に係る回動装置は、前記線材のオフセットした位置を維持するように前記線材を案内する案内部材を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、線材のオフセットした位置を維持するように案内する案内部材を備えるので、線材がアクチュエータの牽引により移動した場合、及び回動部材が回動した場合でも、線材のオフセットした状態は維持されることなり、回動部材の中心線まわりの回転モーメントが安定して生じる。
【００１１】
さらに、本発明に係る回動装置では、前記回動部材が、中間部材を介して前記ベース部材に取り付けてあり、前記中間部材は、前記回動部材の回動軸方向及び前記ベース部材の長手方向の両方向に対して直交的な方向を回動軸方向にして回動可能にしてあることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、回動部材の回動軸方向及びベース部材の長手方向の両方に直交的な方向を回動中心にする中間部材を介して、回動部材をベース部材に取り付けるので、アクチュエータの駆動により線材が牽引されると、オフセットした線材の取り付け位置に伴って中間部材を回動させる力も生じる。そのため、回動部材の回動に連動して、中間部材が別方向に回動するようになるので、例えば、本発明に係る回動装置をハンド装置における指部分に適用すると、回動部材の回動に連動させて指同士の間隔が変化する動作を行うことができ、指を伸ばした際に手を大きく開くことが可能なハンド装置を実現できる。
【００１３】
また、本発明に係る回動装置は、前記アクチュエータの駆動による回動方向と逆方向に前記回動部材を回動させる逆回動アクチュエータと、前記回動部材を中心にして前記線材が取り付けてある側と逆側に配置してあり、前記逆回動アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ逆側線材とを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、逆回動アクチュエータの駆動で逆側線材を駆動すると、回動部材は逆方向に回動される。そのため、本発明に係る回動装置を、ハンド装置における指部分に適用すると、アクチュエータの駆動により回動部材を指の伸ばし方向に回動させることに加えて、逆回動アクチュエータの駆動により回動部材を指の曲げる方向に回動させることも可能となり、指の曲げ伸ばし動作を、それぞれ専用のアクチュエータで迅速に行える。
【００１４】
さらに、本発明に係る回動装置では、前記逆回動線材の前記回動部材に繋がる側を、前記ベース部材の長手方向に平行な前記回動部材の中心線から、前記線材のオフセット方向と同方向にオフセットした位置に取り付けてあることを特徴とする。
【００１５】
本発明にあっては、逆回動線材も、前記線材と同方向にオフセットした位置で回動部材に繋げるので、逆回動線材が逆回動アクチュエータに牽引されると、前記線材の牽引による回転モーメントと逆方向の回転モーメントが発生し、この逆方向の回転モーメントに伴って回動部材の中心線まわりに回動装置が回動しようとする。そのため、本発明に係る回動装置をハンド装置における指部分に適用したときは、前記逆回動アクチュエータの駆動による指の動作に連動して回動装置自体が回動し、従来にない指の動きを実現できる。
【００１６】
また、本発明に係る回動装置は、前記回動部材の前記ベース部材への取り付け側とは反対側になる端部に、回動可能に取り付けてある副回動部材と、前記逆回動アクチュエータの駆動による前記回動部材の回動方向と同方向に前記副回動部材を回動させる副逆回動アクチュエータと、該副逆回動アクチュエータ及び前記副回動部材を繋ぐ副逆回動線材とを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、回動部材の先端側に取り付けた副回動部材を副逆回動アクチュエータで回動させるので、多関節で指を折り曲げるような動作を実現できるようになる。なお、副回動部材を直列的に複数回動可能に連結すると共に、各副回動部材用の副逆回動アクチュエータを設ければ、実際の人体における指の関節数に合わせた形態にすることも可能である。
【００１７】
さらに、本発明に係る回動装置は、前記副逆回動アクチュエータの駆動による回動方向と逆方向に前記副回動部材を付勢する付勢部材を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、副回動部材を副逆回動アクチュエータによる回動の方向と逆方向に付勢する付勢部材を備えるので、簡易な機構で副回動部材に相当する指部分の回動を実現できる。なお、付勢部材としては合成ゴムのような弾性体、又は引っ張りコイルバネ、板バネのようなバネ材等を適用できる。また、付勢部材として合成ゴムのような弾性体を用いる場合は、副回動部材と回動部材を弾性体で繋いで副回動部材を付勢する形態以外に、合成ゴム製の手袋における指部分で回動装置を被覆して副回動部材を付勢する形態も可能である。
【００１８】
本発明に係る回動装置の駆動方法では、前記回動装置が備える前記アクチュエータ及び前記逆回動アクチュエータが、流体の給排により膨縮して駆動を行うものであり、前記アクチュエータ及び前記逆回動アクチュエータに流体を供給し、前記アクチュエータ及び前記逆回動アクチュエータに供給する流体の圧力を切り替えて前記回動部材の回動と回動停止とを切り替えることを特徴とする。
【００１９】
本発明にあっては、流体圧式のアクチュエータを用いると共に、アクチュエータ及び逆回動アクチュエータの両方に流体を供給し、その際、それぞれのアクチュエータへ供給される流体の圧力を切り替えるので、回動の方向、回動の速度、回動範囲の途中で回動を停止させること等を制御できる。
【００２０】
例えば、回動の方向を制御する場合は、回動させたい方向の駆動を行うアクチュエータへ供給する流体の圧力を大きくすればよい。また、回動の速度を制御する場合は、両アクチュエータの供給する流体の圧力の差を大きくすれば、回動の速度は大きくなり、また、圧力の差を小さくすれば、回動の速度は小さくなる。さらに、途中で回動を停止させる場合は、回動部材を所望の位置まで回動させると共に、その位置でアクチュエータによる線材の牽引力と、逆回動アクチュエータの逆側線材の牽引力とが釣り合うように両アクチュエータへ供給する流体の圧力を調整することになる。この場合、回動部材は両方向に牽引される力が釣り合った状態で停止するため、力がかかった状態、すなわち、丁度ブレーキがかかった状態になっており、外力を受けても容易に回動せず、安定して停止状態を維持できる。
【００２１】
本発明に係るハンド装置は、長手方向を有するベース部材、該ベース部材の長手方向の一端側に回動可能に取り付けてある回動部材、アクチュエータ、並びに該アクチュエータ及び前記回動部材を繋ぐ線材を有する複数の回動装置と、前記複数の回動装置を平行的に並べた状態で、各ベース部材の長手方向に平行な方向を回動中心にして各ベース部材の他端側を回動可能に取り付けた集合部材と、前記複数の回動装置の各ベース部材を束ねる弾性体とを備え、平行的に並べた前記複数の回動装置の中で、端側に位置する回動装置は、上述したいずれかの回動装置であり、該回動装置の線材のオフセット方向を、前記回動装置が位置する端側の方向にしてあることを特徴とする。
【００２２】
本発明にあっては、各回動装置のベース部材を弾性体で束ねるので、集合部材に対して回動可能な各回動装置が緩やかにまとまった状態になり、各ベース部材を束ねた部分が丁度、人間の手の甲及び掌に相当した箇所を形成して、手の甲及び掌に相当する箇所が微妙に変形できる形態を実現できる。また、端側に位置する回動装置における線材のオフセット方向を、その回動装置の取り付け側と同じ端側に一致させるので、アクチュエータの駆動で指を伸ばすように回動部材を回動させると、それに伴って発生する回転モーメントの力により、回動装置自体が集合部材への取り付け箇所を中心にして、各ベース部材を束ねる弾性体の付勢力に抗して手を開く方向に回動する。そのためハンド装置における甲及び掌に相当する箇所が扁平的な状態又は反った状態へと変形し、従来のハンド装置に比べて大きく手を広げることができ、寸法の大きい物も把持しやすくなる。
【００２３】
また、本発明に係るハンド装置は、前記集合部材における各ベース部材の他端側の取り付け位置の全体的な配置は、湾曲形状にしてあることを特徴とする。
本発明にあっては、各回動装置のベース部材の取り付け位置の全体的な配置を、湾曲形状にするので、弾性体の付勢力によりハンド装置における手の甲及び掌に相当する箇所は自然と、湾曲した形状になる。そのため、物を把持する際は、指に加えて掌に相当する箇所も湾曲するため、物を包み込むように安定した把持が可能になると共に、指に相当する回動装置の部分が掌の湾曲形状に応じて指の根元から適切な角度で回動するようになる。その結果、把持対象の物がどのような形状であっても、物の形状に沿って指に相当する部分が回動して面接触的な把持を実現でき、把持力の向上を図れる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にあっては、線材をオフセットして取り付けることで、線材の牽引力を複数の力に分散して、多様な動作を行える回動装置を実現できる。
本発明にあっては、線材がアクチュエータにより牽引されて動いても、線材のオフセットした位置を維持でき、回動部材の中心線まわりの回転モーメントを安定して発生させられる。
【００２５】
本発明にあっては、回動可能な中間部材を介して回動部材をベース部材に取り付けるので、回動部材の回動方向と直交的な方向を回動軸方向にして中間部材を回動でき、一つのアクチュエータの駆動による線材の牽引で複数種類の動作を行える。
本発明にあっては、逆回動アクチュエータ及び逆側線材を備えるので、回動部材を両方向に回動できる。
本発明にあっては、逆回動線材を、前記線材と同方向にオフセットした位置で回動部材に繋げるので、前記線材の牽引による回転モーメントと逆方向の回転モーメントを発生でき、回動装置自体を両方向に回動することを実現できる。
【００２６】
本発明にあっては、回動部材の先端側に取り付けた副回動部材を副逆回動アクチュエータで回動させるので、複数の関節で指を折り曲げるような動作を実現できる。
本発明にあっては、付勢部材を用いた簡易な機構で、副逆回動アクチュエータの駆動方向と逆方向へ副回動部材を付勢できる。
【００２７】
本発明にあっては、相異する方向への駆動を行う二組の流体圧式のアクチュエータの両方に流体を供給する際に、それぞれのアクチュエータへの供給する流体の圧力を適宜切り替えることで、回動の方向、回動の速度、回動範囲の途中で回動を停止させること等を自由に制御できる。
【００２８】
本発明にあっては、回動可能に集合体に取り付けた各回動装置のベース部材を弾性体で束ねるので、微妙な変形が可能な手の甲及び掌を形成できると共に、端側に位置する回動装置における線材のオフセット方向を、その回動装置の取り付け側と同じ端側に一致させるので、指を伸ばすように回動部材を回動させると、回動装置自体が手を開く方向に回動し、ハンド装置における甲及び掌に相当する箇所を扁平的な形状から反るような形状に変形させて、寸法の大きい物も容易に把持できるハンド装置を実現できる。
また、本発明にあっては、各回動装置のベース部材を集合部材へ取り付ける箇所の全体的な配置を、湾曲形状にするので、物を把持する際、手の甲及び掌に相当する部分をなだらかに湾曲した形状でき、物を包み込むように安定した把持を行えると共に、各回動装置が把持対象の物の形状に沿って面接触となるように回動して物を把持でき、把持力の向上を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１、２は、本発明の実施形態に係る複数の回動装置を組み合わせて構成したハンド装置１を示し、このハンド装置１は丁度、人体の右手に相当し、図１は右手の甲側から見た状態、図２は右手の掌側から見た状態を示している。本実施形態のハンド装置１は、甲部分１ａ（図１参照）及び掌部分１ｂ（図２参照）を扁平的な状態、反った状態、湾曲した状態と、指の曲げ伸ばしに連動して様々に変形できるようにしたことが特徴である。なお、図１において二点鎖線で示す輪郭は、ハンド装置１の外周部分を形成する合成ゴム製の手袋２である。
【００３０】
ハンド装置１は、手首付近を構成するブロック材３（集合部材に該当）に、小指部分に相当する第１回動装置１０、薬指部分に相当する第２回動装置３０、中指部分に相当する第３回動装置５０、人差し指部分に相当する第４回動装置５０、及び拇指部分に相当する第５回動装置９０を取り付けている。
【００３１】
図３は、拇指に相当する部分を除いた各回動装置１０、３０、５０、７０をブロック材３に取り付ける状態を示している。なお、図３では、各回動装置１０、３０、５０、７０が備えるアクチュエータの図示を省略している。また、図３に示すＸＹＺ座標系を構成するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（各軸は直交）は、ハンド装置１の三次元的な形態を表す基準軸に相当し、矢印が示す（＋）方向（正方向）の反対方向が負方向になっている。また、他の図（図１、２、４、５等）で示す各軸も、図３に示すＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と同じものである。
【００３２】
ブロック材３は、上面３ａに各回動装置１０、３０、５０、７０を平行的に並べた状態で取り付けるためのザグリ状の円形孔４ａ〜４ｄを形成している。ブロック材は、各円形孔４ａ〜４ｄの全体的な配置が、図３中のＹ軸の正（＋）側から負の方向へ見た場合で、平仮名の「へ」の字のように湾曲形状にして、各円形孔４ａ〜４ｄを形成している。
【００３３】
具体的には、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、中指に相当する第３回動装置５０が取り付けられる円形孔４ｃは、「へ」の字の頂点となる位置に形成されている。また、薬指に相当する第２回動装置３０と、人差し指に相当する第４回動装置７０が取り付けられる円形孔４ｂ、４ｄはそれぞれ、円形孔４ｃより少し下がった位置（Ｚ軸に平行な方向で円形孔４ａより（＋）側の方向の箇所）に形成されている。さらに、小指に相当する第１回動装置１０が取り付けられる円形孔４ａは、最も下がった位置（Ｚ軸に平行な方向で最も正（＋）側の箇所）に形成されている。なお、図１１（ａ）〜（ｃ）では、各円形孔４ａ〜４ｄの中心を一点鎖線の十字交点で表している。
【００３４】
これらの円形孔４ａ〜４ｄには、図３に示すように、各回動装置１０、３０、５０、７０の端部に設けられたジョイント部材１１、３１、５１、７１が差し込まれた状態で、ブロック材３の甲側の面に設けられた穴４ｅ〜４ｈに抜止め用のネジＢが固定されて、各回動装置１０、３０、５０、７０が円形孔４ａ〜４ｄの中心を回動中心にして、回動可能にブロック材３へ取り付けられる。なお、ブロック材３は、下面３ｂがロボットのアーム部への取り付け側になっていると共に、拇指に相当する第５回動装置９０を取り付ける取付部３ｃを回動可能に設けている。
【００３５】
また、回動可能に取り付けられた各回動装置１０、３０、５０、７０のベース部材１２、３２、５２、７２は、手の甲側及び掌側となる両面を、幅広の帯状弾性体５ａ、５ｂで束ねられている。帯状弾性体５ａ、５ｂは、伸縮可能の合成ゴムで形成されて所定の弾性力を有しており、接着剤によりベース部材１２、３２、５２、７２に貼り付けられている。このように帯状弾性体５ａ、５ｂで束ねられた部分が、ハンド装置１における手の甲部分１ａ及び掌部分１ｂを形成する。甲部分１ａ及び掌部分１ｂは、所定の力が付加された場合、各回動装置１０、３０、５０、７０は帯状弾性体５ａ、５ｂの弾性範囲内で、円形孔４ａ〜４ｄを中心にして回動することに伴って変形する。
【００３６】
なお、ブロック材３の取付部３ｃに取り付けられた第５回動装置９０は、第４回動装置７０と、線状の腱部材６で繋がれており（図１、２参照）、甲部分１ａ及び掌部分１ｂの変形に連動して動く（回動する）ようになっている。
【００３７】
図４は、小指に相当する第１回動装置１０（本発明の回動装置に相当）を手の甲側から見た状態を示し、図５は第１回動装置１０を、ハンド装置１において小指側の側方から見た状態を示している。第１回動装置１０は、骨格的な構成として、ベース部材１２の一端１２ｂ側に中間部材１３を介して回動部材１４を回動可能に取り付けており、回動部材１４のベース部材１２への取付側と反対側になる一端１４ｂ側に副回動部材１６を回動可能に取り付けており、さらに副回動部材１６の先端側となる一端１６ｂ側に先端回動部材１７を回動可能に取り付けている。以下、第１回動装置１０の骨格的な構成の詳細を説明する。
【００３８】
ベース部材１２は、長手方向を有する長板状の部材であり、長手方向（Ｙ軸に平行な方向）の一端１２ｂ側に一方の側面１２ｆから他方の側面１２ｇへ通じる溝部１２ｃを形成している（図５参照）。また、ベース部材１２は、長手方向の他端１２ａ側にジョイント部材１１を取り付けている。ジョイント部材１１は鍔状のフランジ部１１ａを有し、このフランジ部１１ａから、ブロック材３の円形孔４ａに差し込まれる円柱状の差込部１１ｂを突設し、差込部１１ｂには、抜止め用のネジＢの先端が収まる窪部１１ｃを全周にわたって形成している。また、ジョイント部材１１は、フランジ部１１ａから、ベース部材１２との連結用の連結部１１ｄを突設し、連結部１１ｄは、ベース部材１２の他端１２ａを挟み込む形状に形成されている。
【００３９】
ジョイント部材１１は、連結部１１ｄに連結軸１１ｅを固定しており、この連結軸１１ｅは、Ｚ軸に平行な方向を軸長方向（軸の長手方向）にして、ベース部材１２の他端１２ａを貫通する（図５参照）。そのため、ベース部材１２は、ジョイント部材１１に対して、連結軸１１ｅを回動軸にして、図４の矢印に示すように、若干左右に回動できるようになっている。
【００４０】
また、ベース部材１２の一端１２ｂ側に取り付けられる中間部材１３は、ベース部材１２への取付側の厚み寸法（Ｚ軸に平行な方向の寸法）を薄くして、ベース部材１２の溝部１２ｃに収まる薄板部１３ａを形成し（図５参照）、この薄板部１３ａを貫通する第１回動軸１８ａをベース部材１２の一端１２ｂ側に固定している。第１回動軸１８ａは、図５に示すように、Ｚ軸に平行な方向を軸長方向（回動軸方向）にしており、中間部材１３は、ベース部材１２に対して第１回動軸１８ａを回動中心にして回動できる（図８（ａ）、図１０（ａ）参照）。また、中間部材１３は、回動部材１４側の端部１３ｂに凹部１３ｃを形成している（図４参照）。
【００４１】
回動部材１４は、中間部材１３の凹部１３ｃに収まる凸部１４ａを突設し、この凸部１４ａを貫通する第２回動軸１８ｂが、回動部材１３の凹部１３ｃを挟んだ両側の端部１３ｂに固定されている。第２回動軸１８ｂはＸ軸に平行な方向を軸長方向（回動軸方向）にしており、回動部材１４は、第２回動軸１８ｂを回動中心にして回動できる。なお、図５に示す状態から、回動部材１４を時計方向に回動するときが、指を曲げる動作に該当する。また、回動装置１４は、長手方向（Ｙ軸方向に平行な方向）において、凸部１４ａと反対側の端部１４ｂに、上述した中間部材１３と同様に凹部１４ｃを形成し、この凹部１４ｃに副回動部材１６の凸部１６ａを収めている。
【００４２】
副回動部材１６は、回動部材１４と寸法は相違するが形状的には同等であり、凸部１６ａと、反対側の端部１６ｂに凹部１６ｃを形成している。副回動部材１６の凸部１６ａには、回動部材１４の端部１４ｂに固定された第３回動軸１８ｃが貫通しており、副回動部材１６も、回動部材１４と同様に、Ｘ軸に平行な第３回動軸１８ｃを回動中心にして回動できる。また、副回動部材１６の凹部１６ｃには、先端回動部材１７の凸部１７ａが収まっている。
【００４３】
先端回動部材１７の凸部１７ａには、副回動部材１６の端部１６ｂに固定された第４回動軸１８ｄが貫通しており、先端回動部材１７も、回動部材１４及び副回動部材１６と同様に、Ｘ軸に平行な第４回動軸１８ｄを回動中心にして回動可能になっている。なお、先端回動部材１７は、小指の指先部分に相当し、先端１７ｂを円弧状に湾曲した形状にすると共に、掌側の面１７ｃには、丘状に盛り上がった別部材の指先部材１９を取り付けている（図５参照）。
【００４４】
また、第１回動装置１０は、図４及び図５に示すように、上述した回動部材１４、副回動部材１６、及び先端回動部材１７の回動させるために、計４個のアクチュエータ２１、２３、２５、２７を備えている。各アクチュエータ２１、２３、２５、２７は、流体の供給により膨張すると共に、供給された流体を排出することで収縮して各回動部材１４、１６、１７に繋がれた線材２２、２４、２６、２８の牽引及び牽引解放を行う流体圧式のアクチュエータである。
【００４５】
図６（ａ）は、ベース部材１２の甲側の一面１２ｄに配置される第１アクチュエータ２１の収縮した状態の断面図を示し、図６（ｂ）は流体が供給されて膨張した状態の断面図を示している。第１アクチュエータ２１は、内部の袋体２１ｂを被覆体２１ａで覆う構成であり、袋体２１ｂの開口端２１ｅに流体供給用のホースＨを差し込むと共に、ホースＨに被せた熱収縮チューブ２１ｆでホースＨを袋体２１ｂに固着し、その上から被覆体２１ａの根本部２１ｄを被せて結束線材２１ｈで結束固定している。また、被覆体２１ａの先端部２１ｃは線材２２で結束すると共に、その線材２２を延出して、線材２２の延出端を駆動対象の部材に繋げるようにしている。
【００４６】
被覆体２１ａは、筒状で柔軟に編成されたものであり、本実施形態ではエステル系の糸であるポリエステルマルチフィラメント糸で製紐機により袋打ちで編み上げられている。編み上げの際には、編み目が菱形（バイアス）で且つ菱形（バイアス）の長手方向が筒状の被覆体１２の長手方向（Ｙ軸に平行な方向）と一致するように編成されており、Ｙ軸に平行な方向、及びＹ軸に対して直交的な方向（アクチュエータ２１が拡径する方向）のいずれにも伸縮可能になっている。また、袋体２１ｂはポリエチレン製のものであり、流体の供給により膨らみ、Ｙ軸に平行な方向の寸法が短くなると共に、Ｙ軸に直交的な方向（例えば、Ｘ軸に平行な方向）の寸法が長くなり（図６（ｂ）参照）、このような袋体２１ｂの膨らみに被覆体２１ａが追従変形し、線材２２を図６（ｂ）中の矢印方向に牽引する。なお、図６（ａ）（ｂ）に示す第１アクチュエータ２１以外の各アクチュエータ２３、２５、２７も、寸法的な相違はあるが、構成自体は上述した説明内容と同じである。
【００４７】
第１アクチュエータ２１は、図１及び図４に示すようにベース部材１２の甲側の一面１２ｄに配置されると共に、第１アクチュエータ２１から延出する線材２２を回動部材１４へ繋ぐように、線材２２の端部２２ａを、回動部材１４の甲側の一面１４ｄに取り付けている。線材２２の端部２２ａの取付位置は、ベース部材１２の長手方向（Ｙ軸方向）に平行な回動部材１４の中心線１４ｆから、図４において右方向へ距離Ｌ１だけオフセットしている。なお、図４における右方向（Ｘ軸の（＋）方向）は、第１回動装置１０が図１のハンド装置１に組み込まれた際、各回動装置１０、３０、５０、７０がＸ軸方向に沿って平行的に並んだ状態で、第１回動装置１０が位置する端側（Ｘ軸における（＋）方向の端側）の方向に合致する。
【００４８】
また、第１アクチュエータ２１は、線材２２が牽引されても、オフセットした線材２２の位置を維持するため、線材２２の案内を行う案内部材２０ａを中間部材１３に固定している。案内部材２０ａは、逆「Ｕ」字状の部材であり、両端を中間部材１３に取り付けて環状にした内部に線材２２を通過させて線材２２の位置を案内規制している。なお、案内部材２０ａの形状及び構成は、上述した内容に限定されるものではなく、突出した棒状の部材で線材２２の位置がずれないようにしてもよい。さらに、第１アクチュエータ２１は、図１に示すように第１回動装置１０がハンド装置１に組み込まれた状態で、ホースＨが固定部材７ａでブロック材３に固定される。このホースＨの固定により第１アクチュエータ２１はＹ軸方向の位置決めが行われる。その結果、ホースＨを通じて流体が供給されると、第１アクチュエータ２１が膨張してＹ軸方向の全長が短くなった分だけ、線材２２を牽引する。
【００４９】
また、第２アクチュエータ２３は、本発明の逆回動アクチュエータに該当し、第１アクチュエータ２１の駆動により回動部材１４が回動する方向と逆方向に回動部材１４を回動させる。図２及び図５に示すように、第２アクチュエータ２３は、ベース部材１２の掌側の他面１２ｅに配置されると共に、第２アクチュエータ２３から延出する線材２４（本発明の逆回動線材に相当）を回動部材１４に繋ぐため、線材２４の端部２４ａを、回動部材１４の掌側の他面１４ｅに取り付けている。線材２４の端部２４ａの取付位置は、第１アクチュエータ２１の線材２２と同様に、ベース部材１２の長手方向（Ｙ軸方向）に平行な回動部材１４の中心線１４ｆから同方向（Ｘ軸の（＋）方向）へオフセットするように、図２において左方向へ距離Ｌ２だけオフセットしている。
【００５０】
なお、第２アクチュエータ２３の線材２４も、甲側の線材２２と同様に、中間部材１３の掌側の面に取り付けられた案内部材２０ｂによりオフセット位置を維持するように案内されている。また、第２アクチュエータ２３のホースＨも、図２に示すように第１回動装置１０がハンド装置１に組み込まれた状態で、ホースＨが固定部材７ｂでブロック材３に固定されてＹ軸方向の位置決めが行われる。
【００５１】
さらに、第３アクチュエータ２５は、本発明の副逆回動アクチュエータに該当し、第２アクチュエータ２３の駆動による回動部材１４の回動方向と同方向に副回動部材１６を回動させる。図５に示すように、第３アクチュエータ２５は、回動部材１４の掌側の他面１４ｅに配置されると共に、第３アクチュエータ２５から延出する線材２６（本発明の副逆回動線材に相当）を副回動部材１６に繋ぐため、線材２６の端部２６ａを、副回動部材１６の掌側の他面１６ｅに取り付けている。線材２６は、端部２６ａをオフセットさせないで、副回動部材１６の長手方向（Ｙ軸方向）に平行的な中心線上に取り付けている。なお、第３アクチュエータ２５のホースＨは中間部材１３を貫通して固定されており、それにより第３アクチュエータ２５のＹ軸方向の位置決めが行われる。
【００５２】
さらにまた、第４アクチュエータ２７は、図５に示すように、副回動部材１６の掌側の他面１６ｅに配置されると共に、第４アクチュエータ２７から延出する線材２８の端部２８ａを、先端回動部材１７の掌側の他面１７ｃに取り付けている。線材２８は、端部２８ａをオフセットさせないで、先端回動部材１７の長手方向（Ｙ軸方向）に平行的な中心線上に取り付けている。なお、第４アクチュエータのホースＨは副回動部材１４に固定されており（図示せず）、それにより第４アクチュエータのＹ軸方向の位置決めが行われる。
【００５３】
また、第１回動装置１０は、図４及び図５に示すように、回動部材１４の甲側の一面１４ｄと、副回動部材１６の甲側の一面１６ｄを繋ぐように、帯状の付勢部材１５を貼り付けている。この付勢部材１５は合成ゴム製の弾性材で形成されており、第３アクチュエータ２５の駆動により線材２６が牽引されて副回動部材１６が回動する方向と逆方向に、副回動部材１６を付勢している。なお、第１回動装置１０では、先端回動部材１７に対しては、第４アクチュエータ２７の駆動により回動方向と逆方向に付勢する付勢部材を取り付けていないが、図１に示すハンド装置１を被覆する手袋２が具備する弾性力により、先端回動部材１７に関しても付勢部材１５と同等の付勢力を確保している。
【００５４】
図７（ａ）は、上述した第１回動装置１０において、第２アクチュエータ２３、第３アクチュエータ２５、及び第４アクチュエータ２７に流体を供給して回動部材１４、副回動部材１６、及び先端回動部材１７を回動させた状態を示している。詳しくは、流体が供給されて膨張した第２アクチュエータ２３が線材２４を牽引することで、回動部材１４は第２回動軸１８ｂを中心に回動する。なお、この回動部材１４の回動により、甲側の線材２２は回動方向へ引っ張られるので、それに伴い第１アクチュエータ２１は長手方向（Ｙ軸方向）へ伸張している。
【００５５】
また、第３アクチュエータ２５も流体の供給により膨張して線材２６を牽引し、副回動部材１６を第３回動軸１８ｃを中心にして回動させており、この回動は、甲側に貼り付けられた付勢部材１５の付勢力に抗して行われる。さらに、第４アクチュエータ２７も流体の供給により膨張して線材２８を牽引し、先端回動部材１７を第４回動軸１８ｄを中心にして回動させる。このように図７（ａ）では、掌側の全アクチュエータ２３、２５、２７を駆動させているので、図７（ａ）は、第１回動装置１０を最も曲げた姿勢、即ち小指を最も曲げた状態を示している。
【００５６】
図７（ｂ）は、第２アクチュエータ２３のみを駆動して、回動部材１４を第２回動軸１８ｂを中心にして回動させた状態を示し、第３アクチュエータ２５、及び第４アクチュエータ２７は駆動させていないので、付勢部材１５の付勢力、及び図示しない手袋２の弾性力により、回動部材１４から先端回動部材１７までは直線的な姿勢になっている。なお、図示していないが、第１回動装置１０では、第３アクチュエータ２５のみを駆動させて副回動部材１６のみを回動させること、第４アクチュエータ２７のみを駆動させて先端回動部材１７のみを回動させること、第２アクチュエータ２３及び第３アクチュエータ２５の２つを駆動させて回動部材１４及び副回動部材１６を回動させること等、様々な回動の仕方を行える。
【００５７】
図８（ａ）は、第２アクチュエータ２３を駆動させた状態を掌側から見た概略図である。第２アクチュエータ２３を駆動させることで、上述したように回動部材１４を第２回動軸１８ｂを中心にして回動できるが、線材２４の端部２４ａがオフセットして取り付けられているため、中間部材１３及び回動部材１４を第１回動軸１８ａを中心に図中の矢印方向に回動させることも行う。このような第１回動軸１８ａを中心にした回動を行うことで、第１回動装置１０が指を曲げる動作を行う際に、隣り合う指同士の間隔が開く方向に揺動するため、把持対象となる物体を広く包み込むような指（小指）の動きを実現できる。なお、牽引される線材２４は、中間部材１３及び回動部材１４が第１回動軸１８ａを中心に回動しても、案内部材２０ｂにより案内されているのでオフセット位置は維持される。
【００５８】
図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図であり、第２アクチュエータ２３の駆動により、さらに、ジョイント部材１１の中心線１１ｆ（図８（ａ）参照）の周りに、図８（ｂ）中の矢印方向の回転モーメントＦ１が生じる。ジョイント部材１１の中心線１１ｆは、第１回動軸１８ａを中心に回動していない状態の回転部材１４の中心線１４ｆと、ＸＺ平面上で一致し、線材２４の端部２４ａのオフセットしている距離Ｌ２だけ、回動部材１４に対する力点（端部２４ａの取り付け位置に相当）が中心線１４ｆ（１１ｆ）から離れることにより回転モーメントＦ１が生じる。この回転モーメントＦ１により、図３に示すように第１回動部材１０がブロック材３の円形孔４ａに回動可能に取り付けられると、第１回動装置１０自体が円形孔４ａの中心を回動中心にして、回転モーメントＦ１の方向に回動することになる。
【００５９】
また、図９は、図７（ｂ）の状態から、第１アクチュエータ２１に流体を供給すると共に、第２アクチュエータ２３からは流体を排出させて、回動部材１４を第２回動軸１８ｂを中心にして、指を伸ばすように甲側（図９中の矢印方向）へ回動させる状態を示している。詳しくは、流体の供給により第１アクチュエータ２１は膨張して線材２２を牽引し、また、第２アクチュエータは流体の排出に伴い膨張の程度が減少して、線材２４を牽引する力が弱まるので、迅速に回動部材１４を指の伸ばし側に回動させる。
【００６０】
また、第１回動装置１０では、第１アクチュエータ２１による線材２２の牽引力と、第２アクチュエータ２３による線材２４の牽引力とが釣り合うように、両アクチュエータ２１、２３へ流体を供給すると、回動部材１４を所望の回動位置で停止させることが可能であり、この状態では、回動部材１４がロックされたように、回動部材１４に制動力が、かかった状態で停止する。この状態から第１アクチュエータ２１又は第２アクチュエータ２３の一方へ供給する流体の圧力を高めると、回動停止状態から圧力を高めた側へ回動部材１４を回動させる状態へ切り替えることができる。さらに、第１アクチュエータ２１と、第２アクチュエータ２２へ同時期に流体を供給する場合でも、流体の供給圧を相違させることで、いずれか一方向へ回動する回動の速度もコントロール可能になる。また、回動部材１４の回動速度を早くするには、一方のアクチュエータに流体を高圧で供給すると同時に、他方のアクチュエータから急速に流体を排出する制御を行うことで対応できる。
【００６１】
図１０（ａ）は、第１アクチュエータ２１を駆動させた状態を甲側から見た概略図である。第１アクチュエータ２１を駆動させることで、図９に示すように回動部材１４を第２回動軸１８ｂを中心にして指を伸ばす方向へ回動できるが、線材２２の端部２２ａがオフセットして取り付けられているため、中間部材１３及び回動部材１４を第１回動軸１８ａを中心に図１０（ａ）中の矢印方向に回動させることも行う。このような第１回動軸１８ａを中心にした回動は、第１回動装置１０が指を伸ばす動作を行う際にも、隣り合う指同士の間隔が開く方向に揺動するので、手全体を大きく開くことが可能となり、把持対象となる物体の寸法が大きい場合でも、大きく手を開いて把持できる。なお、この場合も、線材２２は、案内部材２０ａにより案内されているので、中間部材１３及び回動部材１４が第１回動軸１８ａを中心に回動してもオフセット位置は維持される。
【００６２】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図であり、第１アクチュエータ２１の駆動により、さらに、ジョイント部材１１の中心線１１ｆの周りに、図１０（ｂ）中の矢印方向の回転モーメントＦ２が生じることを示している。即ち、ジョイント部材１１の中心線１１ｆは、上述したように、中間部材１３及び回動部材１４が第１回動軸１８ａを中心に回動していない状態で回転部材１４の中心線１４ｆと一致するので、線材２２の端部２２ａのオフセットしている距離Ｌ１だけ、回動部材１４に対する力点が中心線１４ｆ（１１ｆ）から離れることにより回転モーメントＦ２が生じる。この回転モーメントＦ２により、第１回動部材１０がブロック材３の円形孔４ａに回動可能に取り付けられた状態では、第１回動装置１０自体が円形孔４ａの中心を回動中心にして、回転モーメントＦ２の方向に回動することになる。
【００６３】
また、図１及び図２に示す薬指に相当する第２回動装置３０は、上述した第１回動装置１０と寸法的な相違はあるものの、構成的には同等である。例えば、甲側の第１アクチュエータ４１から延出する線材４２の端部４２ａは、距離Ｌ３だけＸ軸の（＋）方向へオフセットして回動部材３４に取り付けられると共に（図１参照）、掌側の第２アクチュエータ４３から延出する線材４４の端部４４ａも距離Ｌ４だけＸ軸の（＋）方向へオフセットして回動部材３４に取り付けられている。
【００６４】
さらに、中指に相当する第３回動装置５０は、基本的な構成を上述した第１回動装置１０と同等にしているが、甲側及び掌側に配置する第１及び第２アクチュエータ６１、６３から延出する線材６２、６４の端部６２ａ、６４ｂはオフセットさせていない。そのため、第１及び第２アクチュエータ６１、６３を駆動しても、図８（ａ）及び図１０（ａ）に示すような第１回動軸５８ａを中心とした中間部材５３及び回動部材５４の回動は生じないと共に、図８（ｂ）及び図１０（ｂ）に示すような回転モーメントＦ１、Ｆ２も発生しない。但し、中間部材５３及び回動部材５４は、構造的には第１回動軸５８ａを中心に回動可能であるため、把持対象となる物品の形状に沿って把持時に回動することもあり、また、第３回動装置５０自体も、ブロック材３の円形孔４ｃに対して回動可能であるので、把持対象の物品の形状に沿って回動することもある。なお、上述した箇所以外については、第３回動装置５０は、第１回動装置１０と同等の構成である。
【００６５】
さらにまた、人差し指に相当する第４回動装置７０は、第１回動装置１０と構造的には同等であるが、第１及び第２アクチュエータ８１、８３から延出する線材８２、８４の端部８２ａ、８４ｂのオフセット方向が第１回動装置１０と逆になっている。即ち、各回動装置１０、３０、５０、７０を平行的に並べた状態で最もＸ軸の負方向（端側）に位置する第４回動装置７０は、甲側の第１アクチュエータ８１から延出する線材８２の端部８２ａを、距離Ｌ５だけＸ軸の負方向にオフセットして回動部材７４に取り付けると共に（図１参照）、掌側の第２アクチュエータ８３から延出する線材８４の端部８４ａも距離Ｌ６だけＸ軸の負方向にオフセットして回動部材７４に取り付けている（図２参照）。
【００６６】
なお、拇指（親指）に相当する第５回動装置９０は、図１及び図２に示すように、第１回動装置１０の副回動部材１６を省略したような構成になっており、ジョイント部材９１にベース部材９２を取り付けると共に、中間部材９３を介して回動部材９４を取り付け、その回動部材９４に先端回動部材９５を取り付けている。なお、図１及び図２では、第５回動装置９０に係る各アクチュエータの図示を省略しているが、第１回動装置１０と同様に、回動部材９４の回動用のアクチュエータと、先端回動部材９５の回動用のアクチュエータを有すると共に、ブロック材３の取付部３ｃの回動用のアクチュエータも設けている。
【００６７】
図１２は、上述した各回動装置１０、３０、５０、７０、９０に設けられる各アクチュエータへ流体を供給することが可能なシステムの一例である流体供給システム１００を示す。流体供給システム１００は、流体として空気を供給するものであり、コンプレッサ等の流体圧発生源１０１で圧力Ｐの流体を発生させて分配器１０２へ送っている。本実施形態の流体供給システム１００は、１種類の元圧（圧力Ｐ）から４種類の圧力Ｐ１〜Ｐ４を発生させるために、計４個の減圧弁１０３〜１０６を設けており、分配器１０２は各減圧弁１０３〜１０６へ圧力Ｐの空気を送っている。
【００６８】
第１減圧弁１０３は圧力Ｐを圧力Ｐ１へ減圧するものであり、以下、第２減圧弁１０４は圧力Ｐを圧力Ｐ２へ、第３減圧弁１０５は圧力Ｐを圧力Ｐ３へ、第４減圧弁１０６は圧力Ｐを圧力Ｐ４へ、それぞれ減圧する（Ｐ＞Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３＞Ｐ４）。また、流体供給システム１００は、ハンド装置１を構成する各回動装置１０、３０、５０、７０、９０が具備するアクチュエータの数と同数の切替弁を有しており、これらの切替弁は各アクチュエータ専用になっている。なお、図１２では、第１回動装置１０が具備する各アクチュエータ２１、２３、２５、２７用の切替弁１１０、１１１、１１２、１１３のみを示している。
【００６９】
第１切替弁１１０は、流体のイン側を各減圧弁１０３〜１０６と接続すると共に、流体のアウト側を第１アクチュエータ２１に繋げている。第１切替弁１１０は、イン側を各減圧弁１０３〜１０６以外に、大気解放、閉鎖を加えた計６パターンに切り替えられる内部バルブを有し、大気解放に切り替えられたときは、第１アクチュエータ２１に供給された空気が外方へ排出される。また、内部バルブが閉鎖に切り替えられたときは、第１アクチュエータ２１に供給された空気が閉じ込められた状態になり、第１アクチュエータ２１がホールドされた状態になる。さらに、内部バルブが各減圧弁１０３〜１０６のいずれか１つに切り替えられたときは、第１アクチュエータ２１に圧力Ｐ１〜Ｐ４のいずれかの空気が供給される。このような第１切替弁１１０の内部バルブの切替制御は、制御装置１０７により制御されており、制御装置１０７は、ハンド装置１の各指の動かし方を規定したプログラムに応じてバルブの切替制御を行う。なお、上述した第１切替弁１１０の構成は、他の切替弁１１１、１１２、１１３等でも同様である。
【００７０】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、上述した構成のハンド装置１で、把持対象となる球状の物体Ｍ（直径ｄ１）を把持する一連の状態を示している。図１３（ａ）は、ハンド装置１を構成する各回動装置１０、３０、５０、７０、９０に含まれる各アクチュエータを駆動させていない状態を示し、ハンド装置１の外周を形成する手袋２の弾性力により、各回動装置１０、３０、５０、７０、９０が少し曲がった状態になっている。なお、この状態では、小指から人差し指に相当する各回動装置１０、３０、５０、７０と、拇指に相当する回動装置９０との間隔は距離ｄ２（ｄ１＞ｄ２）になっているものとする。また、ハンド装置１の手の甲部分１ａ及び掌部分１ｂは、各アクチュエータが駆動されていないことから、図１１（ｂ）に示すように、各回動装置１０、３０、５０、７０の各ベース部材１２、３２、５２、７２は、Ｘ軸に平行な扁平的な状態になっているものとする。なお、図１１（ａ）〜（ｃ）は、アクチュエータ等の図示を省略している。
【００７１】
図１３（ｂ）は、直径ｄ１の物体Ｍを把持するため、ハンド装置１が、各回動装置１０、３０、５０、７０、９０を指が伸びるように駆動させた状態を示している（図９、１０（ａ）（ｂ）参照）。指が伸びるように各回動装置１０、３０、５０、７０、９０を駆動させることで、小指及び薬指に相当する第１回動装置１０及び第２回動装置３０は、図１０（ｂ）に示すような回転モーメントＦ２が発生する。
【００７２】
それにより図１１（ａ）に示すように、第１回動装置１０（ベース部材１２）及び第２回動装置３０（ベース部材３２）は、円形孔４ａ、４ｂの中心を回動中心にして図１１（ａ）中の白矢印方向に回動する。一方、人差し指に相当する第４回動装置７０（ベース部材７２）は、オフセット方向が逆側であるため、図１１（ａ）中の黒矢印方向に回動する。なお、中指に相当する第３回動装置５０（ベース部材５２）は、オフセットが無いため回動していない。また、各回動装置１０、３０、５０が回動しても、各ベース部材１２、３２、５２、７２を束ねる帯状弾性体５ａ、５ｂは、弾性変形して回動に追従する。その結果、ハンド装置１は、図１３（ｂ）に示すように、指が真っ直ぐ伸びた状態になると共に、甲部分１ａ及び掌部分１ｂが扁平状態から反るように変形するため、直径ｄ１の物体Ｍを把持するための掴み代を十分確保した状態に変形できる。
【００７３】
図１３（ｂ）の状態から指を曲げるように、ハンド装置１が各回動装置各１０、３０、５０、７０、９０を駆動させると、小指及び薬指に相当する第１回動装置１０及び第２回動装置３０は、図８（ｂ）に示すような回転モーメントＦ１が発生する。それにより図１１（ｃ）に示すように、第１回動装置１０（ベース部材１２）及び第２回動装置３０（ベース部材３２）は、円形孔４ａ、４ｂの中心を回動中心にして図１１（ｃ）中の白矢印方向に回動する。一方、人差し指に相当する第４回動装置７０（ベース部材７２）は、オフセット方向が逆側であるため、図１１（ｃ）中の黒矢印方向に回動する。
【００７４】
上述したように各回動装置１０、３０、７０が回動することで、甲部分１ａ及び掌部分１ｂは、各円形孔４ａ〜４ｄの配置に沿って、なだらかに「へ」字状に湾曲するため、甲部分１ａ及び掌部分１ｂで物体Ｍを包み込んだ状態になる。さらに、ハンド装置１は、各指に相当する回動装置１０、３０、５０、７０が回動方向以外にも、物体Ｍの形状に沿ってジョイント部材１１に対するベース部材１２等の首振り的な回動（図４に示す矢印方向の回動）及び中間部材１３等に係る第１回動軸１８ａ等の回動を行って、物体Ｍを包み込むように把持する。その結果、各回動装置１０、３０、５０、７０の物体Ｍとの接触箇所Ｓは広い面積範囲となって把持力が増し、ハンド装置１は面接触で物体Ｍを確実に把持できる。
【００７５】
なお、図１３（ａ）〜（ｃ）では、球状の物体Ｍで、ハンド装置１の把持を説明したが、物体Ｍが他の形状（例えば、三角柱的な形状、立方体的な形状）であっても、ハンド装置１の甲部分１ａ及び掌部分１ｂが物体形状に沿って変形すると共に、各回動装置１０、３０、５０、７０も指の曲げ方向以外にも第１回動軸１８ａ等の回動、及びベース部材１２等の首振り的な微妙な回動により、物体形状に合わせて指を曲げるため、ハンド装置１は面接触により確実に物体を把持する。
【００７６】
なお、本発明に係る第１回動装置１０（他の回動装置でも同様）は、上述した形態に限定されるものではなく、種々の変形例の適用が可能である。例えば、副回動部材１６、及び先端回動部材１７も指を伸ばす動作を迅速に行う必要がある場合は、副回動部材１６、先端回動部材１７の指伸ばし方向の回動用にアクチュエータを設けてもよい。また、図８（ａ）及び図１０（ａ）に示すような、第１回動軸１８ａを中心にした回動が不要な場合は、第１回動装置１０（他の回動装置でも同様）において、中間部材１３を省略した構成にしてもよい。さらに、ハンド装置１において、人体の手と同等の構成に拘らないときは、回動装置の個数を図１及び図２に示す状態から適宜増減してもよい。
【００７７】
また、駆動用のアクチュエータは、流体圧式のアクチュエータに限定されるものではなく、各線材の牽引及び送り出しの駆動用アクチュエータとして、モータを用いることも可能である。この場合、モータは、ブロック材３又はロボットハンドの前腕に相当する部分に配置することが、各回動装置の動きを妨げないために好適であり、モータの回転軸に線材を取り付けて線材の牽引及び送り出し（牽引解放）を行うことになる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態に係るハンド装置を手の甲側から見た概略図である。
【図２】実施形態のハンド装置を掌側から見た概略図である。
【図３】複数の回動装置をブロック材に取り付ける状態を示す概略図である。
【図４】第１回動装置を手の甲側から見た概略図である。
【図５】第１回動装置の側面図である。
【図６】（ａ）は流体を供給していない状態のアクチュエータの断面図、（ｂ）は流体を供給した状態のアクチュエータの断面図である。
【図７】（ａ）は第１回動装置を全体的に回動させた状態の側面図、（ｂ）は回動部材を回動させた状態の側面図である。
【図８】（ａ）は中間部材及び回動部材を第１回動軸を中心に回動させた状態を掌側から見た概略図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における概略断面図である。
【図９】指を伸ばすように回動部材を回動する状態を示す第１回動装置の側面図である。
【図１０】（ａ）は中間部材及び回動部材を第１回動軸を中心に回動させた状態を手の甲側から見た概略図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における概略断面図である。
【図１１】図２のＡ−Ａ線における断面図であり、（ａ）は甲部分及び掌部分が反るように変形した状態を示す断面図、（ｂ）は扁平的な状態を示す断面図、（ｃ）は湾曲した状態を示す断面図である。
【図１２】流体供給システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】（ａ）はアクチュエータを駆動していない状態のハンド装置を示す概略図、（ｂ）は指を伸ばすようにアクチュエータを駆動した状態のハンド装置を示す概略図、（ｃ）は物体を把持した状態のハンド装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  ハンド装置
１ａ  甲部分
１ｂ  掌部分
２  手袋
３  ブロック材
４ａ〜４ｄ  円形孔
５ａ、５ｂ  帯状弾性体
１０  第１回動装置
１２  ベース部材
１３  中間部材
１４  回動部材
１５  付勢部材
１６  副回動部材
１７  先端回動部材
２０ａ、２０ｂ  案内部材
２１  第１アクチュエータ
２２、２４、２６、２８  線材
２２ａ、２４ａ、２６ａ、２８ａ  端部
２３  第２アクチュエータ
２５  第３アクチュエータ
２７  第４アクチュエータ
３０  第２回動装置
５０  第３回動装置
７０  第４回動装置
９０  第５回動装置
１００  流体供給システム
【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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