(57)【要約】【課題】骨格フレームの曲げ剛性およびリンク部の収納スペースを維持しながらリンク部の小型化を図ることが可能な多指ハンドユニットを提供する。【解決手段】この多指ハンドユニット１は、複数の指部１０、２０および３０を備え、少なくとも指部１０は、内部に収納部１４１ｄが配置される中空の骨格フレーム１４１を有する根元リンク部１４と、根元リンク部１４を回動させる関節駆動部１１とを含む。【選択図】図４
2012076193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の指部を備え、
前記複数の指部の少なくとも１つは、
内部に収納部が配置される中空の骨格フレームを有するリンク部と、前記リンク部を回動させる関節駆動部とを含む、多指ハンドユニット。
【請求項２】
前記骨格フレームは、前記指部の外面を構成している、請求項１に記載の多指ハンドユニット。
【請求項３】
前記骨格フレームは、指背側および指腹側の少なくともいずれか一方に前記収納部を開放する開口部を有している、請求項１または２に記載の多指ハンドユニット。
【請求項４】
前記骨格フレームは、指背側および指腹側の少なくとも一方から見て、略Ｕ字形状に形成されている、請求項３に記載の多指ハンドユニット。
【請求項５】
前記骨格フレームの開口部は、他の指部が配置される側とは反対側の側部を開放するように形成されている、請求項４に記載の多指ハンドユニット。
【請求項６】
前記骨格フレームの開口部を覆うように前記骨格フレームに取り付けられるカバー部をさらに備える、請求項３〜５のいずれか１項に記載の多指ハンドユニット。
【請求項７】
前記骨格フレームの収納部は、少なくとも前記関節駆動部を駆動させるためのアンプ部を収納するように構成されている、請求項６に記載の多指ハンドユニット。
【請求項８】
前記アンプ部と前記カバー部との間に配置され、前記カバー部に当接される熱伝導シートをさらに備え、
前記カバー部は、前記熱伝導シートを押圧した状態で前記骨格フレームに取り付けられるように構成されている、請求項７に記載の多指ハンドユニット。
【請求項９】
前記関節駆動部は、第１関節駆動部および第２関節駆動部を含み、
前記アンプ部は、前記第１関節駆動部を駆動させるための第１アンプ部および前記第２関節駆動部を駆動させるための第２アンプ部を含み、
前記骨格フレームの収納部は、前記第１アンプ部および前記第２アンプ部の両方を収納するように構成されている、請求項７または８に記載の多指ハンドユニット。
【請求項１０】
前記骨格フレームは、前記指部の側部側において、指背側から指腹側に延びるように形成された断面形状を有する壁部を有している、請求項１〜９のいずれか１項に記載の多指ハンドユニット。
【請求項１１】
前記骨格フレームの壁部には、指背側から指腹側に延びるように形成された放熱フィンが設けられている、請求項１０に記載の多指ハンドユニット。
【請求項１２】
前記関節駆動部は、第１関節駆動部および第２関節駆動部を含み、
前記指部の根元側が取り付けられる手甲部と、
前記手甲部に設けられ、前記第１関節駆動部および前記第２関節駆動部が互いに協調して駆動するように協調制御を行う上位制御部とをさらに備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の多指ハンドユニット。
【請求項１３】
アーム部と、
前記アーム部の先端部に設けられ、複数の指部を含む多指ハンドユニットとを備え、
前記複数の指部の少なくとも１つは、
内部に収納部が配置される中空の骨格フレームを有するリンク部と、前記リンク部を回動させる関節駆動部とを有する、ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多指ハンドユニットおよびロボットに関し、特に、複数の指部を備える多指ハンドユニットおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の指部を備える多指ハンドユニットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、中実の骨格フレームを有するリンク部と、リンク部を回動させるアクチュエータ（関節駆動部）とを含む複数の指部を備える多指ハンドユニットが開示されている。この多指ハンドユニットのリンク部では、中実の骨格フレームと骨格フレームを取り囲むカバーとが設けられ、それらに挟まれた間の部分がアクチュエータのアンプ部を収納する収納部になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０８２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の多指ハンドユニットでは、中実の骨格フレームと骨格フレームを取り囲むカバーとの間に収納部が配置されているので、中実の骨格フレームの曲げ剛性を維持した状態で、リンク部の収納スペースを小さくすることなくリンク部を小型化することが困難である。すなわち、中実の骨格フレームの断面形状を小さくしてリンク部を小型化する場合には、中実の骨格フレームの曲げ剛性が小さくなってしまう。その一方、中実の骨格フレームの断面形状をそのままにカバーのみを小型化する場合には、リンク部の収納スペースが小さくなってしまう。したがって、上記特許文献１の多指ハンドユニットでは、骨格フレームの曲げ剛性およびリンク部の収納スペースを維持しながらリンク部の小型化を図ることができないという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、骨格フレームの曲げ剛性およびリンク部の収納スペースを維持しながらリンク部の小型化を図ることが可能な多指ハンドユニット、および、そのような多指ハンドユニットを備えるロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における多指ハンドユニットは、複数の指部を備え、複数の指部の少なくとも１つは、内部に収納部が配置される中空の骨格フレームを有するリンク部と、リンク部を回動させる関節駆動部とを含む。
【０００８】
この発明の第１の局面による多指ハンドユニットでは、上記のように、複数の指部の少なくとも１つに、内部に収納部が配置される中空の骨格フレームを有するリンク部を設けることによって、中実の（中空ではない）骨格フレームとは異なり、骨格フレームが収納部の外側に配置されるので、骨格フレームをより外側に広げて配置することができる。これにより、リンク部に生じる所定方向の曲げモーメントに対する骨格フレームの断面の高さを大きくすることができるので、その分、骨格フレームの曲げ剛性を高めることができる。このように骨格フレームの曲げ剛性を高めることができるので、骨格フレームの曲げ剛性を維持しながら骨格フレームを薄肉化することができる。これにより、骨格フレームの曲げ剛性を維持した状態で骨格フレームの薄肉化により骨格フレームの配置領域を小さくすることができ、かつ、中空の骨格フレームの内部全体を収納部とすることができる。したがって、この多指ハンドユニットでは、骨格フレームの曲げ剛性およびリンク部の収納スペースを維持しながらリンク部の小型化を図ることができる。さらに、この多指ハンドユニットでは、骨格フレームを薄肉化することによって、骨格フレームの熱抵抗を低減することができるので、骨格フレームの放熱性を向上させることができる。
【０００９】
この発明の第２の局面におけるロボットは、アーム部と、アーム部の先端部に設けられ、複数の指部を含む多指ハンドユニットとを備え、複数の指部の少なくとも１つは、内部に収納部が配置される中空の骨格フレームを有するリンク部と、リンク部を回動させる関節駆動部とを有する。
【００１０】
この発明の第２の局面によるロボットでは、上記のように、複数の指部の少なくとも１つに、内部に収納部が配置される中空の骨格フレームを有するリンク部を設けることによって、中実の（中空ではない）骨格フレームとは異なり、骨格フレームが収納部の外側に配置されるので、骨格フレームをより外側に広げて配置することができる。これにより、リンク部に生じる所定方向の曲げモーメントに対する骨格フレームの断面の高さを大きくすることができるので、その分、骨格フレームの曲げ剛性を高めることができる。このように骨格フレームの曲げ剛性を高めることができるので、骨格フレームの曲げ剛性を維持しながら骨格フレームを薄肉化することができる。これにより、骨格フレームの曲げ剛性を維持した状態で骨格フレームの薄肉化により骨格フレームの配置領域を小さくすることができ、かつ、中空の骨格フレームの内部全体を収納部とすることができる。したがって、この多指ハンドユニットを備えるロボットでは、骨格フレームの曲げ剛性およびリンク部の収納スペースを維持しながらリンク部の小型化を図ることができる。さらに、このロボットでは、骨格フレームを薄肉化することによって、骨格フレームの熱抵抗を低減することができるので、骨格フレームの放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態による多指ハンドユニットを備えるロボットの全体構成を示した概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による多指ハンドユニットの構成を示した平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による多指ハンドユニットの構成を示した側面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による多指ハンドユニットの指部を示した斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態による多指ハンドユニットの指部を示した平面図である。
【図６】図５の４００−４００線に沿った骨格フレームの断面図である。
【図７】図５の５００−５００線に沿った骨格フレームの断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態による多指ハンドユニットのサーボアンプモジュールを示した斜視図である。
【図９】本発明の第１実施形態による多指ハンドユニットのサーボアンプ・通信モジュールを示した斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態による多指ハンドユニットの構成を示したブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による多指ハンドユニットの構成を示したブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態による多指ハンドユニットの骨格フレームを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
まず、図１〜図１０を参照して、本発明の第１実施形態による多指ハンドユニット１を備えたロボット１００の構成について説明する。
【００１４】
ロボット１００は、図１に示すように、本発明の第１実施形態による多指ハンドユニット１と、アーム部２とを備えている。また、ロボット１００は、壁面や床面などの設置面に基台３を介して取り付けられている。
【００１５】
アーム部２は、第１アームリンク２ａ、第２アームリンク２ｂ、第３アームリンク２ｃ、第４アームリンク２ｄ、第５アームリンク２ｅ、第６アームリンク２ｆおよびフランジ２ｇが基台３側から先端に向かって順に連結されることによって構成されている。また、アーム部２には、各アームリンクを回動させる第１アクチュエータ２１１、第２アクチュエータ２２１、第３アクチュエータ２３１、第４アクチュエータ２４１、第５アクチュエータ２５１、第６アクチュエータ２６１および第７アクチュエータ２７１が設けられている。
【００１６】
具体的には、第１アームリンク２ａは、第１アクチュエータ２１１を介して基台３に連結されている。また、第１アームリンク２ａは、第１アクチュエータ２１１の駆動力により設置面に対して垂直な方向（Ｘ方向）に延びる回動軸２１１ａ回りに回動可能に構成されている。また、第２アームリンク２ｂは、第２アクチュエータ２２１を介して第１アームリンク２ａに連結されている。また、第２アームリンク２ｂは、第２アクチュエータ２２１の駆動力により回動軸２１１ａに対して直交する方向（図１，図２ではＹ方向）に延びる回動軸２２１ａ回りに回動可能に構成されている。
【００１７】
第３アームリンク２ｃは、回動軸２２１ａに対して直交する回動軸２３１ａ回りに回動可能に構成されている。第４アームリンク２ｄは、回動軸２３１ａに対して直交する回動軸２４１ａ回りに回動可能に構成されている。第５アームリンク２ｅは、回動軸２４１ａに対して直交する回動軸２５１ａ回りに回動可能に構成されている。第６アームリンク２ｆは、回動軸２５１ａに対して直交する回動軸２６１ａ回りに回動可能に構成されている。そして、フランジ２ｇは、回動軸２６１ａに対して直交する回動軸２７１ａ回りに回動可能に構成されている。
【００１８】
また、多指ハンドユニット１は、アーム部２のフランジ２ｇに取り付けられている。次に、多指ハンドユニット１の構成について詳細に説明する。
【００１９】
多指ハンドユニット１は、図２および図３に示すように、３つの指部１０、２０および３０を備えている。また、多指ハンドユニット１は、指部１０および２０と、指部３０との間に対象物を挟み込むことによって対象物を把持するように構成されている。また、指部１０、２０および３０は、ともに手甲部４０に取り付けられている。具体的には、指部１０および２０は、それぞれ、後述の関節駆動部１１および２１が手甲部４０の突出部４０ａの下面（図３のＺ２方向側の表面）に取り付けられている。また、指部３０は、手甲部４０の突出部４０ａの下方において後述の関節駆動部３１が前面（図３のＸ１方向側の表面）に取り付けられている。
【００２０】
また、指部１０は、手甲部４０から指先に向かって順に配置された関節駆動部１１、１２および１３を含んでいる。関節駆動部１１、１２および１３は、ともにフィードバック制御可能なサーボモータにより構成されている。また、関節駆動部１１および１２は、根元リンク部１４により互いに連結されている。また、関節駆動部１２および１３は、中間リンク部１５により互いに連結されている。また、関節駆動部１３には、指先側に延びるように指先センサ部１６が取り付けられている。なお、関節駆動部１１は、本発明の「第１関節駆動部」の一例であり、関節駆動部１２は、本発明の「第２関節駆動部」の一例である。また、根元リンク部１４は、本発明の「リンク部」の一例である。
【００２１】
また、関節駆動部１１は、根元リンク部１４を手甲部４０に対して図２の場合、図１のＺ方向（図１参照）を回転軸として回動可能に構成されている。また、関節駆動部１２は、中間リンク部１５を根元リンク部１４に対して上下方向（図３のＺ方向）に回動可能に構成されている。また、関節駆動部１３は、指先センサ部１６を中間リンク部１５に対して上下方向（図３のＺ方向）に回動可能に構成されている。すなわち、関節駆動部１２および１３は、それぞれ、中間リンク部１５および指先センサ部１６を指背（指腹）側から指腹（指背）側に回動させることが可能である。
【００２２】
また、図４および図５に示すように、指部１０の根元リンク部１４および中間リンク部１５は、それぞれ、骨格フレーム１４１および１５１を含んでいる。また、指部１０の根元リンク部１４（中間リンク部１５）は、骨格フレーム１４１（１５１）が関節駆動部１１（１２）および関節駆動部１２（１３）に取り付けられることによって関節駆動部１１（１２）および関節駆動部１２（１３）を互いに連結している。
【００２３】
また、骨格フレーム１４１および１５１は、ともに放熱性の高いアルミニウムにより構成されている。また、骨格フレーム１４１および１５１は、指背側（図４のＺ１方向側）および指腹側（図４のＺ２方向側）から見て、ともに略Ｕ字形状に形成されている。詳細には、骨格フレーム１４１（１５１）は、２箇所で屈曲されて根元側壁部１４１ａ（１５１ａ）、指先側壁部１４１ｂ（１５１ｂ）、側壁部１４１ｃ（１５１ｃ）を形成している。すなわち、骨格フレーム１４１（１５１）は、関節駆動部１１（１２）に取り付けられる根元側壁部１４１ａ（１５１ａ）と、関節駆動部１２（１３）に取り付けられる指先側壁部１４１ｂ（１５１ｂ）と、指部１０の側部に配置され、根元側壁部１４１ａ（１５１ａ）および指先側壁部１４１ｂ（１５１ｂ）を連結する側壁部１４１ｃ（１５１ｃ）とにより主として構成されている。これにより、骨格フレーム１４１（１５１）は、根元側壁部１４１ａ（１５１ａ）、指先側壁部１４１ｂ（１５１ｂ）および側壁部１４１ｃ（１５１ｃ）により取り囲まれる収納部１４１ｄ（１５１ｄ）を有する中空形状に形成されている。また、側壁部１４１ｃ（１５１ｃ）は、指部１０の根元リンク部１４（中間リンク部１５）の側部において外面を構成している。なお、側壁部１４１ｃは、本発明の「壁部」の一例である。
【００２４】
また、骨格フレーム１４１（１５１）は、図４および図５に示すように、指背側（図４のＺ１方向側）、指腹側（図４のＺ２方向側）および側部において収納部１４１ｄ（１５１ｄ）を開放する１つの開口部１４１ｅ（１５１ｅ）を有している。これにより、１つの開口部１４１ｅ（１５１ｅ）により収納部１４１ｄ（１５１ｄ）が広い範囲で開放されるので、収納部１４１ｄ（１５１ｄ）に収納される後述のサーボアンプモジュール１７（サーボアンプ・通信モジュール１８）のメンテナンスを容易に行うことが可能である。また、開口部１４１ｅおよび１５１ｅは、互いに同じ側の側部を開放するように形成されている。具体的には、開口部１４１ｅおよび１５１ｅは、指部１０に並列して配置された指部２０側とは反対の外側（図２、図４および図５のＹ２方向側）の側部を開放するように形成されている。
【００２５】
また、図６および図７に示すように、骨格フレーム１４１および１５１は、ともに人間の指の厚みと略同じ大きさの高さｈ（約１０ｍｍ〜１５ｍｍ）を有している。また、骨格フレーム１４１および１５１は、ともに薄肉状に形成されており、肉厚ｔ１（約２ｍｍ）を有している。
【００２６】
また、根元側壁部１４１ａ（１５１ａ）および指先側壁部１４１ｂ（１５１ｂ）は、図６に示すように、指部１０の縦断方向（図４〜図６のＸ方向）の断面において指背側から指腹側に延びるように形成された略矩形形状の断面形状を有している。また、側壁部１４１ｃ（１５１ｃ）は、図７に示すように、指部１０の横断方向（図４、図５および図７のＹ方向）の断面において指背側から指腹側に延びるように形成された略矩形形状の断面形状を有している。
【００２７】
また、図４に示すように、根元リンク部１４および中間リンク部１５は、それぞれ、開口部１４１ｅおよび１５１ｅを覆うカバー部１４２および１５２を有している。また、カバー部１４２および１５２は、ともに放熱性の高いアルミニウムにより構成されている。また、カバー部１４２（１５２）は、骨格フレーム１４１（１５１）よりも薄い約１ｍｍの肉厚を有している。また、カバー部１４２（１５２）は、指背側カバー１４２ａ（１５２ａ）および指腹側カバー１４２ｂ（１５２ｂ）を含んでいる。指背側カバー１４２ａ（１５２ａ）は、開口部１４１ｅ（１５１ｅ）の指背側の部分および側部の指背側の略半分の部分を覆うように指先側（図４のＸ１方向側）から見て略Ｌ字形状に形成されている。また、指腹側カバー１４２ｂ（１５２ｂ）は、開口部１４１ｅ（１５１ｅ）の指腹側の部分および側部の指腹側の略半分の部分を覆うように指先側（図４のＸ１方向側）から見て略Ｌ字形状に形成されている。すなわち、指背側カバー１４２ａ（１５２ａ）および指腹側カバー１４２ｂ（１５２ｂ）により、開口部１４１ｅ（１５１ｅ）の全体が覆われる。
【００２８】
また、指背側カバー１４２ａ（１５２ａ）および指腹側カバー１４２ｂ（１５２ｂ）は、ともに骨格フレーム１４１（１５１）に固定的に取り付けられるように構成されている。具体的には、指背側カバー１４２ａ（１５２ａ）は、骨格フレーム１４１（１５１）の指背側の四隅において図示しないネジ部材により骨格フレーム１４１（１５１）に固定的に取り付けられるように構成されている。また、指腹側カバー１４２ｂ（１５２ｂ）は、骨格フレーム１４１（１５１）の指腹側の四隅において図示しないネジ部材により骨格フレーム１４１（１５１）に固定的に取り付けられるように構成されている。
【００２９】
また、収納部１４１ｄおよび１５１ｄは、それぞれ、サーボアンプモジュール１７およびサーボアンプ・通信モジュール１８を収納するように構成されている。サーボアンプモジュール１７は、図８および図１０に示すように、関節駆動部１１を駆動するためのサーボアンプ基板１７１と、関節駆動部１２を駆動するためのサーボアンプ基板１７２とを有している。なお、サーボアンプ基板１７１は、本発明の「第１アンプ部」の一例であり、サーボアンプ基板１７２は、本発明の「第２アンプ部」の一例である。
【００３０】
また、サーボアンプ基板１７１（１７２）は、図１０に示すように、関節駆動部１１（１２）の回動角度を検知するエンコーダ１１ａ（１２ａ）に電気的に接続されている。また、図８に示すように、サーボアンプ基板１７１（サーボアンプ基板１７２）は、互いに電気的に接続された３つのサーボアンプ回路１７１ａ（１７２ａ）により主として構成されている。３つのサーボアンプ回路１７１ａ（１７２ａ）は、それぞれ、対応する関節駆動部を駆動するための電流を生成するモータドライブ回路、モータドライブ回路を制御するためのモータ制御回路およびエンコーダ１１ａ（１２ａ）による検知結果を処理するためのエンコーダ演算処理回路である。これら３つのサーボアンプ回路１７１ａ（１７２ａ）は、互いに指部１０の高さ方向（Ｚ方向）に積層するように配置されている。また、サーボアンプ基板１７１および１７２は、互いに指部１０の高さ方向に重なるように配置されている。また、サーボアンプ基板１７１および１７２は、互いにフレキシブル基板１７３により電気的に接続されている。
【００３１】
また、サーボアンプモジュール１７の指背側（図４および図８のＺ１方向側）の表面および指腹側（図４および図８のＺ２方向側）の表面には、それぞれ、熱伝導シート１７４が２枚ずつ取り付けられている。熱伝導シート１７４の厚みは、サーボアンプモジュール１７と熱伝導シート１７４とを合わせた高さが骨格フレーム１４１の高さｈよりも若干（約１ｍｍ〜２ｍｍ）大きくなるように調整されている。また、熱伝導シート１７４は、厚み方向において弾性変形可能に構成されている。これにより、カバー部１４２が熱伝導シート１７４に当接した状態で熱伝導シート１７４を押圧するように、骨格フレーム１４１にカバー部１４２を取り付けることが可能となる。また、サーボアンプモジュール１７は、図１０に示すように、手甲部４０に設けられたサーボ制御部４１に電気的に接続されている。
【００３２】
また、サーボ制御部４１は、指部１０、２０および３０の各関節駆動部に対してフィードバック制御を行うように構成されている。また、サーボ制御部４１は、手甲部４０の外部に設けられた図示しない上位制御部からの指示に基づいて各関節駆動部を制御するように構成されている。上位制御部は、指部１０、２０および３０の各関節駆動部に対する多軸制御および互いに協調して駆動させる協調制御を行うようにサーボ制御部４１に指示を送信する。また、手甲部４０には、サーボ制御部４１と、指部１０、２０および３０全てのサーボアンプモジュール１７およびサーボアンプ・通信モジュール１８とに電力を供給する電源回路４２が設けられている。また、手甲部４０は、放熱性の高いアルミニウムにより構成されている。
【００３３】
サーボアンプ・通信モジュール１８は、図９および図１０に示すように、関節駆動部１３を駆動するためのサーボアンプ基板１８１と、指先センサ部１６による検知結果を取得するアナログ入力基板１８２とを有している。また、図１０に示すように、サーボアンプ基板１８１は、関節駆動部１３の回動角度を検知するエンコーダ１３ａに電気的に接続されている。また、図９に示すように、サーボアンプ基板１８１は、互いに電気的に接続された３つのサーボアンプ回路１８１ａにより主として構成されている。３つのサーボアンプ回路１８１ａは、それぞれ、上記３つのサーボアンプ回路１７１ａと同様に、モータドライブ回路、モータ制御回路およびエンコーダ演算処理回路である。３つのサーボアンプ回路１８１ａは、互いに指部１０の高さ方向（Ｚ方向）に積層するように配置されている。
【００３４】
また、アナログ入力基板１８２は、互いに電気的に接続された２つの通信回路１８２ａにより主として構成されている。また、アナログ入力基板１８２は、指先センサ部１６により出力されるアナログデータをデジタルデータに変換するように構成されている。また、アナログ入力基板１８２により変換されたデジタルデータは、フレキシブル基板１８３を介してシリアル通信によりサーボアンプ基板１８１に伝達される。また、２つの通信回路１８２ａは、互いに指部１０の高さ方向（Ｚ方向）に積層するように配置されている。また、サーボアンプ基板１８１およびアナログ入力基板１８２は、互いに指部１０の高さ方向に重なるように配置されている。また、サーボアンプ基板１８１およびアナログ入力基板１８２は、互いにフレキシブル基板１８３により電気的に接続されている。
【００３５】
また、サーボアンプ・通信モジュール１８の指背側（図４および図９のＺ１方向側）の表面には、熱伝導シート１８４が２枚取り付けられている。熱伝導シート１８４の厚みは、サーボアンプ・通信モジュール１８と熱伝導シート１８４とを合わせた高さが骨格フレーム１５１の高さｈよりも若干（約１ｍｍ〜２ｍｍ）大きくなるように調整されている。また、熱伝導シート１８４は、厚み方向において弾性変形可能に構成されている。これにより、カバー部１５２が熱伝導シート１８４に当接した状態で熱伝導シート１８４を押圧するように、骨格フレーム１５１にカバー部１５２を取り付けることが可能となる。また、サーボアンプ・通信モジュール１８は、図１０に示すように、手甲部４０に設けられたサーボ制御部４１に電気的に接続されている。
【００３６】
指先センサ部１６は、対象物に接触した際の外力を検知するように構成されている。また、指先センサ部１６は、検知結果をアナログデータとしてアナログ入力基板１８２に出力するように構成されている。
【００３７】
また、指部２０および３０は、ともに上記指部１０と同様の構成を有している。具体的には、指部２０（３０）の関節駆動部２１（３１）、２２（３２）および２３（３３）は、それぞれ、指部１０の関節駆動部１１、１２および１３に対応している。また、指部２０（３０）の根元リンク部２４（３４）、中間リンク部２５（３５）および指先センサ部２６（３６）は、それぞれ、指部１０の根元リンク部１４、中間リンク部１５および指先センサ部１６に対応している。
【００３８】
第１実施形態では、上記のように、内部に収納部１４１ｄが配置される中空の骨格フレーム１４１を有する根元リンク部１４を指部１０に設けることによって、骨格フレーム１４１が収納部１４１ｄの外側に配置されるので、骨格フレーム１４１をより外側に広げて配置することができる。これにより、根元リンク部１４に生じる指腹側からの外力による曲げモーメントに対する骨格フレーム１４１の断面の高さｈを大きくすることができるので、その分、骨格フレーム１４１の曲げ剛性を高めることができる。このように骨格フレーム１４１の曲げ剛性を高めることができるので、骨格フレーム１４１の指腹側からの外力に対する曲げ剛性を維持しながら骨格フレーム１４１を薄肉化することができる。これにより、骨格フレーム１４１の曲げ剛性を維持した状態で骨格フレーム１４１の薄肉化により骨格フレーム１４１の配置領域を小さくすることができ、かつ、中空の骨格フレーム１４１の内部全体を収納部１４１ｄとすることができる。したがって、この多指ハンドユニット１では、骨格フレーム１４１の曲げ剛性および根元リンク部１４の収納スペースを維持しながら根元リンク部１４の小型化を図ることができる。さらに、この多指ハンドユニット１では、骨格フレーム１４１を薄肉化することによって、骨格フレーム１４１の熱抵抗を低減することができるので、骨格フレーム１４１の放熱性を向上させることができる。
【００３９】
また、第１実施形態では、上記のように、骨格フレーム１４１により指部１０の外面を構成する。これによって、骨格フレーム１４１を指部１０の外面を構成するカバー（筐体）として用いることができるので、骨格フレーム１４１の外側にカバー（筐体）を別途設ける場合に比べて、根元リンク部１４をより小型化することができる。
【００４０】
また、第１実施形態では、上記のように、骨格フレーム１４１に、指背側および指腹側に収納部１４１ｄを開放する開口部１４１ｅを設ける。これによって、収納部１４１ｄに収納されるサーボアンプモジュール１７のメンテナンスを開口部１４１ｅを介して行うことができるので、サーボアンプモジュール１７のメンテナンスを行いやすくすることができる。
【００４１】
また、第１実施形態では、上記のように、骨格フレーム１４１を、指背側および指腹側から見て、略Ｕ字形状に形成する。これによって、指背側と指腹側と一方の側部側とが開放された骨格フレーム１４１が形成されるので、収納部１４１ｄに収納されるサーボアンプモジュール１７に対して指背側、指腹側および一方の側部側から容易にメンテナンスを行うことができる。
【００４２】
また、第１実施形態では、上記のように、指部１０の骨格フレーム１４１の開口部１４１ｅを、他の指部２０が配置される側とは反対側（図２、図４および図５のＹ２方向側）の側部を開放するように形成する。これによって、他の指部２０が配置されない側のより広い作業スペースを確保しやすい側からサーボアンプモジュール１７のメンテナンスを行うことができるので、サーボアンプモジュール１７のメンテナンスをより行いやすくすることができる。
【００４３】
また、第１実施形態では、上記のように、骨格フレーム１４１の開口部１４１ｅを覆うように骨格フレーム１４１に取り付けられるカバー部１４２を設ける。これによって、収納部１４１ｄに収納されるサーボアンプモジュール１７が露出されるのを抑制することができるので、埃や塵などの混入に起因してサーボアンプモジュール１７に不具合が生じるのを抑制することができる。また、カバー部１４２が開口部１４１ｅを覆うように骨格フレーム１４１に取り付けられるので、開口部１４１ｅにより低下する骨格フレーム１４１の機械的強度をカバー部１４２により部分的に補強することができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、上記のように、関節駆動部１１を駆動させるためのサーボアンプ基板１７１を収納するように骨格フレーム１４１の収納部１４１ｄを構成する。これによって、サーボアンプ基板１７１を手甲部４０に設ける必要がないので、その分、手甲部４０を小型化することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、サーボアンプ基板１７１とカバー部１４２との間に配置され、カバー部１４２に当接される熱伝導シート１７４を設け、熱伝導シート１７４を押圧した状態で骨格フレーム１４１に取り付けられるようにカバー部１４２を構成する。これによって、カバー部１４２と熱伝導シート１７４とを密着させることができるので、サーボアンプ基板１７１が発熱した場合にも、熱伝導シート１７４を介してカバー部１４２から確実に放熱することができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、関節駆動部１１を駆動させるためのサーボアンプ基板１７１および関節駆動部１２を駆動させるためのサーボアンプ基板１７２の両方を収納するように骨格フレーム１４１の収納部１４１ｄを構成する。これによって、１つの根元リンク部１４に２つのサーボアンプ基板１７１および１７２を設けることができるので、サーボアンプ基板１７１および１７２のいずれも手甲部４０に設ける必要がなく、手甲部４０の小型化を図ることができる。その結果、ロボット１００の手首部から指先部までの長さを小さくすることができるので、手首部に多指ハンドユニット１の制御点を設ける場合に、制御点からのストロークが小さくなり、その分、精度よく多指ハンドユニット１の制御を行うことができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、指部１０の側部側において、指背側から指腹側に延びるように形成された断面形状を有する側壁部１４１ｃを骨格フレーム１４１に設ける。これによって、多指ハンドユニット１により対象物を把持する際に指腹側から加えられる外力に対する骨格フレーム１４１の曲げ剛性を効率よく高めることができるので、骨格フレーム１４１を薄肉化した場合でも、骨格フレーム１４１に必要な曲げ強度を確保することができる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、図１１を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、各関節駆動部１１〜１３に対する多軸制御および協調制御を行う上位制御部を手甲部４０の外部に設ける構成の上記第１実施形態とは異なり、上位制御部２４３を手甲部４０の内部に設ける構成について説明する。なお、第２実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
本発明の第２実施形態では、図１１に示すように、手甲部４０の内部に、各関節駆動部１１〜１３（２１〜２３および３１〜３３）に対する多軸制御および互いに協調して駆動させる協調制御を行う上位制御部２４３が設けられている。すなわち、第２実施形態では、サーボアンプモジュール１７およびサーボアンプ・通信モジュール１８をそれぞれ根元リンク部１４および中間リンク部１５に設けることによって、手甲部４０の内部にサーボアンプモジュール１７およびサーボアンプ・通信モジュール１８を配置する必要がないので、手甲部４０が大きくなるのを抑制しながら、手甲部４０の内部に上位制御部２４３を設けることが可能である。また、第２実施形態では、電源回路４２は、上位制御部２４３にも電力を供給するように構成されている。
【００５０】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】
第２実施形態では、上記のように、関節駆動部１１〜１３が互いに協調して駆動するように協調制御を行う上位制御部２４３を手甲部４０に設ける。これによって、多指ハンドユニット１の外部に上位制御部２４３を設ける必要がないとともに、指部１０の動作のための制御部４１および２４３を多指ハンドユニット１内に集約して収納することができる。
【００５２】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、図１２を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、骨格フレーム３１４に放熱フィン３１４ａを設ける構成について説明する。なお、第３実施形態では、上記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
本発明の第３実施形態では、図１２に示すように、指部１０の根元リンク部１４（図２および図３参照）の骨格フレーム３１４は、根元側壁部１４１ａと、指先側壁部１４１ｂと、指部１０の側部に配置され、根元側壁部１４１ａおよび指先側壁部１４１ｂを連結する側壁部１４１ｃとにより主として構成されている。また、側壁部１４１ｃの収納部１４１ｄが配置される側とは反対側（図１２のＹ１方向側）の表面には、放熱フィン３１４ａが側壁部１４１ｃに一体的に設けられている。骨格フレーム３１４および放熱フィン３１４ａは、ともに放熱性の高いアルミニウムにより構成されている。また、放熱フィン３１４ａは、並列して配置された複数のフィンにより構成されている。これにより、放熱フィン３１４ａの表面積が大きくなるので、放熱フィン３１４ａの放熱性がより高められる。また、放熱フィン３１４ａは、指背側から指腹側に延びるように形成されている。すなわち、放熱フィン３１４ａは、側壁部１４１ｃの横断方向の断面形状（図７参照）と同じ指部１０の高さ方向（Ｚ方向）に延びるように形成されている。
【００５５】
また、指部１０、２０および３０のその他の骨格フレームについても、指部１０の根元リンク部１４（図４参照）の骨格フレーム３１４と同様に、放熱フィンが設けられている。
【００５６】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５７】
第３実施形態では、上記のように、骨格フレーム３１４の側壁部１４１ｃに、指背側から指腹側に延びるように形成された放熱フィン３１４ａを設ける。これによって、放熱フィン３１４ａにより、骨格フレーム３１４の放熱性を高めることができる。また、放熱フィン３１４ａが側壁部１４１ｃの横断方向の断面形状（図７参照）と同じ指部１０の高さ方向（Ｚ方向）に延びるように形成されるので、放熱フィン３１４ａにより側壁部１４１ｃの曲げ剛性がより高められる。すなわち、放熱フィン３１４ａを骨格フレーム３１４の補強部材として有効に利用することができる。
【００５８】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６０】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、本発明の多指ハンドユニットを、主としてアーム部からなるロボットに適用する例について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明の多指ハンドユニットを、たとえば、人型ロボットなど、主としてアーム部からなるロボット以外のロボットに適用してもよい。
【００６１】
また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の多指ハンドユニットに３つの指部を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、多指ハンドユニットに２つの指部を設けてもよいし、４つ以上の指部を設けてもよい。
【００６２】
また、上記第１〜第３実施形態では、多指ハンドユニットの３つの指部の全てに本発明の中空の骨格フレームを設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、多指ハンドユニットの複数の指部のうちの少なくとも１つに本発明の中空の骨格フレームを設ければよい。
【００６３】
また、上記第１〜第３実施形態では、１つの指部の２つのリンク部に本発明の中空の骨格フレームを設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの指部の１つのリンク部だけに本発明の中空の骨格フレームを設けてもよいし、１つの指部の３つ以上のリンク部に本発明の中空の骨格フレームを設けてもよい。
【００６４】
また、上記第１〜第３実施形態では、骨格フレームの開口部が指背側、指腹側および側部側を開放する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、骨格フレームの開口部が指背側だけを開放する構成であってもよいし、指腹側だけを開放する構成であってもよい。
【００６５】
また、上記第１〜第３実施形態では、中空の骨格フレームが指背側および指腹側から見て略Ｕ字形状に形成された構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、中空の骨格フレームが、指背側および指腹側の少なくとも一方から見て、たとえば、略Ｏ字形状、正方形形状または長方形形状など略Ｕ字形状以外の形状に形成された構成であってもよい。
【００６６】
また、上記第１〜第３実施形態では、骨格フレーム、手甲部およびカバー部をアルミニウムにより構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、骨格フレーム、手甲部およびカバー部を、たとえば、銅や鉄などアルミニウム以外の材質により構成してもよい。また、骨格フレーム、手甲部およびカバー部を、金属以外の材質で構成してもよい。なお、強度および放熱性の観点からは、金属製にすることが好ましい。
【００６７】
また、放熱フィンの厚さ等については適宜設定可能である。放熱フィンの厚みを大きく設定することで、リブ等の構造材としての機能を兼ねることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  多指ハンドユニット
２  アーム部
１０、２０、３０  指部
１１  関節駆動部（第１関節駆動部）
１２  関節駆動部（第２関節駆動部）
１４  根元リンク部（リンク部）
４０  手甲部
１００  ロボット
１４１  骨格フレーム
１４１ｃ  側壁部（壁部）
１４１ｄ  収納部
１４１ｅ  開口部
１４２  カバー部
１７１  サーボアンプ基板（第１アンプ部）
１７２  サーボアンプ基板（第２アンプ部）
１７４  熱伝導シート
２４３  上位制御部
３１４ａ  放熱フィン
【図１】
2012076193.tif 000003
【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】
2012076193.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012076193.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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