(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基節、中節、末節を備えるとともに、基節と中節の接合部に近位指節間関節と、中節と末節の接合部に遠位指節間関節を備え、前記２つの関節を１つのアクチュエータとリンクアームにより連動して駆動できるようにしたロボットの駆動機構において、
１つのアクチュエータを基節又は中節に配置して近位指節間関節を能動的に駆動し、リンクアームは、その一端部が基節に設けられた第一支軸を介して回転可能に軸支されるとともに、他端部が末節に設けられた第二支軸を介して回転可能に軸支され、
基節の基節主リンク、中節及び末節の末節主リンクが伸ばしひろがって近位指節間関節の軸と遠位指節間関節の軸とをとおる一直線上に並ぶ姿勢である伸展姿勢にて、前記近位指節間関節の軸と前記第二支軸を結ぶ線が前記一直線と交差し、且つ、前記第一支軸を、前記近位指節間関節の軸と前記第二支軸を結ぶ線上に配置し、
前記１つのアクチュエータにより近位指節間関節を能動的に動かすことにより遠位指節間関節を受動的に動かすようにしたことを特徴とするロボットの駆動機構。
【請求項２】
少なくとも基節、中節、末節を備えるとともに、基節と中節の接合部に近位指節間関節と、中節と末節の接合部に遠位指節間関節を備え、前記２つの関節を１つのアクチュエータとリンクアームにより連動して駆動できるようにしたロボットの駆動機構において、
１つのアクチュエータを基節又は中節に配置して近位指節間関節を能動的に駆動し、リンクアームは、その一端部が基節に設けられた第一支軸を介して回転可能に軸支されるとともに、他端部が末節に設けられた第二支軸を介して回転可能に軸支され、
基節の基節主リンク、中節及び末節の末節主リンクが伸ばしひろがって近位指節間関節の軸と遠位指節間関節の軸とをとおる一直線上に並ぶ姿勢である伸展姿勢にて、前記第一支軸を、前記近位指節間関節の軸と前記遠位指節間関節の軸を結ぶ線上に配置し、且つ、第一支軸と第二支軸を結ぶ線が前記一直線と交差し、
前記１つのアクチュエータにより近位指節間関節を能動的に動かすことにより遠位指節間関節を受動的に動かすようにしたことを特徴とするロボットの駆動機構。
【請求項３】
少なくとも基節、中節、末節を備えるとともに、基節と中節の接合部に近位指節間関節と、中節と末節の接合部に遠位指節間関節を備え、前記２つの関節を１つのアクチュエータとリンクアームにより連動して駆動できるようにしたロボットの駆動機構において、
１つのアクチュエータを基節又は中節に配置して近位指節間関節を能動的に駆動し、リンクアームは、その一端部が基節に設けられた第一支軸を介して回転可能に軸支されるとともに、他端部が末節に設けられた第二支軸を介して回転可能に軸支され、
基節の基節主リンク、中節及び末節の末節主リンクが伸ばしひろがって近位指節間関節の軸と遠位指節間関節の軸とをとおる一直線上に並ぶ姿勢である伸展姿勢にて、前記第一支軸を、前記近位指節間関節の軸と前記第二支軸を結ぶ線と前記近位指節間関節の軸と前記遠位指節間関節の軸を結ぶ線に挟まれた鋭角のエリア内に配置し、且つ、前記第二支軸と前記遠位指節間関節の軸をとおる直線と前記近位指節間関節の軸と前記第一支軸をとおる直線が交差するように前記第一支軸を配置し、
前記１つのアクチュエータにより近位指節間関節を能動的に動かすことにより遠位指節間関節を受動的に動かすようにしたことを特徴とするロボットの駆動機構。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項記載のロボットの駆動機構を備えた指を、少なくとも一指有することを特徴とするロボットハンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多関節ロボットの駆動機構に関するものであり、特にロボットハンドの小型化とともに、大きな指先力を必要とする場合などに好適に利用できる駆動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多関節ロボットは、１つのアクチュエータで１つの関節を駆動するロボットや、１つのアクチュエータで複数の関節を駆動するロボットなど、多種多様存在する。例えば、特許文献１には、１つのアクチュエータで１つの関節を駆動するロボットハンドが記載されている。また、特許文献２には、１つのアクチュエータで複数の関節を駆動するロボットハンドが記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載のように、ロボットの関節数と同じ数のアクチュエータを配置すると、複雑な動作が可能であると同時に、対象物に対して十分な操作力を加えることも可能になる。そのため、現在の産業用ロボットの多くは、関節数と同数のアクチュエータにより関節が駆動される構成になっている。しかしながら、この駆動構成を、ロボットハンドに適用する場合、アクチュエータ本体ならびにその駆動機構により、小型化は非常に難しい問題がある。
【０００４】
特許文献２に記載のように、１つのアクチュエータで複数の関節を駆動する構成の場合、小型化には非常に優れている。しかしながら、１つのアクチュエータで複数の関節を駆動するために、複雑な動作の実現は難しく、またアクチュエータのパワーが複数の関節で分散消費されるため対象物に対する操作力も弱くなる問題がある。
【０００５】
そのため、ロボットハンドの駆動構成としては、空間スペースに余裕があるような掌付近の関節は、関節数と同じアクチュエータで駆動し、空間スペースに余裕がない指先関節に関しては、１つのアクチュエータで２関節を駆動する方式が、例えば特許文献３や特許文献４に、記載されている。
【特許文献１】特開２００５−０８８１４７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８１７８７号公報
【特許文献３】特許第３２４５０９５号公報
【特許文献４】特開２００５−０６６８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３や特許文献４の指先関節の駆動方式では、基節にアクチュエータを配置し、遠位指節間関節と近位指節間関節の２つの関節を、リンクアームを用いて連動駆動するように構成している。これにより、人間の手の形状に類似したハンドを構成できるだけでなく、人間の手の動作に類似した動作を実現することが可能になってきた。
【０００７】
しかしながら、特許文献３や特許文献４で用いられている駆動方式では、１つのアクチュエータで２つの関節を駆動しているために、アクチュエータのパワーが２つの関節で分散消費されるため対象物に対する操作力が弱くなると言う問題が引き続き存在している。特に、２つの関節に接続されている３つのリンクが伸展状態に近い状態では、対象物を操る際に対象物からの反力が高負荷となり、対象物を操るための力が不足する問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、１つのアクチュエータで２つの関節を駆動する機構において、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能な多関節ロボット、特に小型化されたロボットハンドの駆動機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の解決手段によれば、第一リンクと第二リンクの接合部にある第一関節と、第二リンクと第三リンクの接合部にある第二関節の２つの関節を、１つのアクチュエータとリンクアームにより連動して駆動できるようにしたロボットの駆動機構において、アクチュエータを第一リンク又は第二リンクに配置し、リンクアームは、その一端部が第一リンクに設けられた第一支軸を介して回転可能に軸支されるとともに、他端部が第三リンクに設けられた第二支軸を介して回転可能に軸支され、高負荷がかかる姿勢において、前記第一支軸を、前記第一関節の軸と前記第二支軸を結ぶ線上に配置することにより、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能な駆動機構を実現することができる。
【００１０】
このような本発明の解決手段によれば、高負荷がかかる姿勢において、第一支軸と第一関節の軸と第二支軸が直線上に並ぶようにしたため、特異姿勢の状態になる。そのため、受動関節である第二関節が仮想的に固定された状態となり、アクチュエータのパワーを第一関節のみの駆動に供給可能になり、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能となる。
【００１１】
本発明の第１のロボットの駆動機構によれば、基節、中節、末節を備えるとともに、基節と中節の接合部に近位指節間関節と、中節と末節の接合部に遠位指節間関節を備え、前記２つの関節を１つのアクチュエータとリンクアームにより連動して駆動できるようにしたロボットの駆動機構において、１つのアクチュエータを基節又は中節に配置して近位指節間関節を能動的に駆動し、リンクアームは、その一端部が基節に設けられた第一支軸を介して回転可能に軸支されるとともに、他端部が末節に設けられた第二支軸を介して回転可能に軸支され、基節の基節主リンク、中節及び末節の末節主リンクが伸ばしひろがって近位指節間関節の軸と遠位指節間関節の軸とをとおる一直線上に並ぶ姿勢である伸展姿勢にて、前記近位指節間関節の軸と前記第二支軸を結ぶ線が前記一直線と交差し、且つ、前記第一支軸を、前記近位指節間関節の軸と前記第二支軸を結ぶ線上に配置し、前記１つのアクチュエータにより近位指節間関節を能動的に動かすことにより遠位指節間関節を受動的に動かすようにしたことにより、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能な駆動機構が実現できる。
【００１２】
本発明の第２のロボットの駆動機構によれば、基節、中節、末節を備えるとともに、基節と中節の接合部に近位指節間関節と、中節と末節の接合部に遠位指節間関節を備え、前記２つの関節を１つのアクチュエータとリンクアームにより連動して駆動できるようにしたロボットの駆動機構において、１つのアクチュエータを基節又は中節に配置して近位指節間関節を能動的に駆動し、リンクアームは、その一端部が基節に設けられた第一支軸を介して回転可能に軸支されるとともに、他端部が末節に設けられた第二支軸を介して回転可能に軸支され、基節の基節主リンク、中節及び末節の末節主リンクが伸ばしひろがって近位指節間関節の軸と遠位指節間関節の軸とをとおる一直線上に並ぶ姿勢である伸展姿勢にて、前記第一支軸を、前記近位指節間関節の軸と前記遠位指節間関節の軸を結ぶ線上に配置し、且つ、第一支軸と第二支軸を結ぶ線が前記一直線と交差し、前記１つのアクチュエータにより近位指節間関節を能動的に動かすことにより遠位指節間関節を受動的に動かすようにしたことにより、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能な駆動機構が実現できる。
【００１３】
本発明の第３のロボットの駆動機構によれば、基節、中節、末節を備えるとともに、基節と中節の接合部に近位指節間関節と、中節と末節の接合部に遠位指節間関節を備え、前記２つの関節を１つのアクチュエータとリンクアームにより連動して駆動できるようにしたロボットの駆動機構において、１つのアクチュエータを基節又は中節に配置して近位指節間関節を能動的に駆動し、リンクアームは、その一端部が基節に設けられた第一支軸を介して回転可能に軸支されるとともに、他端部が末節に設けられた第二支軸を介して回転可能に軸支され、基節の基節主リンク、中節及び末節の末節主リンクが伸ばしひろがって近位指節間関節の軸と遠位指節間関節の軸とをとおる一直線上に並ぶ姿勢である伸展姿勢にて、前記第一支軸を、前記近位指節間関節の軸と前記第二支軸を結ぶ線と前記近位指節間関節の軸と前記遠位指節間関節の軸を結ぶ線に挟まれた鋭角のエリア内に配置し、且つ、前記第二支軸と前記遠位指節間関節の軸をとおる直線と前記近位指節間関節の軸と前記第一支軸をとおる直線が交差するように前記第一支軸を配置し、前記１つのアクチュエータにより近位指節間関節を能動的に動かすことにより遠位指節間関節を受動的に動かすようにしたことにより、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能な駆動機構が実現できる。
【００１４】
本発明のロボットハンドは、上記第１乃至第３の何れかの駆動機構を備えた指を、少なくとも一指有することにより、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能なロボットハンドが実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるロボットの駆動機構によれば、１つのアクチュエータで２つの関節を駆動していることによる小型化した駆動機構と、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能な駆動機構の両立が可能となる。これにより、特に空間スペースに余裕がないロボットハンドの指先関節に関しては、複雑な動作が可能であると同時に、対象物に対して十分な操作力を加えることも可能なロボットハンドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施する場合の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明を一態様で実施するロボットハンドの指の構造を示す斜視図である。図１において、１は指、１１は基節、１２は中節、１３は末節、１４は中手、１５は掌部、１６はリンクアーム、２１は近位指節間関節、２２は遠位指節間関節、２４は第二支軸、３１はアクチュエータである。
なお、図１においては、より人間の指と類似した運動ができるように、図示しない２自由度を有する中手指節関節を有する構成にしているが、基節と中手と掌を一体化した構造であっても、本発明は適用することができる。
【実施例１】
【００１７】
図２は、本発明の実施例１を示すロボットハンドの指の構造を示す側面図であり、図１と同じ符号については同じ部材を示しており、また、基節と中節の一部に関しては、分かり易くするために断面図で示している。
図２において、２３は第一支軸、４１は最終減速機構である。
【００１８】
基節１１に配置されたアクチュエータ３１の出力は、図示しない歯車やタイミングベルトなどの力伝達機構や減速機構を介して、遊星歯車機構やハーモニックドライブ（登録商標）などで構成される最終減速機構４１の入力に伝達される。最終減速機構４１の出力は、中節１２に固定されている。そのため、アクチュエータ３１により、基節１１と中節１２の接合部にある近位指節間関節２１を、能動的に動かすことが可能な機構構成となっている。
なお、基節１１の空間スペースに比べ、中節１２の空間スペースに余裕がある場合には、アクチュエータ３１を中節１２に配置して、近位指節間関節２１を、能動的に動かすことが可能な機構構成であっても、本発明は適用することができる。
【００１９】
また、中節１２と末節１３の接合部には、遠位指節間関節２２が備えられるとともに、リンクアーム１６は、その一端部が基節１１に設けられた第一支軸２３を介して回転可能に軸支されるとともに、他端部が末節１３に設けられた第二支軸２４を介して回転可能に軸支されている。そのため、アクチュエータ３１により近位指節間関節２１を能動的に動かすと、遠位指節間関節２２を受動的に動かすことが可能な機構構成になっている。
【００２０】
図３は、図２に示す実施例１の関節可動の動作原理を概念的に示した図である。
１１ａは、基節１１の一部であり、基節主リンクを表している。１１ｂは、同じく基節１１の一部であり、近位指節間関節２１と第一支軸２３を結ぶ基節枝リンクを表している。１３ａは、末節１３の一部であり、末節主リンクを表している。１３ｂは、同じく末節１３の一部であり、遠位指節間関節２２と第二支軸２４を結ぶ末節枝リンクを表している。
【００２１】
基節枝リンク１１ｂ、中節１２、末節枝リンク１３ｂ、リンクアーム１６の各リンク長は不変であり、各リンク間の接合部は近位指節間関節２１、遠位指節間関節２２、第一支軸２３、第二支軸２４である。
【００２２】
図３に示す通り、アクチュエータ３１により近位指節間関節２１を中心に中節１２を能動的に動かすと、基節枝リンク１１ｂと中節１２の相対関係が変化する。そのため、遠位指節間関節２２、第一支軸２３、第二支軸２４で回転可能に軸支された末節枝リンク１３ｂ、リンクアーム１６も、受動的に、基節枝リンク１１ｂや中節１２に対して相対関係が変化する。そのため、アクチュエータ３１により、中節１２と末節１３の接合部である遠位指節間関節２２を受動的に動かすことが可能な機構構成になっている。
【００２３】
図４は、本発明の実施例１の機構において、アクチュエータ３１により、近位指節間関節２１を能動的に、遠位指節間関節２２を受動動的に動かした際の各関節の関係を示している。この図では、図３（ａ）に示す伸展状態での関節角をゼロとしている。
【００２４】
ところで、本発明の実施例１では、図２、図３（ａ）に示すように、基節１１、中節１２、末節１３の伸展姿勢にて、第一支軸２３を、近位指節間関節２１の軸と第二支軸２４を結ぶ線上に配置するようにしている。このような配置方法により、図３（ａ）の伸展姿勢は、本発明の実施例１の駆動機構における特異姿勢となる。
【００２５】
詳しく説明をすると、第一支軸２３と近位指節間関節２１の軸と第二支軸２４が直線上に並ぶ状態は、第一支軸２３にとって第二支軸２４が一番遠い位置にある状態である。アクチュエータ３１を片側又は反対側に関わらずこの伸展姿勢から動かすことにより、言い換えれば、近位指節間関節２１の関節角が正転又は反転に関わらずこの伸展姿勢から動くことにより、第一支軸２３と第二支軸２４を結ぶ距離は短くなり、遠位指節間関節２２の関節角が片側に可動する。従って、この伸展姿勢では、図４にも示される通り、近位指節間関節２１の関節角変位量に対する遠位指節間関節２２の関節角変位量はゼロであり、遠位指節間関節２２の関節角が仮想的に固定された特異姿勢状態になることを意味している。
すなわち、本発明の実施例１では、基節１１、中節１２、末節１３が伸展姿勢となり高負荷がかかる姿勢においても、アクチュエータ３１のパワーを近位指節間関節２１のみでの消費に費やすことができるため、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能になる。これにより、従来技術において問題となっていた、基節１１、中節１２、末節１３が伸展姿勢となり高負荷がかかる姿勢において、アクチュエータ３１のパワーが近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２で分散消費されるため、対象物に対する操作力が弱くなると言う問題を、本発明の実施例１により解消することが可能になった。
【００２６】
なお、本発明の実施例１においても、近位指節間関節２１の関節角が大きく曲がり、近位指節間関節２１の関節角に連動して遠位指節間関節２２の関節角も大きく曲がる姿勢においては、従来技術と同様に、アクチュエータ３１のパワーは、近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２で分散消費される。しかしながら、近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２の関節角が大きく曲がった姿勢においては、末節１３上で対象物に操作力を加えるポイントと近位指節間関節２１の間の距離は短くなるために、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能である。
【００２７】
以上の説明の通り、本発明の実施例１によるロボットの駆動機構によれば、１つのアクチュエータで２つの関節を駆動していることによる小型化した駆動機構と、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能な駆動機構の両立が可能となる。これにより、特に空間スペースに余裕がないロボットハンドの指先関節に関しては、複雑な動作が可能であると同時に、対象物に対して十分な操作力を加えることも可能なロボットハンドを得ることができる。
【実施例２】
【００２８】
図５は、本発明の実施例２を示すロボットハンドの指の構造を示す側面図であり、図１及び図２と同じ符号については同じ部材を示しており、また、基節と中節の一部に関しては、本発明の実施例１の形態と同様に、分かり易くするために断面図で示している。
【００２９】
基節１１に配置されたアクチュエータ３１の出力は、図示しない歯車やタイミングベルトなどの力伝達機構や減速機構を介して、遊星歯車機構やハーモニックドライブ（登録商標）などで構成される最終減速機構４１の入力に伝達される。最終減速機構４１の出力は、中節１２に固定されている。そのため、アクチュエータ３１により、基節１１と中節１２の接合部にある近位指節間関節２１を、能動的に動かすことが可能な機構構成となっている。
また、アクチュエータ３１により近位指節間関節２１を能動的に動かすと、遠位指節間関節２２を受動的に動かすことが可能な機構構成になっている。
なお、基節１１の空間スペースに比べ、中節１２の空間スペースに余裕がある場合には、アクチュエータ３１を中節１２に配置して、近位指節間関節２１を、能動的に動かすことが可能な機構構成であっても、本発明は適用することができる。
【００３０】
近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２の駆動原理は、実施例１と同様であるので、詳述は省略する。なお、図６は、図５に示す実施例２の関節可動の動作原理を概念的に示した図であり、図６（ａ）では基節枝リンク１１ｂと中節１２が重なった状態で記載されている。
【００３１】
図７は、本発明の実施例２の機構において、アクチュエータ３１により、近位指節間関節２１を能動的に、遠位指節間関節２２を受動動的に動かした際の各関節の関係を示している。この図では、図６（ａ）に示す伸展状態での関節角をゼロとしている。
【００３２】
ところで、本発明の実施例１と実施例２との違いは、第一支軸２３の配置位置が異なる点である。
本発明の実施例２では、図５、図６（ａ）に示すように、基節１１、中節１２、末節１３の伸展姿勢にて、第一支軸２３を、近位指節間関節２１の軸と遠位指節間関節２２の軸を結ぶ線上に配置するようにしている。このような配置方法により、図６（ａ）の伸展姿勢から若干反り返った姿勢にて、本発明の実施例２の駆動機構における特異姿勢となる。
【００３３】
詳しく説明をすると、図６（ｃ）に示すように、第一支軸２３と近位指節間関節２１の軸と第二支軸２４が直線上に並ぶ状態は、第一支軸２３にとって第二支軸２４が一番遠い位置にある状態である。アクチュエータ３１を片側又は反対側に関わらずこの伸展姿勢から動かすことにより、言い換えれば、近位指節間関節２１の関節角が正転又は反転に関わらずこの伸展姿勢から動くことにより、第一支軸２３と第二支軸２４を結ぶ距離は短くなり、遠位指節間関節２２の関節角が片側に可動する。従って、図６（ｃ）に示す姿勢では、図７にも示される通り、近位指節間関節２１の関節角変位量に対する遠位指節間関節２２の関節角変位量はゼロであり、遠位指節間関節２２の関節角が仮想的に固定された特異姿勢状態になることを意味している。
通常のロボットハンドでは、中節１２の長さに比べ末節１３の厚みは薄く、従って末節枝リンク１３ｂの長さは中節１２の長さに比べ十分短く、図６（ｃ）に示す特異姿勢における遠位指節間関節２２と近位指節間関節２１と第一支軸２３のなす角は近位指節間関節２１の可動範囲角に比べ十分小さな値である。
すなわち、本発明の実施例２においても、基節１１、中節１２、末節１３が伸展姿勢となり高負荷がかかる姿勢においても、アクチュエータ３１のパワーをほぼ近位指節間関節２１のみでの消費に費やすことができるため、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能になる。これにより、従来技術において問題となっていた、基節１１、中節１２、末節１３が伸展姿勢となり高負荷がかかる姿勢において、アクチュエータ３１のパワーが近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２で分散消費されるため、対象物に対する操作力が弱くなると言う問題を、本発明の第二の実施例によっても解消することが可能になった。
【００３４】
なお、本発明の実施例２においても、近位指節間関節２１の関節角が大きく曲がり、近位指節間関節２１の関節角に連動して遠位指節間関節２２の関節角も大きく曲がる姿勢においては、従来技術と同様に、アクチュエータ３１のパワーは、近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２で分散消費される。しかしながら、近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２の関節角が大きく曲がった姿勢においては、末節１３上で対象物に操作力を加えるポイントと近位指節間関節２１の間の距離は短くなるために、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能である。
【００３５】
以上の説明の通り、本発明の実施例２によるロボットの駆動機構によれば、１つのアクチュエータで２つの関節を駆動していることによる小型化した駆動機構と、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能な駆動機構の両立が可能となる。これにより、特に空間スペースに余裕がないロボットハンドの指先関節に関しては、複雑な動作が可能であると同時に、対象物に対して十分な操作力を加えることも可能なロボットハンドを得ることができる。
【実施例３】
【００３６】
図８は、本発明の実施例３を示すロボットハンドの指の構造を示す側面図であり、図１、図２及び図５と同じ符号については同じ部材を示しており、また、基節と中節の一部に関しては、本発明の実施例１及び実施例２の形態と同様に、分かり易くするために断面図で示している。
【００３７】
近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２の駆動原理は、実施例１や実施例２と同様であるので、詳述は省略する。
本発明の実施例３と実施例１及び実施例２との違いは、第一支軸２３の配置位置が異なる点である。
本発明の実施例３では、図８に示すように、基節１１、中節１２、末節１３の伸展姿勢にて、第一支軸２３を、近位指節間関節２１の軸と第二支軸２４を結ぶ線上と近位指節間関節２１の軸と遠位指節間関節２２の軸を結ぶ線上に挟まれたエリアで、且つ、第二支軸２４と遠位指節間関節２２の軸を結ぶ直線と近位指節間関節２１の軸と第一支軸２３を結ぶ直線が交差するように、第一支軸２３を配置している。
すなわち、本発明の実施例３では、実施例２で示した図６（ｃ）の姿勢状態よりも、実施例１で示した図３（ａ）の伸展姿勢により近づいた姿勢にて特異姿勢になるように、第一支軸２３を配置している。
【００３８】
すなわち、本発明の実施例３においても、基節１１、中節１２、末節１３が伸展姿勢となり高負荷がかかる姿勢においても、アクチュエータ３１のパワーをほぼ近位指節間関節２１のみでの消費に費やすことができるため、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能になる。これにより、従来技術において問題となっていた、基節１１、中節１２、末節１３が伸展姿勢となり高負荷がかかる姿勢において、アクチュエータ３１のパワーが近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２で分散消費されるため、対象物に対する操作力が弱くなると言う問題を、本発明の実施例２によっても解消することが可能になった。
【００３９】
なお、本発明の実施例３においても、近位指節間関節２１の関節角が大きく曲がり、近位指節間関節２１の関節角に連動して遠位指節間関節２２の関節角も大きく曲がる姿勢においては、従来技術と同様に、アクチュエータ３１のパワーは、近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２で分散消費される。しかしながら、近位指節間関節２１と遠位指節間関節２２の関節角が大きく曲がった姿勢においては、末節１３上で対象物に操作力を加えるポイントと近位指節間関節２１の間の距離は短くなるために、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能である。
【００４０】
以上の説明の通り、本発明の実施例３によるロボットの駆動機構によれば、１つのアクチュエータで２つの関節を駆動していることによる小型化した駆動機構と、高負荷がかかる姿勢においても、対象物に対して十分な操作力を加えることが可能な駆動機構の両立が可能となる。これにより、特に空間スペースに余裕がないロボットハンドの指先関節に関しては、複雑な動作が可能であると同時に、対象物に対して十分な操作力を加えることも可能なロボットハンドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一態様で実施するロボットハンドの指の構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１を示すロボットハンドの指の構造を示す側面図である。
【図３】図２に示す実施例１の関節可動の動作原理を概念的に示した図である。
【図４】本発明の実施例１の機構において、アクチュエータにより、近位指節間関節を能動的に、遠位指節間関節を受動動的に動かした際の各関節の関係を示した図である。
【図５】本発明の実施例２を示すロボットハンドの指の構造を示す側面図である。
【図６】図５に示す実施例２の関節可動の動作原理を概念的に示した図である。
【図７】本発明の実施例２の機構において、アクチュエータにより、近位指節間関節を能動的に、遠位指節間関節を受動動的に動かした際の各関節の関係を示した図である。
【図８】本発明の実施例３を示すロボットハンドの指の構造を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１        指
１１      基節
１１ａ    基節主リンク
１１ｂ    基節枝リンク
１２      中節
１３      末節
１３ａ    末節主リンク
１３ｂ    末節枝リンク
１４      中手
１５      掌部
１６      リンクアーム
２１      近位指節間関節
２２      遠位指節間関節
２３      第一支軸
２４      第二支軸
３１      アクチュエータ
４１      最終減速機構
【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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