(57)【要約】      （修正有）【課題】掌面内において大きな自由度で指を揺動させることができる人工手を提供すること。【解決手段】本発明の人工手本体８は、掌部１２と揺動部材１６と薬指２６と小指２８等を備える。揺動部材１６は、軸Ｄ１の回りに揺動可能に掌部１２に接続されている。薬指２６は、軸Ｄ２の回りに揺動可能に揺動部材１６に接続されている。小指２８は、軸Ｄ５の回りに揺動可能に揺動部材１６に接続されている。軸Ｄ１と軸Ｄ２と軸Ｄ３は、互いにオフセットされている。薬指１６と小指２８の間にリンク機構１８が設けられている。【選択図】図２
2007190649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工手であり、
掌部と、掌部が広がる面にほぼ垂直な第１軸の回りに揺動可能に掌部に接続されている揺動部材と、掌部が広がる面にほぼ垂直な第２軸の回りに揺動可能に揺動部材に接続されている第１指を備え、
第１軸と第２軸がオフセットされていることを特徴とする人工手。
【請求項２】
掌部に対して揺動部材を揺動させる第１アクチュエータと、
揺動部材に対して第１指を揺動させる第２アクチュエータと、
揺動部材と第１指が同方向に同期して揺動するように、第１アクチュエータと第２アクチュエータを制御する装置をさらに備える請求項１の人工手。
【請求項３】
揺動部材と第１指の間に配置されている第１リンク部材をさらに備え、
第１リンク部材は、揺動部材と第１指を同方向に同期して揺動させることを特徴とする請求項１の人工手。
【請求項４】
掌部が広がる面にほぼ垂直な第３軸の回りに揺動可能に揺動部材に接続されている第２指と、第１指と第２指の間に配置されている第２リンク部材をさらに備え、
第１軸と第２軸と第３軸が互いにオフセットされており、
第２リンク部材は、揺動部材に対して第１指が一方に揺動する時に第１指から第２指が離反するように第２指を前記一方に揺動させるとともに、揺動部材に対して第１指が他方に揺動する時に第１指に第２指が近接するように第２指を前記他方に揺動させることを特徴とする請求項１から３のいずれかの人工手。
【請求項５】
人工手であり、
掌部と、掌部に接続されている親指と、掌部に接続されている人差指と、掌部が広がる面にほぼ垂直な揺動軸の回りに揺動可能に掌部に接続されている揺動部材と、揺動部材に接続されている中指と、掌部が広がる面にほぼ垂直な薬指軸の回りに揺動可能に揺動部材に接続されている薬指と、掌部が広がる面にほぼ垂直な小指軸の回りに揺動可能に揺動部材に接続されている小指を備え、
揺動軸と薬指軸と小指軸が互いにオフセットされていることを特徴とする人工手。
【請求項６】
薬指と小指の間に配置されているリンク部材をさらに備え、
リンク部材は、揺動部材に対して薬指が一方に揺動する時に薬指から小指が離反するように小指を前記一方に揺動させるとともに、揺動部材に対して薬指が他方に揺動する時に薬指に小指が近接するように小指を前記他方に揺動させることを特徴とする請求項５の人工手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動物（例えばヒト）の手を模して人工的に製造された人工手に関する。特に、掌部が広がる面にほぼ垂直な軸の回りに指を揺動させることができる人工手に関する。
なお以下では、掌部が広がる面にほぼ垂直な軸の回りに指を揺動させることを「掌面内で指を揺動させる」と簡単に記載する。また本明細書で使用する「揺動」という用語は、広義に解釈されるべきものであり、物体の中心からオフセットされた回転軸の回りに物体を回転移動させる狭義の揺動のみならず、物体の中心に回転軸を配置して物体を回転移動させることも含む。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、掌面内で指を揺動させることができる人工手が開示されている。各指は、掌部が広がる面に垂直な軸の回りに揺動可能に掌部に接続されている。この人工手は、各指を掌面内で揺動させることによって、隣り合う２つの指を開閉する動作等を実現することができる。
【特許文献１】特開２００３−１１７８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者らは、より大きな自由度で掌面内において指を揺動させたいと考えている。これを実現することができれば、例えばヒトが実際に行なうことができる指の動きをよりリアルに再現することができるようになると考えられる。
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、従来よりも大きな自由度で掌面内において指を揺動させることができる人工手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の人工手は、掌部と揺動部材と第１指を備える。揺動部材は、掌部が広がる面にほぼ垂直な第１軸の回りに揺動可能に掌部に接続されている。第１指は、掌部が広がる面にほぼ垂直な第２軸の回りに揺動可能に揺動部材に接続されている。この人工手では、第１軸と第２軸がオフセットされている。
本発明の人工手によると、第１指が揺動部材に接続されている。このために、掌部に対して揺動部材を第１軸の回りに揺動させると、掌面内で第１指を揺動させる動作を実現することができる。しかも、この人工手では、揺動部材に対して第１指を第２軸の回りに揺動させることもできる。揺動部材に対して第１指を揺動させることによっても、掌面内で第１指を揺動させる動作を実現することができる。第１指は、オフセットされている２つの軸（第１軸と第２軸）の両方の回りに掌部に対して揺動することができる。このために、掌面内で第１指を揺動させる動作を大きな自由度の下で実現することができる。
【０００５】
上記の人工手は、掌部に対して揺動部材を揺動させる第１アクチュエータと、揺動部材に対して第１指を揺動させる第２アクチュエータと、それらのアクチュエータを制御する装置を備えてもよい。この制御装置は、揺動部材と第１指が同方向に同期して揺動するように、第１アクチュエータと第２アクチュエータを制御することが好ましい。
この構成によると、掌部に対して揺動部材を時計回り（又は反時計回り）に揺動させる動作と、揺動部材に対して第１指を時計回り（又は反時計回り）に揺動させる動作を同期して実行することができる。このために、掌面内で第１指を揺動させる動作を高速で行なうことができる。
【０００６】
人工手は、揺動部材と第１指の間に配置されている第１リンク部材を備えていてもよい。この第１リンク部材は、揺動部材と第１指を同方向に同期して揺動させることが好ましい。
この構成によると、掌部に対して揺動部材を揺動させる動作と、揺動部材に対して第１指を揺動させる動作を、１つのアクチュエータによって実現することができる。
【０００７】
人工手は、掌部が広がる面にほぼ垂直な第３軸の回りに揺動可能に揺動部材に接続されている第２指と、第１指と第２指の間に配置されている第２リンク部材を備えていてもよい。この場合、第１軸と第２軸と第３軸が互いにオフセットされていることが好ましい。第２リンク部材は、揺動部材に対して第１指が一方に揺動する時に第１指から第２指が離反するように第２指を前記一方に揺動させることが好ましい。また第２リンク部材は、揺動部材に対して第１指が他方に揺動する時に第１指に第２指が近接するように第２指を前記他方に揺動させることが好ましい。
この構成によると、大きな自由度で掌面内において第２指を揺動させることができる。また、第２リンク部材が設けられているために、揺動部材に対して第１指及び第２指を揺動させる動作と、第１指に対して第２指を開閉させる動作を、１つのアクチュエータによって実行することができる。
【０００８】
本発明では、次の人工手も提供する。この人工手は、掌部と揺動部材と５本の指（親指、人差指、中指、薬指、及び小指）を有する。揺動部材は、掌部が広がる面にほぼ垂直な揺動軸の回りに揺動可能に掌部に接続されている。親指と人差指は、掌部に接続されている。中指は、揺動部材に接続されている。薬指は、掌部が広がる面にほぼ垂直な薬指軸の回りに揺動可能に揺動部材に接続されている。小指は、掌部が広がる面にほぼ垂直な小指軸の回りに揺動可能に揺動部材に接続されている。この人工手では、上記した揺動軸と薬指軸と小指軸が互いにオフセットされている。
この人工手では、掌部に対して揺動部材を揺動させることによって、掌面内で中指と薬指と小指を揺動させることができる。また、揺動部材に対して薬指及び小指を揺動させることによっても、掌面内で薬指及び小指を揺動させることができる。揺動部材の揺動軸と薬指軸と小指軸がオフセットされているために、大きな自由度で掌面内において薬指及び小指を揺動させることができる。
【０００９】
上記の人工手は、薬指と小指の間に配置されているリンク部材をさらに備えてもよい。このリンク部材は、揺動部材に対して薬指が一方に揺動する時に薬指から小指が離反するように小指を前記一方に揺動させるとともに、揺動部材に対して薬指が他方に揺動する時に薬指に小指が近接するように小指を前記他方に揺動させることが好ましい。
この構成によると、揺動部材に対して薬指及び小指を揺動させる動作と、薬指に対して小指を開閉させる動作を、１つのアクチュエータによって実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
下記の実施例に記載の技術の主要な特徴を列挙する。下記の実施例では、弦楽器演奏ロボットを開示する。
（形態１）弦楽器演奏ロボットは、例えばギターを演奏するためのロボットである。ギターの弦を押さえたり弾いたりするために人工手が利用される。
（形態２）指は、掌部が広がる面に平行な軸の回りに揺動可能に掌部に接続されている。
この形態によると、指を折り曲げたり伸ばしたりする動作を実現することができる。ギターの弦を押さえる動作を実現することができる。
（形態３）各指は、基節と中節と末節を有する。基節は、掌部が広がる面に平行な軸の回りに揺動可能に掌部に接続されている。中節は、掌部が広がる面に平行な軸の回りに揺動可能に基節に接続されている。末節は、掌部が広がる面に平行な軸の回りに揺動可能に中節に接続されている。
（形態４）親指と人差指と中指は、掌部が広がる面に垂直な軸の回りに揺動しない。
（形態５）薬指と小指の間にリンク機構が設けられている。リンク機構は、薬指に接続されている第１リンクと、その第１リンクに揺動可能に接続されている第２リンクと、その第２リンクに揺動可能に接続されているとともに小指に接続されている第３リンクを有する。揺動部材に対する薬指の揺動支点と第１リンクに対する第２リンクの揺動支点の間の距離は、揺動部材に対する小指の揺動支点と第２リンクに対する第３リンクの揺動支点の間の距離よりも長いことが好ましい。
この形態によると、薬指に対して小指を開閉させる動作を実現することができる。
【実施例】
【００１１】
（第１実施例）
図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本実施例の弦楽器演奏ロボット２の概略構成図を示す。弦楽器演奏ロボット２は、ロボット本体４とギター５と人工手１０を備える。ロボット本体４は、ヒトの形状を模して製造されたものである。ギター５は、ロボット本体４に固定されている。人工手１０は、制御装置６と人工手本体８を備える。制御装置６は、ロボット本体４に固定されている。人工手本体８は、ロボット本体４に接続されているとともに制御装置６に接続されている。人工手本体８の動作は、制御装置６によって制御される。人工手本体８は、ギター５の弦を押さえる動作を実行することができる。
【００１２】
図２は、人工手本体８を甲の側から平面視したときの概略図を示す。この図２は、人工手本体８の構成を簡単に示したものであり、平面視したときに見える全ての構成要素を図示していない。人工手本体８は、掌部１２と揺動部材１６と５本の指２０，２２，２４，２６，２８等を備える。掌部１２は、図２の上下左右方向に広がりを持つ板状の部材である。揺動部材１６も、図２の上下左右方向に広がりを持つ板状の部材である。揺動部材１６は、軸Ｄ１の回りに揺動可能に掌部１２に接続されている。軸Ｄ１は、掌部１２が広がる面（図２の紙面）に垂直である。
【００１３】
親指２０は、掌部１２に接続されている。親指２０は、基節２０ａと中節２０ｂと末節２０ｃを有する。基節２０ａは、軸ＲＴ１の回りに揺動可能に掌部１２に接続されている。中節２０ｂは、軸ＲＴ２の回りに揺動可能に基節２０ａに接続されている。末節２０ｃは、軸ＲＴ３の回りに揺動可能に中節２０ｂに接続されている。親指２０の基節２０ａを揺動させるモータ３０が掌部１２に固定されている。モータ３０の動作は、制御装置６（図１参照）によって制御される。モータ３０の回転軸にベベルギア３２が固定されている。ベベルギア３２はベベルギア３４と噛み合っている。ベベルギア３４は、基節２０ａに固定されている。モータ３０は、ベベルギア３２を軸ＲＴの回りに回転させる。ベベルギア３２が軸ＲＴの回りに回転すると、ベベルギア３４が軸ＲＴ１の回りに回転する。これにより、基節２０ａが軸ＲＴ１の回りに揺動する。掌部１２に対して基節２０ａを図２の紙面垂直奥側に折り曲げる動作や、折り曲げられた基節２０ａを元に戻す動作を実現することができる。
中節２０ｂと掌部１２の間にリンク部材３６が挿入されている。リンク部材３６は、基節２０ａが軸ＲＴ１の回りに揺動する時に、基節２０ａの揺動方向と同じ方向に軸ＲＴ２の回りに中節２０ｂを揺動させる。リンク部材３６は、基節２０ａに対して中節２０ｂを折り曲げる動作や、折り曲げられた中節２０ｂを元に戻す動作を実現する。
中節２０ｂにはモータ３８が固定されている。モータ３８の動作は、制御装置６（図１参照）によって制御される。モータ３８は、中節２０ｂに対して末節２０ｃを軸ＲＴ３の回りに揺動させる。これにより、中節２０ｂに対して末節２０ｃを図２の紙面垂直奥側に折り曲げる動作や、折り曲げられた末節２０ｃを元に戻す動作を実現することができる。本実施例では、ベベルギア３２，３４と同様の一対のベベルギア（図示省略）を利用することによって、末節２０ｃを軸ＲＴ３の回りに揺動させる動作を実現する。
親指２０は、掌部１２が広がる面に垂直な軸の回りに揺動しない。
【００１４】
人差指２２は、掌部１２に接続されている。親指２０の場合と同様に、人差指２２も、基節２２ａと中節２２ｂと末節２２ｃを有する。基節２２ａは、軸ＲＦ１の回りに揺動可能に掌部１２に接続されている。中節２２ｂは、軸ＲＦ２の回りに揺動可能に基節２２ａに接続されている。末節２２ｃは、軸ＲＦ３の回りに揺動可能に中節２２ｂに接続されている。
人差指２２は、掌部１２が広がる面に垂直な軸の回りに揺動しない。人差指２２の詳しい構成は後で説明する。
【００１５】
中指２４と薬指２６と小指２８は、揺動部材１６に接続されている。各指２４，２６，２８も、親指２０や人差指２２と同様に、基節２４ａ，２６ａ，２８ａと中節２４ｂ，２６ｂ，２８ｂと末節２４ｃ，２６ｃ，２８ｃを有する。各指２４，２６，２８において、基節（例えば２４ａ）は、掌部１２に揺動可能に接続されている。この揺動軸は、人差指２２の基節２２ａの揺動軸ＲＦ１とほぼ同軸である。また中節（例えば２４ｂ）は、基節（例えば２４ａ）に揺動可能に接続されている。この揺動軸は、人差指２２の中節２２ｂの揺動軸ＲＦ２とほぼ同軸である。末節（例えば２４ｃ）は、中節（例えば２４ｂ）に揺動可能に接続されている。この揺動軸は、人差指２２の末節２２ｃの揺動軸ＲＦ３とほぼ同軸である。
中指２４は、掌部１２が広がる面に垂直な軸の回りに揺動しない。薬指２６は、掌部１２が広がる面に垂直な軸Ｄ２の回りに揺動することができる。小指２８は、掌部１２が広がる面に垂直な軸Ｄ５の回りに揺動することができる。軸Ｄ１とＤ２とＤ５は、互いにオフセットされている。中指２４と薬指２６と小指２８の詳しい構成は後で説明する。
なお、図２の符号１８はリンク機構である。このリンク機構１８は、薬指２６と小指２８の間に配置されている。符号Ｄ３とＤ４は各リンクの揺動軸を示す。リンク機構１８の詳しい構成は後で説明する。
【００１６】
図３は、人工手本体８の斜視図を示す。この図３では、掌部１２と親指２０を図示省略している。
まず、掌部１２（図２参照）に対して揺動部材１６を揺動させる機構を説明する。この機構は、モータ４０と一対のベベルギア４２，４４と一対のプーリ４５，４６とベルト４８等を備える。モータ４０は、掌部１２（図２参照）に固定されている。モータ４０の動作は、制御装置６（図１参照）によって制御される。モータ４０の回転軸に一方のベベルギア４２が固定されている。一方のベベルギア４２は、他方のベベルギア４４と噛み合っている。他方のベベルギア４４に一方のプーリ４５が固定されている。ベベルギア４４とプーリ４５は同軸に配置されている。プーリ４５は、軸４５ａの回りに回転可能に掌部１２に支持されている。他方のプーリ４６は、軸Ｄ１の回りに回転可能に掌部１２に支持されている。一対のプーリ４５，４６の間にベルト４８が架けられている。揺動部材１６は、プーリ４６に固定されている。
モータ４０がベベルギア４２を回転させると、ベベルギア４４が軸４５ａの回りに回転する。これにより、プーリ４５も軸４５ａの回りに回転する。プーリ４５の回転力は、ベルト４８を介してプーリ４６に伝達される。プーリ４６が軸Ｄ１の回りに回転する。これにより、掌部１２に対して揺動部材１６が軸Ｄ１の回りに揺動する。
【００１７】
続いて、人差指２２の構成とそれを駆動させる機構について詳しく説明する。掌部１２（図２参照）には、人差指２２に対応する位置に一対の支持部材６０ａ，６０ｂが固定されている。各支持部材６０ａ，６０ｂは、掌部１２に対して垂直に伸びている。支持部材６０ａ，６０ｂの間にモータ６２が配置されている。モータ６２は、掌部１２に固定されている。モータ６２の動作は、制御装置６（図１参照）によって制御される。
図４は、人差指２２とその周辺の平面図を示す。モータ６２の回転軸にベベルギア６４が固定されている。基節２２ａは略円筒形状を有している。ベベルギア６４は、基節２２ａの内部に配置されている。ベベルギア６４は、基節２２ａと干渉しない。ベベルギア６４はベベルギア６６と噛み合っている。ベベルギア６６も、基節２２ａの内部に配置されている。ベベルギア６６は、軸ＲＦ１の回りに回転可能に支持部材６０ａ，６０ｂによって支持されている。このベベルギア６６に、人差指２２の基節２２ａが固定されている。
中節２２ｂも略円筒形状を有している。中節２２ｂは、基節２２ａの方向に突出している部分６９を有している。この部分６９は、基節２２ａの内部に入り込んでいる。中節２２ｂの部分６９と支持部材６０ａの間にリンク部材６８が挿入されている。リンク部材６８は、基節２２ａの内部を伸びている。リンク部材６８は、掌部１２に対して基節２２ａが軸ＲＦ１の回りに揺動すると、それと同方向に基節２２ａに対して中節２２ｂを軸ＲＦ２の回りに揺動させる。
中節２２ｂの内部にモータ７０が固定されている。モータ７０の動作は、制御装置６（図１参照）によって制御される。モータ７０の回転軸にベベルギア７２が固定されている。末節２２ｃも略円筒形状を有している。ベベルギア７２は、末節２２ｃの内部に配置されている。ベベルギア７２は、末節２２ｃと干渉しない。ベベルギア７２は、ベベルギア７４と噛み合っている。このベベルギア７４に末節２２ｃが固定されている。
モータ６２がベベルギア６４を回転させると、ベベルギア６６が軸ＲＦ１の回りに回転する。これにより、掌部１２に対して基節２２ａが軸ＲＦ１の回りに揺動する。掌部１２に対して基節２２ａが揺動すると、リンク部材６８が作用する。これにより、基節２２ａに対して中節２２ｂが軸ＲＦ２の回りに揺動する。掌部１２に対する基節２２ａの揺動方向と、基節２２ａに対する中節２２ｂの揺動方向は、同じである。さらに、モータ７０によってベベルギア７２を回転させると、ベベルギア７４が回転する。これにより、中節２２ｂに対して末節２２ｃが軸ＲＦ３の回りに揺動する。
【００１８】
図３に示されるように、中指２４を揺動可能に支持する支持部材８０ａ，８０ｂとそれらの間に配置されているモータ８２は、掌部１２ではなくて揺動部材１６に固定されている。この点を除くと、中指２４（図３参照）の構成とそれを駆動させる機構は、上述した人差指２２の場合と同じである。
【００１９】
続いて、薬指２６の構成とそれを駆動させる機構について詳しく説明する。図５は、薬指２６の付近の平面図を示す。
薬指２６を挟み込むようにして、一対の支持部材１２０ａ，１２０ｂが配置されている。支持部材１２０ａ，１２０ｂは、揺動部材１６（図３参照）に固定されている。支持部材１２０ａ，１２０ｂは、揺動部材１６に対して垂直に伸びている。支持部材１２０ａ，１２０ｂの間に板状部材１２２が配置されている。板状部材１２２は、支持部材１２０ａ，１２０ｂによって支持されている。板状部材１２２は、軸受け１２４を支持している。軸受け１２４は、回転軸Ｄ２を回転可能に支持している。回転軸Ｄ２は、後述するリンク機構１８の一部である第１リンク１１０（図３参照）に固定されている。また回転軸Ｄ２は、後述するプーリ１０６（図３参照）に固定されている。
第１リンク１１０は、一対の支持部材１２０ａ，１２０ｂの間を伸びている。第１リンク１１０の底面（図５の紙面垂直奥側の面）にモータ１２６が固定されている。モータ１２６の動作は、制御装置６（図１参照）によって制御される。モータ１２６の回転軸にベベルギア１２８が固定されている。ベベルギア１２８は、薬指２６の基節２６ａの内部に配置されている。ベベルギア１２８は、基節２６ａと干渉しない。ベベルギア１２８は、ベベルギア１３０と噛み合っている。ベベルギア１３０は、第１リンク１１０の内側面に回転可能に支持されている。このベベルギア１３０に基節２６ａが固定されている。
図５では図示省略しているが、人差指２２のリンク部材６８（図４参照）と同じものが、第１リンク１１０と中節２６ｂの間に配置されている。また、中節２６ｂに対して末節２６ｃを揺動させる機構（図示省略）も、人差指２２の場合と同様に構成されている。
モータ１２６がベベルギア１２８を回転させると、ベベルギア１３０が軸ＲＲ１の回りに回転する。これにより、揺動部材１６に対して基節２６ａが軸ＲＲ１の回りに揺動する。揺動部材１６に対して基節２６ａが揺動すると、図示省略のリンク部材が作用し、基節２６ａに対して中節２６ｂが軸ＲＲ２の回りに揺動する。中節２６ｂに対して末節２６ｃを揺動させるモータを駆動すると、末節２６ｃが軸ＲＲ３の回りに揺動する。
【００２０】
図３に示されるように、小指２８に対応する位置にも一対の支持部材１４０ａ，１４０ｂが配置されている。支持部材１４０ａ，１４０ｂは、揺動部材１６に固定されている。支持部材１４０ａ，１４０ｂは、揺動部材１６に対して垂直に伸びている。後述するリンク機構１８の第３リンク１１４が、一対の支持部材１４０ａ，１４０ｂの間を伸びている。小指２８は、リンク機構１８の第３リンク１１４に接続されている点を除いて、薬指２６と同様に構成されている。
【００２１】
続いて、薬指２６を軸Ｄ２の回りに揺動させる機構（小指２８を軸Ｄ５の回りに揺動させる機構）の構成を説明する。この機構は、モータ１００と一対のベベルギア１０２，１０４と一対のプーリ１０５，１０６とベルト１０８とリンク機構１８等を有する。
モータ１００は、揺動部材１００に固定されている。モータ１００の動作は、制御装置６（図１参照）によって制御される。モータ１００の回転軸に一方のベベルギア１０２が固定されている。一方のベベルギア１０２は、他方のベベルギア１０４と噛み合っている。ベベルギア１０４は、第１リンク１１０と干渉しない位置に配置されている。ベベルギア１０４に一方のプーリ１０５が固定されている。ベベルギア１０４とプーリ１０５は同軸に配置されている。プーリ１０５は、揺動部材１６に回転可能に支持されている。他方のプーリ１０６は、軸Ｄ２の回りに回転可能に揺動部材１６に支持されている。一対のプーリ１０５，１０６の間にベルト１０８が架けられている。プーリ１０６に軸Ｄ２が固定されている。上述したように、軸Ｄ２は、第１リンク１１０に固定されているとともに、軸受け１２４（図５参照）に回転可能に支持されている。
【００２２】
リンク機構１８は、第１リンク１１０と第２リンク１１２と第３リンク１１４を有する。上述したように、第１リンク１１０の一端は、薬指２６に接続されている。また第１リンク１１０は、軸Ｄ２に固定されている。第１リンク１１０の他端に第２リンク１１２の一端が接続されている。第２リンク１１２は、図２に示される軸Ｄ３の回りに第１リンク１１０に対して揺動可能である。第２リンク１１２の他端に第３リンク１１４の一端が接続されている。第３リンク１１４は、図２に示される軸Ｄ４の回りに第２リンク１１２に対して揺動可能である。第３リンク１１４の他端は、小指２８に接続されている。図２によく示されるように、第１リンク１１０は第３リンク１１４より長い。揺動部材１６に対する薬指２６の揺動支点Ｄ２と第１リンク１１０に対する第２リンク１１２の揺動支点Ｄ３の間の距離Ａは、揺動部材１６に対する小指２８の揺動支点Ｄ５と第２リンク１１２に対する第３リンク１１４の揺動支点Ｄ４の間の距離Ｂよりも長い。図２の状態において、揺動支点Ｄ１と揺動支点Ｄ５は、上下方向の位置が同じである。第１リンク１１０と第３リンク１１４に長さの差があるために、図２の状態では、第２リンク１１２が右上方向に伸びている。
【００２３】
図３に戻って、薬指２６を軸Ｄ２の回りに揺動させる機構の作用を説明する。モータ１００がベベルギア１０２を回転させると、ベベルギア１０４とプーリ１０５が回転する。プーリ１０５の回転力は、ベルト１０８を介してプーリ１０６に伝達される。プーリ１０６が回転すると、軸Ｄ２が回転し、第１リンク１１０が軸Ｄ２の回りに揺動する。これにより、第１リンク１１０に接続されている薬指２６が、揺動部材１６に対して軸Ｄ２の回りに揺動する。第１リンク１１０が軸Ｄ２の回りに揺動すると、第１リンク１１０が第２リンク１１２を付勢する。第２リンク１１２は、第１リンク１１０に対して軸Ｄ３（図２参照）の回りに揺動しながら、第３リンク１１４を付勢する。第３リンク１１４は、第２リンク１１２に対して軸Ｄ４（図２参照）の回りに揺動するととともに、軸Ｄ５の回りに揺動する。これにより、第３リンク１１４に接続されている小指２８が、揺動部材１６に対して軸Ｄ５の回りに揺動する。
本実施例では、薬指２６と小指２８の間にリンク機構１８が設けられているために、薬指２６が軸Ｄ２の回りに揺動すると、それに同期して小指２８が軸Ｄ５の回りに揺動する。薬指２６が軸Ｄ２の回りに揺動する方向と、小指２８が軸Ｄ５の回りに揺動する方向は、同じである。図２に示す距離Ａが距離Ｂより長いために、第３リンク１１４の揺動角が第１リンク１１０の揺動角より大きくなる。このために、図２の状態から軸Ｄ２を中心に時計回りに薬指２６を揺動させると、小指２８は、軸Ｄ５を中心に時計回りにより大きく揺動する。即ち、薬指２６に対して小指２８が開かれた状態になる。この状態は、図７によく示されている。この点については、後で再び説明する。また、図７の状態から軸Ｄ２を中心に反時計回りに薬指２６を揺動させると、小指２８は、軸Ｄ５を中心に反時計回りにより大きく揺動する。即ち、薬指２６に対して小指２８が閉じられた状態（図２の状態）になる。
【００２４】
本実施例の人工手１０の構成について詳細に説明した。続いて、制御装置６が実行することができる各種の制御を以下に列挙する。
（１）各指２０〜２８を曲げたり伸ばしたりするための制御を実行することができる。
制御装置６は、モータ３０，３８（図２参照），６２，７０（図４参照），８２（図３参照），１２６（図５参照）等を駆動する。これにより、各指２０〜２８を曲げたり伸ばしたりする動作を実現することができる。各指２０〜２８がギター５の弦を押さえる動作や、各指２０〜２８がギター５の弦から離反する動作を実現することができる。
（２）掌部１２に対して中指２４と薬指２６と小指２８を軸Ｄ１（図２参照）の回りに揺動させるための制御を実行することができる。
制御装置６は、モータ４０（図３参照）を駆動する。これにより、揺動部材１６を軸Ｄ１の回りに揺動させることができる。掌部１２に対して中指２４と薬指２６と小指２８を軸Ｄ１（図２参照）の回りに揺動させることができる。図６は、図２の状態から揺動部材１６が軸Ｄ１を中心に時計回りに揺動した様子を示す。図６の状態では、図２の状態と比べて、薬指２６が軸Ｄ２の回りに揺動していないとともに小指２８が軸Ｄ５の回りに揺動していない。即ち、制御装置６は、モータ４０を駆動してモータ１００を駆動しない制御を実行することができる。これにより、人差指２２に対して中指２４と薬指２６と小指２８を開閉させる動作を実現することができる。
（３）薬指２６を軸Ｄ２の回りに揺動させるとともに小指２８を軸Ｄ５の回りに揺動させるための制御を実行することができる。
制御装置６は、モータ１００（図３参照）を駆動する。これにより、揺動部材１６に対して薬指２６を軸Ｄ２の回りに揺動させることができる。薬指２６の揺動に同期して小指２８が軸Ｄ５の回りに揺動する。図７は、図６の状態から薬指２６と小指２８が時計回りに揺動した様子を示す。図７の状態では、図６の状態と比べて、揺動部材１６が軸Ｄ１の回りに揺動していない。即ち、制御装置６は、モータ１００を駆動してモータ４０を駆動しない制御を実行することができる。これにより、中指２４に対して薬指２６を開閉させる動作と、薬指２６に対して小指２８を開閉させる動作の両者を実現することができる。
（４）上記した（１）〜（３）の制御を組合せて実行することができる。
例えば、制御装置６は、モータ４０とモータ１００を同時に駆動する制御を実行することができる。軸Ｄ１を中心に時計回りに揺動部材１６を揺動させる場合には、軸Ｄ２を中心に時計回りに薬指２６を揺動させる。また、軸Ｄ１を中心に反時計回りに揺動部材１６を揺動させる場合には、軸Ｄ２を中心に反時計回りに薬指２６を揺動させる。即ち、掌部１２に対する揺動部材１６の揺動方向と、揺動部材１６に対する薬指２６及び小指２８の揺動方向を一致させる。
また例えば、制御装置６は、（１）の制御と、（２）及び／又は（３）の制御を組合せて実行することもできる。これにより、各指２０〜２８を折り曲げたり伸ばしたりする動作と、各指２０〜２８を開閉させる動作が、同時に行なわれることになる。
【００２５】
本実施例の弦楽器演奏ロボット２は、人工手１０を利用して様々な動作を実現することができる。例えば、指２０〜２８を折り曲げたり伸ばしたりすることによって、物を握ったり離したりする動作を実現することができる。本実施例の場合、ギター５の弦を押さえたり離したりする動作を実現することができる。また揺動部材１６を軸Ｄ１（図２参照）の回りに揺動させることによって、親指２０や人差指２２に対して他の３本の指２４，２６，２８を開閉させる動作を実現することができる。また、薬指２６を軸Ｄ２（図２参照）の回りに揺動させることによって、中指２４に対して薬指２６を開閉させる動作を実現することができる。この動作と同時に、薬指２６に対して小指２８を開閉させる動作が実現される。中指２４と薬指２６と小指２８を掌面内において揺動させることによって、ギター５の弦の押さえる位置を変えることができる。
人工手１０の薬指２６は、オフセットされている２つの軸Ｄ１，Ｄ２の両方の回りに揺動することができる。本実施例の薬指２６は、軸Ｄ２（又は軸Ｄ１）のみの回りに薬指２６が揺動可能である場合と比べて、大きな自由度を持っている。大きな自由度の下で薬指２６を揺動させることができる。また、小指２８も、オフセットされている２つの軸Ｄ１，Ｄ５の両方の回りに揺動することができる。本実施例によると、大きな自由度の下で小指２８を揺動させることができる。
本実施例では、リンク機構１８が設けられている。薬指２６が軸Ｄ２の回りに揺動する方向と同じ方向に、小指２８を軸Ｄ５の回りに揺動させることができる。しかも、第１リンク１１０の長さと第３リンク１１４の長さが異なるために、薬指２６に対して小指２８を開閉させる動作を実現することができる。本実施例では、薬指２６と小指２８の両方を掌面内で揺動させる動作と、薬指２６に対して小指２８を開閉させる動作を、１つのモータ１００によって実現することができる。
制御装置６は、モータ４０とモータ１００（図３参照）を同時に駆動することができる。この制御を実行すると、図２の状態から図７の状態に素早く移行させることができる。また図７の状態から図２の状態に素早く移行させることができる。即ち、掌面内で薬指２６や小指２８を揺動させる動作を高速で行なうことができる。
【００２６】
（第２実施例）
ここでは、第１実施例と異なる点を中心に説明する。図８は、本実施例の人工手本体２００の概略平面図を示す。図８では、親指２２０と薬指２２６のみを図示しており、人差指と中指と小指を図示省略している。図示省略されている三指は、第１実施例と同様に構成され同様に作用する。
人工手本体２００は、掌部２１２と揺動部材２１６等を有する。モータ２３０が掌部２１２に固定されている。モータ２３０の回転軸にベベルギア２３２が固定されている。ベベルギア２３２は、図示省略のベベルギアを介してプーリ２３４に接続されている。プーリ２３４は、軸Ｅ１の回りに回転可能に掌部２１２に支持されている。プーリ２３６は、軸Ｅ２の回りに回転可能に掌部２１２に支持されている。このプーリ２３６に揺動部材２１６が固定されている。プーリ２３４とプーリ２３６の間にベルト２３８が架けられている。
プーリ２４０は、軸Ｅ３の回りに回転可能に揺動部材２１６に支持されている。上記したプーリ２３６とプーリ２４０の間にベルト２４２が架けられている。プーリ２４０には、リンク部材２４６の一端が固定されている。リンク部材２４６の他端は、リンク部材２４８の一端に接続されている。リンク部材２４８は、軸Ｅ４の回りに揺動可能にリンク部材２４６に接続されている。リンク部材２４８の他端は、薬指２２６の基節２２６ａに接続されている。リンク部材２４８は、軸Ｅ５の回りに揺動可能に薬指２２６に接続されている。
薬指２２６は、第１実施例の場合と同様に、基節２２６ａと中節２２６ｂと末節２２６ｃを有する。薬指２２６は、軸Ｅ６の回りに揺動可能に揺動部材２１６に支持されている。本実施例では、第１実施例のモータ１００（図３参照）に相当するアクチュエータが設けられていない。
【００２７】
モータ２３０を駆動してベベルギア２３２を回転させると、軸Ｅ１の回りにプーリ２３４が回転する。プーリ２３４の回転力は、ベルト２３８を介してプーリ２３６に伝達される。これにより、プーリ２３６に固定されている揺動部材２１６が軸Ｅ２の回りに揺動する。掌部１２に対して揺動部材２１６が揺動する。
プーリ２３６が軸Ｅ２の回りに回転すると、その回転力がベルト２４２を介してプーリ２４０に伝達される。これにより、プーリ２４０が軸Ｅ３の回りに回転する。プーリ２４０に接続されているリンク部材２４６も軸Ｅ３の回りに揺動する。この場合、リンク部材２４８は、リンク部材２４６に対して軸Ｅ４の回りに揺動するとともに薬指２２６に対して軸Ｅ５の回りに揺動しながら、薬指２２６を付勢する。リンク部材２４８に付勢された薬指２２６は、軸Ｅ６の回りに揺動する。これにより、揺動部材２１６に対して薬指２２６が揺動する。
図９には、図８の状態から揺動部材２１６が軸Ｅ２を中心に時計回りに揺動した様子を示す。図９に示されるように、薬指２２６は、揺動部材２１６が軸Ｅ２の回りに揺動することによって、掌部２１２に対して軸Ｅ２を中心に時計回りに揺動する。また薬指２２６は、揺動部材２１６の揺動に連動して、揺動部材２１６に対して軸Ｅ６を中心に時計回りに揺動する。薬指２２６は、掌部２１２に対して軸Ｅ６を中心に時計回りに揺動する。図９の状態からモータ２３０を逆方向に回転させると、図８の状態に戻る。即ち、掌部２１２に対して揺動部材２１６が軸Ｅ２を中心に反時計回りに揺動するとともに、揺動部材２１６に対して薬指２２６が軸Ｅ６を中心に反時計回りに揺動する。
【００２８】
本実施例によっても、大きな自由度の下で薬指２２６を揺動させることができる。本実施例では、掌部２１２に対して揺動部材２１６を揺動させる動作と、揺動部材２１６に対して薬指２２６を揺動させる動作（揺動部材２１６に対して図示省略の小指を揺動させる動作）を、１つのモータ２３０によって実現することができる。
【００２９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施例の弦楽器演奏ロボットの概略構成図を示す。
【図２】人工手本体の概略平面図を示す。
【図３】人工手本体の一部の斜視図を示す。
【図４】人差指とその周辺の平面図を示す。
【図５】薬指とその周辺の平面図を示す。
【図６】掌部に対して揺動部材が時計回りに揺動した様子を示す。
【図７】揺動部材に対して薬指及び小指が時計回りに揺動した様子を示す。
【図８】第２実施例の人工手本体の概略平面図を示す。
【図９】掌部に対して揺動部材が時計回りに揺動し、揺動部材に対して薬指が時計回りに揺動した様子を示す。
【符号の説明】
【００３１】
２：弦楽器演奏ロボット
４：ロボット本体
５：ギター
６：制御装置
８：人工手本体
１０：人工手
１２：掌部
１６：揺動部材
１８：リンク機構
２０：親指
２２：人差指
２４：中指
２６：薬指
２８：小指
３０，３８，４０，６２，７０，８２，１００，１２６：モータ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５：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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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