(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、該手嘗部から延設され、それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる複数の指機構と、各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付勢手段と、各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、各指機構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段とを備えた多指ハンド装置であって、
前記複数の指機構のうちの少なくとも２個の指機構からそれぞれ延設された２本のワイヤ部材は、その手嘗部側の端部が一体に連結されており、
前記駆動手段は、一体に連結した前記２本のワイヤ部材を巻き掛けたプーリ部材と、該プーリ部材を回転自在に保持すると共に前記２本のワイヤ部材の引っ張り方向に前記プーリ部材と共に移動可能に前記手嘗部に設けられたプーリ保持部材とを具備し、前記２個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記プーリ保持部材を移動させることにより、該２個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張り、
前記指機構は少なくとも３個以上備えられ、
前記駆動手段は、前記２個の指機構以外の他の１個の指機構から延設されたワイヤ部材が巻き掛けられて前記プーリ保持部材に回転自在に保持された補助プーリ部材を具備し、前記２個の指機構と前記他の１個の指機構との曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記他の１個の指機構から延設されたワイヤ部材を、前記補助プーリ部材が前記プーリ保持部材と共に前記２個の指機構から延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることを特徴とする多指ハンド装置。
【請求項２】
腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、該手嘗部から延設され、それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる少なくとも４個以上の複数の指機構と、各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付勢手段と、各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、各指機構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段とを備えた多指ハンド装置であって、
前記複数の指機構のうちの少なくとも４個の指機構は、２個ずつの２対に分類されて、各対の２個の指機構からそれぞれ延設された２本のワイヤ部材の手嘗部側の端部が一体に連結されており、
前記駆動手段は、各対の指機構毎の一体に連結した２本のワイヤ部材をそれぞれ巻き掛けた一対のプーリ部材と、該一対のプーリ部材を間隔を存して回転自在に保持し、前記４個の指機構からそれぞれ延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に前記一対のプーリ部材と共に移動可能で且つ前記一対のプーリ部材の間の中間部に設けた支点の回りに揺動可能に前記手嘗部に設けられたプーリ保持部材とを具備し、前記４個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記プーリ保持部材を移動させることにより、該４個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることを特徴とする多指ハンド装置。
【請求項３】
前記指機構は、少なくとも５個以上備えられ、
前記駆動手段は、前記４個の指機構以外の他の１個の指機構から延設されたワイヤ部材が巻き掛けられて前記一対のプーリ部材の間で前記プーリ保持部材に回転自在に保持された補助プーリ部材を具備し、前記４個の指機構と前記他の１個の指機構との曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記他の１個の指機構から延設されたワイヤ部材を、前記補助プーリ部材が前記プーリ保持部材と共に前記４個の指機構から延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることを特徴とする請求項２記載の多指ハンド装置。
【請求項４】
前記複数の指機構のうちの少なくとも一つの指機構は、最も手嘗部寄りの指関節に連なる節間部材の該指関節回りの回転動作に連動させて他の指関節回りの回転動作を行わしめるべく該指機構の複数の節間部材に連結されたリンク機構を具備しており、該指機構から延設されている前記ワイヤ部材は、最も手嘗部寄りの節間部材から延設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多指ハンド装置。
【請求項５】
前記複数の指機構のうちの、２個以上の指機構のそれぞれの２個以上の節間部材は、同一構成であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多指ハンド装置。
【請求項６】
前記手嘗部は、前記腕体の略長手方向に延在する軸心回りに回転可能に設けられると共に、
前記駆動手段は、前記手嘗部から前記腕体の内部に延設された少なくとも一つの駆動ワイヤ部材と、各駆動ワイヤ部材を該腕体の内部側に引っ張る駆動力を該ワイヤ部材に付与するアクチュエータとを具備して、各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張る力を前記アクチュエータから該駆動ワイヤ部材を介して手嘗部側に伝達する手段であり、
前記駆動ワイヤ部材は、前記手嘗部の回転軸心に沿って前記腕体内に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の多指ハンド装置。
【請求項７】
前記腕体と前記手嘗部との間は電気的に絶縁されていると共に、前記駆動ワイヤ部材は絶縁材により形成されていることを特徴とする請求項６記載の多指ハンド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の指機構を有する多指ハンド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人の手と同様の構造を有する多指ハンド装置は、腕体の先端部に取り付けた手嘗部から複数の指機構が延設され、その各指機構は、複数の節間部材（リンク部材）を複数の指関節を介して順次連接した構成とされている。
【０００３】
この種の多指ハンド装置では、各指機構毎に、各指機構の指関節を駆動するためのアクチュエータを指機構から離間した箇所（例えば手嘗部や腕体等）に設けると共に、このアクチュエータをワイヤ部材やこれを巻き掛けたプーリ部材を介して各指機構に接続し、該ワイヤ部材を該アクチュエータにより引っ張ることで各指機構の屈伸動作を行うようにしたものが従来より知られている（例えば特開昭６０−２０７７９５号公報、特開平６−８１７８号公報等を参照）。
【０００４】
しかしながら、これらの従来の多指ハンド装置では、各指機構毎にアクチュエータを備えるため、各指機構の屈伸動作をそれぞれ独立的に制御することができるものの、多数のアクチュエータを搭載するための大きなスペースが必要となる。さらに、各指機構とそれに対応するアクチュエータとを接続するワイヤ部材が各指機構毎に各別に必要となるため、それらの多数のワイヤ部材を取り回すスペースも要すると共に、該ワイヤ部材の取り回しも複雑なものとなる。
【０００５】
このような不都合を解消するためには、例えば各指機構をその伸ばし側、あるいは曲げ側にバネ等により付勢しておくと共に、各指機構から延設したワイヤ部材を相互に結合しておき、それらの結合したワイヤ部材を単一のアクチュエータにより引っ張ることで、各指機構の曲げ動作や伸ばし動作を一括的に行うことが考えられる。
【０００６】
しかしながら、このようにした場合には、例えば物体を把持するために、各指機構の曲げ動作を行った場合に、いずれか一つの指機構が物体に当接したり、他の障害物に当接したりして、それ以上、曲げ動作を行うことができなくなると、他の指機構も曲げ動作を行うことができなくなり、物体を適正に把持することができなくなることがある。また、各指機構を曲げた状態から伸ばす場合にも、一つの指機構が障害物等に当接して、それ以上、伸ばし動作を行うことができなくなると、他の指機構も伸ばし動作を行うことができなくなってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、複数の指機構をワイヤ部材を介して屈伸させる多指ハンド装置において、指機構の屈伸動作の駆動源としてのアクチュエータの個数を少ないものとしつつ、物体の把持作業等の際の指機構の円滑な屈伸動作を行うことができる多指ハンド装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の多指ハンド装置は、前記の目的を達成するために、その基本的態様として第１及び第２の態様があり、その第１の態様は、腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、該手嘗部から延設され、それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる複数の指機構と、各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付勢手段と、各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、各指機構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段とを備えた多指ハンド装置であって、前記複数の指機構のうちの少なくとも２個の指機構からそれぞれ延設された２本のワイヤ部材は、その手嘗部側の端部が一体に連結されており、前記駆動手段は、一体に連結した前記２本のワイヤ部材を巻き掛けたプーリ部材と、該プーリ部材を回転自在に保持すると共に前記２本のワイヤ部材の引っ張り方向に前記プーリ部材と共に移動可能に前記手嘗部に設けられたプーリ保持部材とを具備し、前記２個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記プーリ保持部材を移動させることにより、該２個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張り、前記指機構は少なくとも３個以上備えられ、前記駆動手段は、前記２個の指機構以外の他の１個の指機構から延設されたワイヤ部材が巻き掛けられて前記プーリ保持部材に回転自在に保持された補助プーリ部材を具備し、前記２個の指機構と前記他の１個の指機構との曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記他の１個の指機構から延設されたワイヤ部材を、前記補助プーリ部材が前記プーリ保持部材と共に前記２個の指機構から延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることを特徴とするものである。
【０００９】
かかる本発明の第１の態様について、以下に説明する。尚、この場合、本発明の第１の態様の理解の便宜のために適宜、図１の参照符号を付して該第１の態様を説明する。
【００１０】
すなわち、第１態様の本発明によれば、前記２個の指機構（例えば２ｂ，２ｃ）については、前記駆動手段は、基本的には前記プーリ保持部材（４３）を移動させる（図１の後方側に移動させる）ことで、該２個の指機構（２ｂ，２ｃ）から延設されたワイヤ部材（３０）を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることができ、それにより、該２個の指機構（２ｂ，２ｃ）の曲げ動作又は伸ばし動作（以下、単に屈伸動作という）を行うことができる。従って、少なくとも該２個の指機構（２ｂ，２ｃ）ついては、各別にアクチュエータを備えずとも、単一のアクチュエータを用いてその屈伸動作を行うことができる。さらに、このとき、該２個の指機構（２ｂ，２ｃ）のいずれか一方が物体等に当接して動かなくなっても、前記プーリ部材（３３）の動滑車状の作用によって、該プーリ部材（３３）が回転しつつプーリ保持部材（４３）と共に移動することができ、それにより、他方の指機構の屈伸動作を行うことができる。
【００１１】
従って、本発明の第１態様によれば、指機構の屈伸動作の駆動源としてのアクチュエータの個数を少ないものとしつつ、物体の把持作業等の際の指機構の円滑な屈伸動作を行うことができる。尚、この場合、前記２個の指機構以外の指機構については、それぞれ各別のアクチュエータを用いて各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張って該指機構の屈伸動作を行うようにしてもよいが、後述する本発明の他の構成によって、互いに共通のアクチュエータを用いて屈伸動作を行うようにすることも可能である。
【００１２】
また、基本的には、前記他の１個の指機構（２ａ）から延設されたワイヤ部材（３１）を引っ張ることで、当該他の１個の指機構（２ａ）の屈伸動作が行われると同時に、前記補助プーリ部材（３６）が前記プーリ保持部材（４３）及びこれに保持された前記プーリ部材（３３）と共に移動して前記２個の指機構（２ｂ，２ｃ）から延設されたワイヤ部材（３０）が引っ張られ、該２個の指機構（２ｂ，２ｃ）の屈伸動作が行われる。そして、このとき、例えば前記他の１個の指機構（２ａ）については、それが物体に当接する等して動くことができない状態とならない限り、当該他の１個の指機構（２ａ）をこれから延設されたワイヤ部材（３１）を介して引っ張ることができるため、当該他の１個の指機構（２ａ）の屈伸動作を行うことができる。また、前記２個の指機構（２ｂ，２ｃ）については、そのうちのいずれか一方（２ｂ又は２ｃ）が物体に当接する等して動かなくなっても、前記プーリ部材（３３）が補助プーリ部材（３６）と共に移動することができるため、他方の指機構構の屈伸動作を行うことができる。
【００１３】
従って、かかる本発明によれば、前記２個の指機構と前記他の１個の指機構との３個の指機構のうちのいずれの指機構が物体に当接する等して動かなくなっても、残りの指機構は屈伸動作を行うことができる。そして、当該３個の指機構の屈伸動作は、単一のアクチュエータを用いて、前記他の１個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることで行うことができる。
【００１４】
また、本発明の第２の態様の多指ハンド装置は、腕体の先端部に取り付けられた手嘗部と、該手嘗部から延設され、それぞれ複数の節間部材を指関節を介して順次連接してなる少なくとも４個以上の複数の指機構と、各指機構をその伸ばし側及び曲げ側のいずれか一方側に付勢する付勢手段と、各指機構から手嘗部側に延設されたワイヤ部材と、各指機構から延設されたワイヤ部材を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることにより、該指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行わしめる駆動手段とを備えた多指ハンド装置であって、前記複数の指機構のうちの少なくとも４個の指機構は、２個ずつの２対に分類されて、各対の２個の指機構からそれぞれ延設された２本のワイヤ部材の手嘗部側の端部が一体に連結されており、前記駆動手段は、各対の指機構毎の一体に連結した２本のワイヤ部材をそれぞれ巻き掛けた一対のプーリ部材と、該一対のプーリ部材を間隔を存して回転自在に保持し、前記４個の指機構からそれぞれ延設されたワイヤ部材の引っ張り方向に前記一対のプーリ部材と共に移動可能で且つ前記一対のプーリ部材の間の中間部に設けた支点の回りに揺動可能に前記手嘗部に設けられたプーリ保持部材とを具備し、前記４個の指機構の曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記プーリ保持部材を移動させることにより、該４個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることを特徴とするものである。
【００１５】
かかる本発明の第２の態様について、以下に説明する。尚、この場合、前記第１の態様の場合と同様、本発明の第２の態様の理解の便宜のために、適宜、図１の参照符号を付して該第２の態様を説明する。すなわち、本発明の第２の態様によれば、前記４個の指機構（２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ）については、前記駆動手段は、基本的には前記プーリ保持部材（４３）を移動させる（図１の後方側に移動させる）ことで、該４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）から延設されたワイヤ部材（２９，３０）を前記付勢手段の付勢力に抗して引っ張ることができ、それにより、該４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）の屈伸動作を行うことができる。従って、少なくとも該４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）については、各別にアクチュエータを備えずとも、単一のアクチュエータを用いてその屈伸動作を行うことができる。さらに、このとき、該４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）のいずれか一つが物体等に当接して動かなくなっても、その動かなくなった指機構（例えば２ｅ）と該指機構（２ｅ）と対になる指機構（２ｄ）とから延設されたワイヤ部材（２９）が巻き掛けられたプーリ部材（３２）が回転しつつ、プーリ保持部材（４３）と共に移動することができる。また、動かなくなった指機構（２ｅ）が属する対とは別の対の２個の指機構（２ｂ，２ｃ）に対応するプーリ部材（３３）もプーリ保持部材（４３）と共に支障なく移動できる。これにより、動かなくなった指機構（２ｅ）以外の３個の指機構（２ｂ〜２ｄ）の屈伸動作を行うことができる。このことは、４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）の二つの対の一方に属する一つの指機構（例えば２ｅ）と、他方の対に属する一つの指機構（例えば２ｂ）とが動かなくなった場合でも同様である。この場合には、両プーリ部材（３２，３３）が回転しつつ、プーリ保持部材（４３）と共に移動することができ、それにより、動かなくなった指機構（２ｅ，２ｂ）以外の二つの指機構（２ｃ，２ｄ）の屈伸動作を行うことができる。
【００１６】
また、前記４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）の二つの対の一方に属する二つの指機構（例えば２ｄ，２ｅ）が動かなくなった場合には、その対の指機構（２ｄ，２ｅ）に対応するプーリ部材（３２）はプーリ保持部材（４３）と共に移動することはできなくなるが、該プーリ保持部材（４３）がその中間部の支点（４２）の回りに揺動することで、他方の対の指機構（２ｂ，２ｃ）に対応するプーリ部材（３３）は、移動することができる。このため、該他方の対の指機構（２ｂ，２ｃ）の屈伸動作を行うことができる。同様に、前記４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）のうちの３個の指機構（例えば２ｃ，２ｄ，２ｅ）が動かなくなった場合には、可動である一つの指機構（２ｂ）に対応するプーリ部材（３３）が回転しつつ、前記プーリ保持部材（４３）が揺動することで該プーリ部材（３３）が移動することができる。それにより、可動である一つの指機構（２ｂ）の屈伸動作を行うことができる。
【００１７】
このように、本発明の第２の態様によれば、４個の指機構のうちのいずれの指機構が物体に当接する等して動かなくなっても、残りの指機構は屈伸動作を行うことができる。そして、４個の指機構の屈伸動作は、単一のアクチュエータを用いてプーリ保持部材を移動させることで行うことができる。
【００１８】
従って、本発明の第２態様によれば、前記第１実施形態の場合と同様、指機構の屈伸動作の駆動源としてのアクチュエータの個数を少ないものとしつつ、物体の把持作業等の際の指機構の円滑な屈伸動作を行うことができる。尚、該第２の態様は、前記各対の２個の指機構に関しては、前記第１の態様の場合の作動と基本的作動は同様となる。
【００１９】
上記の場合と同様にして、前述の本発明の第２の態様では、前記指機構が、少なくとも５個以上備えられている場合には、前記駆動手段は、前記４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）以外の他の１個の指機構（２ａ）から延設されたワイヤ部材（３１）が巻き掛けられて前記一対のプーリ部材（３２，３３）の間で前記プーリ保持部材（４３）に回転自在に保持された補助プーリ部材（３６）を具備し、前記４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）と前記他の１個の指機構（２ａ）との曲げ動作又は伸ばし動作を行うとき、前記他の１個の指機構（２ａ）から延設されたワイヤ部材（３１）を、前記補助プーリ部材（３６）が前記プーリ保持部材（４３）と共に前記４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）から延設されたワイヤ部材（２９，３０）の引っ張り方向に移動する方向に引っ張ることが好ましい。
【００２０】
これによれば、基本的には、前記他の１個の指機構（２ａ）から延設されたワイヤ部材（３１）を引っ張ることで、当該他の１個の指機構（２ａ）の屈伸動作が行われると同時に、前記補助プーリ部材（３６）が前記プーリ保持部材（４３）及びこれに保持された前記プーリ部材（３２，３３）と共に移動して前記４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）から延設されたワイヤ部材（２９，３０）が引っ張られ、該４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）の屈伸動作が行われる。そして、このとき、例えば前記他の１個の指機構（２ａ）については、それが物体に当接する等して動くことができない状態とならない限り、当該他の１個の指機構（２ａ）をこれから延設されたワイヤ部材（３１）を介して引っ張ることができるため、当該他の１個の指機構（２ａ）の屈伸動作を行うことができる。また、前記４個の指機構（２ｂ〜２ｅ）については、そのうちのいずれかが物体に当接する等して動かなくなっても、その動かなくなった指機構以外の残りの指機構に対応する前記プーリ部材が補助プーリ部材（３６）と共に移動することができるため、当該残りの指機構構の屈伸動作を行うことができる。
【００２１】
従って、かかる本発明によれば、前記４個の指機構と前記他の１個の指機構との５個の指機構のうちのいずれの指機構が物体に当接する等して動かなくなっても、残りの指機構は屈伸動作を行うことができる。そして、当該５個の指機構の屈伸動作は、単一のアクチュエータを用いて、前記他の１個の指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張ることで行うことができる。
【００２２】
以上説明した本発明（第１及び第２の態様の両者を含む）では、各指機構から延設するワイヤ部材は、例えば各指機構の先端部から延設しておくようにしてもよいが、好ましくは、前記複数の指機構のうちの少なくとも一つの指機構は、最も手嘗部寄りの指関節に連なる節間部材の該指関節回りの回転動作に連動させて他の指関節回りの回転動作を行わしめるべく該指機構の複数の節間部材に連結されたリンク機構を具備する。そして、該指機構から延設されている前記ワイヤ部材を、最も手嘗部寄りの節間部材から延設する。
【００２３】
これによれば、前記リンク機構を具備する各指機構については、その最も手嘗部よりの節間部材から延設されたワイヤ部材を引っ張って、該手嘗部寄りの節間部材を最も手嘗部寄りの指関節の回りに回転させることで、これに連動して他の関節の屈伸が行われ、該指機構の屈伸動作が行われる。このため、該ワイヤ部材は、手嘗部からこれに最も近い節間部材まで延在しておればよく、その長さが短くて済む。これにより、該ワイヤ部材の長さを節約して、コスト低減を図ることができる。
【００２４】
また、前記複数の指機構のうちの、２個以上の指機構のそれぞれの２個以上の節間部材は、同一構成であることが好ましい。
【００２５】
これによれば、当該２個以上の指機構については、前記節間部材を共用することができるため、多指ハンド装置の必要部品の種類を少なくすることができ、その部品管理やメンテナンス等も容易となる。
【００２６】
また、本発明では、前記手嘗部が、前記腕体の略長手方向に延在する軸心回りに回転可能に設けられている場合にあっては、前記駆動手段は、前記手嘗部から前記腕体の内部に延設された少なくとも一つの駆動ワイヤ部材と、各駆動ワイヤ部材を該腕体の内部側に引っ張る駆動力を該ワイヤ部材に付与するアクチュエータとを具備して、各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張る力を前記アクチュエータから該駆動ワイヤ部材を介して手嘗部側に伝達する手段であり、前記駆動ワイヤ部材は、前記手嘗部の回転軸心に沿って前記腕体内に配置されていることが好ましい。
【００２７】
これによれば、前記駆動ワイヤ部材が、前記手嘗部の回転軸心に沿って腕体内に配置されているため、該手嘗部を腕体に対して回転させても、駆動ワイヤ部材が引っ張られることがない。従って、手嘗部から延設された指機構の屈伸状態を維持したまま、手嘗部を腕体に対して回転させることができる。また、アクチュエータを腕体内に配置することで、手嘗部の構成の小型化を図ることができる。
【００２８】
尚、多指ハンド装置が例えば５個の指機構を備えた場合において、前記第２の態様の発明のように、一対のプーリ部材と、補助プーリ部材とを備えた場合にあっては、前記駆動ワイヤ部材は、前記他の１個の指機構から延設されたワイヤ部材と一体であるか、もしくは、該ワイヤ部材に結合した１本のワイヤ部材だけで済む。
【００２９】
上記のように、手嘗部が腕体に対して回転する本発明の多指ハンド装置では、前記腕体と前記手嘗部との間は電気的に絶縁されていると共に、前記駆動ワイヤ部材は絶縁材により形成されていることが好ましい。
【００３０】
これによれば、手嘗部及び指機構を水中に浸漬させても、腕体内等の電装系から手嘗部側に漏電等が生じることがない。このため、水中の物体を把持する等の作業を多指ハンド装置により支障なく行うことができる。
【００３１】
尚、以上説明した本発明において、多指ハンド装置により物体を把持する場合の力は、前記付勢手段により指機構を伸ばし側に付勢した場合には、各指機構から延設されたワイヤ部材を引っ張る力を制御することで調整することができ、また、各指機構を付勢手段により曲げ側に付勢した場合には、その付勢手段の付勢力を調整しておくことによって、物体を把持する場合の力を調整することができる。
【００３２】
また、以上説明した本発明においては、「ワイヤ部材」は、通常的な意味でのワイヤの他、チェーンやベルト等の部材も含むものであり、「プーリ部材」は、通常的な意味でのプーリの他、ギヤやスプロケット等も含むものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の多指ハンド装置の一実施形態を図１〜図７を参照して説明する。図１は本実施形態における多指ハンド装置の斜視図、図２は該多指ハンド装置の要部構成を示す平面図、図３は図２のIII−III線断面図、図４は該多指ハンド装置１を取り付けた腕体の内部構造を示す断面図、図５は図４のIV−IV線断面図、図６及び図７は該多指ハンド装置の作動説明図である。尚、本実施形態は、本発明の第１の態様及び第２の態様の両態様に対応する実施形態である。
【００３４】
図１を参照して、本実施形態の多指ハンド装置１は、人の手と同様に５個の指機構２ａ〜２ｅを手嘗部３から延設した構造のものであり、手嘗部３の手首基部４を介して人型ロボット等のロボット本体（図示しない）の腕体５に取付けられている。指機構２ａ〜２ｅは、それぞれ、人の手の親指、人差し指、中指、薬指、小指に相当するものである。
【００３５】
ここで、前記手嘗部３は、手甲側の表面部を形成する手甲形成部材３ａと、前記手首基部４と、手平側の外面部を形成する手平形成部材（図示省略）とを組付けて構成されているのであるが、図１を含む本実施形態の図面では、手嘗部３の内部構造を図示するために、手平形成部材の図示を省略している。該手平形成部材は、手甲形成部材３ａに組みつけられた内部部品を覆うようにして手甲形成部材３ａに取り付けられるものである。図１では、手嘗部３の下部が手甲形成部材３ａとなっており、この手甲形成部材３ａの上側に手平形成部材が組み付けられる。また、手首基部４は、大略筒状のものであり、その外周部の下半部が手甲形成部材３ａに腕体５側の端部に組付けられ、上半部が手平形成部材の腕体５側の端部に組み付けられる。
【００３６】
前記指機構２ａ〜２ｅのうち、親指に相当する指機構２ａ以外の４個の指機構２ｂ〜２ｅは、いずれもその基本構造は同一である。まず、これらの４個の指機構２ｂ〜２ｅに係わる構造を以下に説明する。
【００３７】
これらの４個の指機構２ｂ〜２ｅは、それぞれ、手嘗部３の手甲形成部材３ａの端部（腕体５側と反対側の端部）に固設された固定部材６から、第１〜第３の３個の節間部材７，８，９を、第１〜第３の３個の関節１０〜１２を順に介して連接した構造となっている。尚、指機構２ｂ〜２ｅの基本構造は上記のように同一であることから、本実施形態の各図面では、指機構２ｂ〜２ｅのうちのいくつかの指機構についてのみ、代表的にその構成要素（節間部材、関節等）の参照符号を記載し、他の指機構については参照符号を省略する。
【００３８】
各指機構２ｂ〜２ｅの各関節１０〜１２は、それが連結する部材間の１軸回りの相対的回転動作を行わせる関節であり、それぞれ関節軸１０ａ〜１２ａを有している。これらの関節軸１０ａ〜１２ａは、手嘗部３の概ね幅方向（指機構２ｂ〜２ｅが概ね並列する方向）で互いに平行に延在している。そして、第１関節１０は、第１節間部材７が固定部材６に対して関節軸１０ａの軸心回りに回転可能なように両部材６，７を関節軸１０ａを介して連結し、第２関節１１は、第２節間部材８が第１節間部材７に対して関節軸１１ａの軸心回りに回転可能なように両部材７，８を関節軸１１ａを介して連結し、第３関節１２は、第３節間部材９が第２節間部材８に対して関節軸１２ａの軸心回りに回転可能なように両部材８，９を関節軸１２ａを介して連結している。このような各関節１０〜１２における各節間部材７〜９の相対的な回転動作によって、各指機構２ｂ〜２ｅの屈伸動作が可能となる。
【００３９】
また、各指機構２ｂ〜２ｅには、最も手嘗部３寄りの節間部材である第１節間部材７を固定部材６に対して回転させたときに、それに連動させて、第２節間部材８及び第３節間部材９を回転させるリンク機構１３が設けられている。
【００４０】
このリンク機構１３の構造は、指機構２ｂ〜２ｅのいずれについても同一であり、その構造を例えば指機構２ｃについて図３を参照して説明する。該リンク機構１３は、固定部材６及び第２節間部材８を連結するリンクアーム１４と、第１節間部材７及び第３節間部材９を連結するリンクアーム１５とを具備している。リンクアーム１４は、その一端部が、第１関節１０の関節軸１０ａよりも指機構２ｃの背側の面部（図３の下面部）寄りの位置で固定部材６に支軸１４ａを介して回転可能に軸支されると共に、他端部が、第２関節１１の関節軸１１ａよりも指機構２ｃの腹側の面部（図３の上面部）寄りの位置で第２節間部材８に支軸１４ｂを介して回転可能に軸支されている。
【００４１】
また、リンクアーム１５は、その一端部が、第２関節１１の関節軸１１ａよりも指機構２ｃの背側の面部寄りの位置で第１節間部材７に支軸１５ａを介して回転可能に軸支されると共に、他端部が、第３関節１２の関節軸１２ａよりも指機構２ｃの腹側の面部寄りの位置で第３節間部材９に支軸１５ｂを介して回転可能に軸支されている。
【００４２】
このような構成のリンク機構１３を備えた指機構２ｃにあっては、該指機構２ｃを図３の実線示のように伸ばした状態から、第１節間部材７を固定部材６に対して時計回り方向（第１節間部材７の腹側面部が手嘗部３の手平側の面部に接近する方向）に回転させると、これに連動して、同図に仮想線で示すように、第２節間部材８が、第１節間部材７に対して時計回り方向に回転すると共に、第３節間部材９が、第２節間部材８に対して時計回り方向に回転する。これにより、指機構２ｃは、各関節１０〜１２で屈曲する。また、上記と逆に、同図仮想線示のように指機構２ｃを曲げた状態から、第１節間部材７を固定部材６に対して反時計回り方向に回転させて同図実線示の位置に戻せば、それに連動して、第２節間部材８及び第３節間部材９がそれぞれ第１節間部材７、第２節間部材８に対して反時計回り方向に回転して、指機構２ｃが伸びることとなる。このように、指機構２ｃの屈伸は、第１節間部材７を固定部材６に対して回転させることで行われる。
【００４３】
このようなリンク機構１３の構造、及びそれに伴う指機構の屈伸動作は、指機構２ｂ，２ｄ，２ｅについても全く同様である。
【００４４】
尚、本実施形態では、指機構２ｂ〜２ｅの、第２関節１１から指先側の部分（第２節間部材８、第３節間部材９、第３関節１２及びリンクアーム１５から構成される部分）は、その基本構造が互いに同一であるだけではなく、その各部品の形状、サイズも全く同一とされている。
【００４５】
図１及び図２を参照して、上述のような構造の各指機構２ｂ〜２ｅをその伸ばし側に付勢する付勢手段としてのスプリング１６が各指機構２ｂ〜２ｅ毎に手嘗部３内に配設されている。
【００４６】
各スプリング１６は、手嘗部３の手首基部４寄りの箇所で対応する各指機構２ｂ〜２ｅと大略同心に配設され、その一端部が手甲形成部材３ａに一体に設けられたスプリング係止部材１７に係止され、他端部が付勢用ワイヤ部材１８を介して、対応する各指機構２ｂ〜２ｅの第１節間部材７に係止されている。この場合、各指機構２ｂ〜２ｅの第１関節１０の側面寄りの箇所には、その関節軸１０ａの回りに回転自在なガイドプーリ１９が該関節軸１０と同心に設けられており、前記付勢用ワイヤ部材１８は、このガイドプーリ１９の下側（各指機構２ｂ〜２ｅの背側）の外周を経て第１節間部材７の側面部に固定されている。尚、付勢用ワイヤ部材１８の第１節間部材７に対する固定部は、上下方向でガイドプーリ１９の下端よりも上側の高さに存している。
【００４７】
この構成により、各指機構２ｂ〜２ｅは、それに対応するスプリング１６の付勢力によって、該指機構２ｂ〜２ｅが伸びた状態に付勢されている。
【００４８】
尚、以下の説明では、説明の便宜上、伸ばした状態の指機構２ｂ〜２ｅの延在方向を大略的に多指ハンド装置１の前後方向とし、指機構２ｂ〜２ｅの先端側を多指ハンド装置１の前側とする。
【００４９】
図１及び図２を参照して、親指に相当する指機構２ａは、指機構２ｂの固定部材６の後方で手嘗部３の手甲形成部材３ａに固設された固定部材２０から、第１及び第２の２個の節間部材２１，２２を、第１及び第２の２個の関節２３，２４を順に介して連接した構造となっている。尚、図２では、指機構２ａの内部構造を図示するために、第１節間部材２１を仮想線で表すと共に、第２節間部材２２を破断して示している。また、同図２では前記手首基部４を省略している。
【００５０】
指機構２ａの各関節２３，２４は、それが連結する部材間の１軸回りの相対的回転運動を行わせる関節であり、それぞれ関節軸２３ａ，２４ａを有している。第１関節２３の関節軸２３ａは、多指ハンド装置１の前後方向に対して多少傾斜した方向に向けられ、第２関節２４の関節軸２４ａは、第１関節２３の関節２３ａと概ね直行する方向に向けられている。そして、第１関節２３は、第１節間部材２１が固定部材２０に対して関節軸２３ａの軸心回りに回転可能なように両部材２０，２１を関節軸２３ａを介して連結し、第２関節２４は、第２節間部材２２が第１節間部材２１に対して関節軸２４ａの軸心回りに回転可能なように両部材２１，２２を関節軸２４ａを介して連結している。このような各関節２３，２４における各節間部材２１，２２の相対的な回転運動によって、指機構２ａの屈伸動作が可能となる。
【００５１】
この場合、図1及び図２に示すように指機構２ａを伸ばした状態からの曲げ動作は次のように行われる。すなわち、図６を参照して、指機構２ａを伸ばした状態（図６の仮想線の状態）から、指機構２ａを曲げるときには、第１節間部材２１が手嘗部３側に近づくように第１関節２３の関節軸２３ａの軸心回りに第１節間部材２１を固定部材２０に対して回転させる（図１の矢印y1の向きに第１節間部材２１を回転させる）と共に、第２節間部材２２の先端部が他の指機構２ｂ〜２ｅに近づくように第２関節２４の関節軸２４ａの軸心回りに第２節間部材２２を第１節間部材２１に対して回転させる（図２の矢印y2の向きに第２節間部材２２を回転させる）。これにより、指機構２ａは、図６に実線で示すように曲げられる。尚、図６では、便宜上、指機構２ｂ〜２ｅに係わる付勢手段としての前記スプリング１６や、ワイヤ１８は省略している。
【００５２】
この指機構２ａをその伸ばし側に付勢する付勢手段として、図１に示すスプリング２５と図２に示すスプリング２６とが備えられている。
【００５３】
図１に示すスプリング２５は、詳細な図示は省略するが、その一端部が手嘗部３の手甲形成部材３ａに係止され、他端部が第１関節２３の関節軸２３ａよりも手嘗部３の周縁寄り側（図２で言えば関節軸２３ａの右側）で第１節間部材２１に係止されている。これにより、第１節間部材２１がスプリング２５の付勢力によって、指機構２ａの伸ばし側（図１の矢印y1と逆向き側）に付勢されている。また、図２に示すスプリング２６は、その一端部（図示せず）が第１節間部材２１に係止されていると共に、他端部が第２関節２４の関節軸２４ａよりも指機構２ａの背側（図２では関節軸２４ａのほぼ右側）で第２節間部材２２に係止されている。これにより、第２節間部材２２がスプリング２６の付勢力によって、指機構２ａの伸ばし側（図１の矢印y2と逆向き側）に付勢されている。
【００５４】
図１、図２及び図６を参照して、手嘗部３には、上述のように構成された指機構２ａ〜２ｅの屈伸動作を行わせるための駆動機構２７が内蔵されている。この駆動機構２７は、後述するモータ５６（アクチュエータ）と併せて本発明における駆動手段２８を構成するものである。
【００５５】
この駆動機構２７は、複数（本実施形態では３本）のワイヤ２９，３０，３１（ワイヤ部材）と、複数（本実施形態では７個）のプーリ３２〜３８（プーリ部材）とを具備している。
【００５６】
ワイヤ２９は、その各端部が、互いに隣合う指機構２ｄ，２ｅのそれぞれの第１節間部材７の前記ガイドプーリ１９側の側面部に固定され、これらの指機構２ｄ，２ｅから、手嘗部３側に延設されている。別の言い方をすれば、ワイヤ２９は、指機構２ｄの第１節間部材７の側面部から手嘗部３側に延びる部分と、指機構２ｅの第１節間部材７の側面部から手嘗部３側に伸びる部分とを一体に連結した構成となっている。
【００５７】
この場合、ワイヤ２９の各端部は、各指機構２ｄ，２ｅのガイドプーリの上側（各指機構２ｄ，２ｅの腹側）の外周を経て各指機構２ｄ，２ｅの第１節間部材７の側面部に固定されている。そして、ワイヤ２９の第１節間部材７に対する固定部は、上下方向でガイドプーリ１９の上端よりも下側である。このため、ワイヤ２９を全体的に手首基部４側に引っ張ることにより、各指機構２ｄ，２ｅの第１節間部材７の腹側面部が手嘗部３側に近づくように該第１節間部材７が第１関節１０の関節軸１０ａの軸心回りに回転し、これにより、前述の如く、指機構２ｄ，２ｅの曲げ動作が行われる。
【００５８】
前記ワイヤ３０は、その各端部が、互いに隣合う指機構２ｂ，２ｃのそれぞれの第１節間部材７のガイドプーリ１９側の側面部に固定され、各指機構２ｂ，２ｃのガイドプーリ１９の上側の外周を経て手嘗部３側に延設されている。従って、ワイヤ３０を全体的に手首基部４側に引っ張ることにより、各指機構２ｂ，２ｃの第１節間部材７の腹側面部が手嘗部３側に近づくように該第１節間部材７が第１関節１０の関節軸１０ａの軸心回りに回転し、これにより、前記指機構２ｄ，２ｅの場合と同様に、指機構２ｂ，２ｃの曲げ動作が行われる。
【００５９】
尚、指機構２ｄ，２ｅのそれぞれの固定部材６には、ワイヤ２９の各指機構２ｄ，２ｅから手嘗部３側に延びる部分を大略的に各指機構２ｄ，２ｅの延在方向に案内するためのガイドロッド３９が突設されている。同様に、指機構２ｂ，２ｃのそれぞれの固定部材６にもガイドロッド３９が突設されている。
【００６０】
上記ワイヤ２９，３０は、それぞれ手嘗部３内に配置された前記プーリ３２，３３に巻き掛けられている。これらのプーリ３２，３３は、次のようにして手嘗部３内に保持されている。
【００６１】
すなわち、手嘗部３の手甲形成部材３ａの手首基部４寄りの箇所には、手嘗部３の幅方向に延びる橋桁状のブラケット４０が固設されており、このブラケット４０から、指機構２ｃ，２ｄの間に向かって補助部材４１が延設されている。この補助部材４１の中心線上には、前後方向に延在する切溝４１ａが形成されており、この切溝４１ａに、上下方向の軸心を有する支軸４２が係合されている。該支軸４２は、切溝４１ａに沿って前後方向に移動自在とされている。さらに、該支軸４２に、手嘗部３の幅方向に延在する方形板状のプーリ保持部材４３が装着されている。該プーリ保持部材４３は、支軸４２の回りに揺動可能とされていると共に、支軸４２と共に、切溝４１ａに沿って前後方向に移動可能とされている。そして、このプーリ保持部材４３の両端部に、前記ワイヤ２９，３０をそれぞれ巻き掛けたプーリ３２，３３が手嘗部３の幅方向に間隔を存して回転自在に保持されている。
【００６２】
この構成によりプーリ３２，３３は、プーリ保持部材４３と共に前後方向に移動可能で、且つ、これらのプーリ３２，３３の間の支軸４２の回りに揺動可能とされている。
【００６３】
前記ワイヤ３１は、その一端部が図２に示すように、指機構２ａの内部で、該指機構２ａの第２節間部材２２の先端部に固定され、該先端部から、第２関節２４の関節軸２４ａの、指機構２ａの腹側の外周（図２の関節軸２４ａの左側の外周）と、指機構２ａの内部で第１関節２３の関節軸２３ａの回りに回転自在に該関節軸２３ａに装着されたガイドプーリ４４の外周とを経由して、固定部材２０から手嘗部３内に引き出されている。この場合、第１節間部材２１の内部には、ワイヤ３１を第２節間部材２２の先端部からガイドプーリ４４まで所要の方向に向きを変えつつ案内するための２個のガイドプーリ４５，４６が回転自在に軸支されており、ワイヤ３１の前記関節軸２４ａとガイドプーリ４４の間の部分は、ガイドプーリ４５，４６にも巻き掛けられている。そして、ガイドプーリ４５は、ワイヤ３１の固定部材２０から引き出された部分を引っ張ったときに、第１節間部材２１に指機構２ａの曲げ方向の力が第１関節２３の関節軸２３ａの軸心回りに作用するような位置に設けられている。同様に、ガイドプーリ４６は、ワイヤ３１の固定部材２０から引き出された部分を引っ張ったときに、第２節間部材２２に指機構２ａの曲げ方向の力が第２関節２４の関節軸２４ａの軸心回りに作用するような位置に設けられている。
【００６４】
また、指機構２ａの固定部材２０から引き出されたワイヤ３１は、前記プーリ３３の後方で且つ固定部材２０寄りの位置で前記ブラケット４０に所要の姿勢でで回転自在に軸支された前記プーリ３４，３５の外周を順に経由した後、前記支軸４２と同心に前記プーリ保持部材４３に回転自在に軸支された前記プーリ３６の前部側の外周に巻き掛けられている。該プーリ３６は、本発明における補助プーリ部材に相当するものである。
【００６５】
さらに、該ワイヤ３１は、プーリ３６から後方に引き出された後、該プーリ３６の後方で前記ブラケット４０に所要の姿勢で回転自在に軸支された前記プーリ３７，３８の外周を経由し、図１に示すように手首基部４の内部を貫通して、腕体５の内部に導入されている。
【００６６】
尚、プーリ３４，３５，３７，３８は、ワイヤ３１の向きや配線位置を規制するためのものであり、ワイヤ３１との摩擦が比較的小さいものであれば、これらのプーリ３４，３５，３７，３８の代わりに単なるロッド状のものをブラケット４０に固定して設け、このロッド状のものの外周にワイヤ３１を巻き掛けるようにしてもよい。このことは、指機構２ａに備えた前記ガイドプーリ４４〜４６についても同様であり、さらに、前記ワイヤ２９，３０や前記付勢手段に係わるワイヤ１８を巻き掛けた指機構２ｂ〜２ｅのガイドプーリ１９についても同様である。
【００６７】
次に、手嘗部３側から引き出された前記ワイヤ３１が導入される腕体５の要部構成を図４及び図５を参照して説明する。
【００６８】
図４に示すように、腕体５は、その外周面部を形成する腕体ハウジング５０内の先端部に、アクチュエータ等を取り付ける機枠５１が設けられている。そして、この機枠５１には、前記手嘗部３の手首基部４を連結する連結軸５２がその軸心を腕体５の長手方向に向けて一対のベアリング５３，５４を介して回転自在に支承されていると共に、この連結軸５２の後方側で、手嘗部３を腕体５に対して回転させるための駆動モータ５５（以下、手嘗回転用モータ５５という）と、前記ワイヤ３１を引っ張るための駆動モータ５６（以下、手指駆動用モータ５６という）とが取付けられている。
【００６９】
前記連結軸５２は、その前端部が腕体ハウジング５０内から突出され、その突出部分に手嘗部３の手首基部４がネジ５７を介して連結軸５２と同心に連結されている。これにより、手嘗部３は、連結軸５２と一体にその軸心回りに回転可能とされている。また、該連結軸５２の軸心部には、貫通穴５２ａが穿設されており、前記手嘗部３側から引き出されたワイヤ３１は、この貫通穴５２ａを通って、該連結軸５２の後方に導出されている。
【００７０】
また、連結軸５２の後方には、連結軸５２の軸心と直行する方向に延在する巻取り軸５８が設けられ、この巻取り軸５８は、その両端部が前記機枠５１に回転自在に支承されている。そして、この巻取り軸５８に連結軸５２の貫通穴５２ａから導出されたワイヤ３１が係止され、該巻取り軸５８を所定方向に回転させることで、該ワイヤ３１が巻取り軸５８に巻き取られて引っ張られるようになっている。
【００７１】
前記手指駆動用モータ５６は、巻取り軸５８と平行に並んで機枠５１に取付けられており、該手指駆動用モータ５６の回転駆動軸５６ａに装着された駆動ギヤ５９が巻取り軸５８に装着された被動プーリ６０にベルト部材６１を介して接続されている。従って、この手指駆動用モータ５６の正転作動や逆転作動によって、巻取り軸５８が回転駆動され、該巻取り軸５８にワイヤ３１が巻き取られたり、その巻取りが解除される。
【００７２】
尚、ワイヤ３１の腕体５内の部分は、本発明における駆動ワイヤに相当するものである。
【００７３】
また、前記連結軸５２の外周部には、該連結軸５２と一体に回転自在に被動プーリ６２が挿着されている。そして、前記手嘗回転用モータ５５は、連結軸５２と平行な姿勢で機枠５１に取付けられており、図５に示すように、該手嘗回転用モータ５５の回転駆動軸５５ａに装着されたギヤ６３が、連結軸５２の被動プーリ６２にベルト部材６４を介して接続されている。従って、手嘗回転用モータ５５の正転作動や逆転作動によって、連結軸５２が回転駆動され、これに伴い、該連結軸５２に連結された手首基部４と共に手嘗部３が連結軸５２の軸心回りに回転することとなる。
【００７４】
尚、本実施形態では、前記連結軸５２やワイヤ３１は、樹脂材等の絶縁材により構成されている。また、腕体ハウジング５０は、それが手首基部４に接触する部分５０ａ（図４参照）を含めて樹脂材により構成されている。従って、腕体５と手嘗部３とは電気的に絶縁されている。
【００７５】
また、図示は省略するが、腕体ハウジング５０内には、前記手嘗回転用モータ５５の回転位置（これは、手嘗部３の腕体５に対する回転位置に相当する）や、手指駆動用モータ５６の回転位置（これは、ワイヤ３１の巻取り軸５８への巻取り量に相当する）を検出するためのエンコーダが備えられている。そして、手嘗回転用モータ５５や手指駆動用モータ５６の作動の制御は、該エンコーダの検出データ等に基づいて、図示しないコントローラにより行われる。
【００７６】
次に、本実施形態の多指ハンド装置１の作動を説明する。
【００７７】
まず、多指ハンド装置１の基本的な作動を説明する。前記指機構２ａ〜２ｅのうち、指機構２ｂ〜２ｅは、通常時は、それぞれに対応するスプリング１６の付勢力によって図１及び図２に示すように伸びている。同様に、指機構２ａは、通常時は、前記スプリング２５，２６の付勢力によって、図１及び図２に示すように伸びている。
【００７８】
この状態で、腕体５内の手指駆動用モータ５６を作動させて、前記巻取り軸５８を手嘗部３から腕体５内に延びるワイヤ３１の巻取り方向に回転駆動すると、該ワイヤ３１が、図１及び図２の矢印y3で示す方向に引っ張られる。このとき、指機構２ａの曲げ側に該指機構２ａの第２節間部材２２の先端部がワイヤ３１を介して引っ張られると共に、プーリ３６が後方に引っ張られる。そして、基本的には、このプーリ３６と共にプーリ保持部材４３及びプーリ３２，３３が図２の状態から図６に示すように後方に移動し、その結果、ワイヤ２９を介して指機構２ｄ，２ｅの曲げ側に該指機構２ｄ，２ｅの第１節間部材７，７が引っ張られると共に、ワイヤ３０を介して指機構２ｂ，２ｃの曲げ側に該指機構２ｂ，２ｃの第１節間部材７，７が引っ張られる。これにより、図６に示すように、指機構２ａ〜２ｅの全てがこれらの間に図示しない物体を把持するようにして曲げられる。つまり、単一の指駆動用モータ５６の駆動力により、ワイヤ３１を手嘗部３側から腕体５側に引っ張って、巻取り軸５８に巻き取ることによって、５本の指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作が一括的に行われる。これにより、指機構２ａ〜２ｅにより物体を把持する等の作業を行うことができる。
【００７９】
一方、本実施形態の多指ハンド装置１では、指機構２ａ〜２ｅの上述のような曲げ動作の際に、例えばいずれか一つの指機構が把持しようとする物体に当接してそれ以上曲がることができなくなっても、他の指機構の曲げ動作を行うことができる。すなわち、図６を参照して、指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作中に例えば、指機構２ｅが図示しない物体に当接してそれ以上曲がらなくなっても、この指機構２ｅに連結されたワイヤ２９が巻き掛けられたプーリ３２は、指機構２ｅの隣の指機構２ｄがさらに曲がることができる限り、回転しながら後方側（手首基部４側）に移動することができる。また、指機構２ｂ，２ｃから延設されたワイヤ３０を巻き掛けたプーリ３３は、指機構２ｂ，２ｃの少なくともいずれか一方がさらに曲がることが可能である限り、後方側に移動することができる。また、指機構２ａは、さらに曲がることが可能である限り、ワイヤ３１を腕体５内の巻取り軸５８に巻き取ることで、該ワイヤ３１のプーリ３４から指機構２ａの先端部にかけての部分の長さが短くなって、該指機構２ａの曲げ動作が行われる。
【００８０】
従って、指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作の際に、指機構２ｅがそれ以上曲がらなくなっても、ワイヤ３１を前記巻取り軸５８に巻取りつつ、前記プーリ３２，３３をプーリ保持部材４３やプーリ３６と共に腕体５側に移動させることができるため、他の指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作をさらに行うことができる。
【００８１】
このことは、指機構２ｂ〜２ｄのいずれか一つの指機構が曲がらなくなった場合でも同様である。
【００８２】
また、指機構２ａがそれ以上曲がらなくなった場合には、ワイヤ３１の、プーリ３４から指機構２ａの先端部にかけての部分の長さは変化しなくなるが、ワイヤ３１を腕体５内の巻取り軸５８に巻き取ることで、プーリ３６がその両側のプーリ３２，３３と共に後方側に移動する。このため、指機構２ｂ〜２ｅの曲げ動作を行うことができる。
【００８３】
このように、指機構２ａ〜２ｅのいずれか一つがそれ以上曲がらなくなっても、他の指機構の曲げ動作をワイヤ３１の巻取り軸５８への巻取り（ワイヤ３１の腕体５内への移動）により行うことができる。
【００８４】
さらに、指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作に際して、いずれか２本の指機構が把持しようとする物体に当接する等してそれ以上曲がらなくなった場合でも、他の指機構の曲げ動作を行うことができる。
【００８５】
例えば、指機構２ｂ〜２ｅのうち、指機構２ｃ及び指機構２ｄが曲がらなくなった場合には、指機構２ｂに連結されたワイヤ３０を巻き掛けたプーリ３３は、指機構２ｃのみが曲がらなくなった場合と同様に、回転しながら後方に移動することができる。同様に、指機構２ｅに連結されたワイヤ２９を巻き掛けたプーリ３２も、回転しながら後方に移動できる。また、指機構２ａについては、ワイヤ３１の巻取り軸５８への巻取りにより、該ワイヤ３１のプーリ３４から指機構２ａの先端部にかけての部分の長さが短くなって、該指機構２ａの曲げ動作が行われる。
【００８６】
従って、指機構２ｃ及び指機構２ｄが曲がらなくなっても、ワイヤ３１を腕体５内の巻取り軸５８に巻取りつつ、他の指機構２ａ，２ｂ，２ｅの曲げ動作を行うことができる。このことは、指機構２ｂ，２ｄの対、指機構２ｂ，２ｅの対、あるいは、指機構２ｃ，２ｅの対が曲がらなくなった場合でも同様である。
【００８７】
また、指機構２ａと、指機構２ｂ〜２ｅのいずれか一つとが、曲がらなくなった場合でも、プーリ３２，３３は、プーリ３６と共に後方に移動することができるため、他の指機構については、ワイヤ３１の巻取り軸５８への巻取りにより曲げ動作を行うことができる。
【００８８】
さらに、指機構２ｂ，２ｃの対、あるいは指機構２ｄ，２ｅの対がそれ以上曲がらなくなった場合でも、他の指機構の曲げ動作を行うことができる。
【００８９】
例えば、指機構２ｂ，２ｃの対が曲がらなくなった場合において、これらの指機構２ｂ，２ｃから延設されたワイヤ３０を巻き掛けたプーリ３３は、後方に移動できなくなる。しかるに、指機構２ｄ，２ｅから延設されたワイヤ２９を巻き掛けたプーリ３２と、プーリ保持部材４３の中間部のプーリ３６とは、図７に示すように、プーリ保持部材４３が仮想線で示す状態から同図実線示のように前記支軸４２の回りに揺動することで、後方側（腕体５側）に移動できる。このため、指機構２ｂ，２ｃの対が曲がらなくなっても、ワイヤ３１を腕体５内の巻取り軸５８に巻取りつつ、他の指機構２ａ，２ｄ，２ｅの曲げ動作を行うことができる。このことは、指機構２ｄ，２ｅの対が曲がらなくなった場合でも同様である。但し、この場合には、プーリ保持部材４３は、図７の場合と逆向き（時計回り方向）に支軸４２の回りに揺動する。
【００９０】
このようにして、指機構２ａ〜２ｅのいずれの二つの指機構が曲がらなくなっても、他の指機構の曲げ動作をワイヤ３１の巻取り軸５８への巻取りにより行うことができる。
【００９１】
以下、同様にして、指機構２ａ〜２ｅのいずれか３個の指機構がそれ以上曲がらなくなった場合にも、残りの２個の指機構の曲げ動作を行うことができる。この場合には、基本的には、前記図７の場合のように、プーリ保持部材４３が揺動することで、残りの２個の指機構の曲げ動作を行うことができる。
【００９２】
さらに、指機構２ａ〜２ｅのいずれか４個の指機構がそれ以上曲がらなくなった場合にも、残りの１個の指機構の曲げ動作を行うことができる。この場合、指機構２ａと、指機構２ｂ〜２ｅのいずれか３個の指機構が曲がらなくなった場合には、基本的には、前記図７の場合のように、プーリ保持部材４３が揺動することで、残りの１個の指機構の曲げ動作を行うことができる。また、指機構２ａ以外の４個の指機構２ｂ〜２ｅが曲がらなくなった場合には、プーリ保持部材４３及びこれに軸支されたプーリ３２，３３，３６は、後方に移動できなくなるが、ワイヤ３１の巻取り軸５８への巻取りにより、該ワイヤ３１のプーリ３４から指機構２ａの先端部にかけての部分の長さが短くなって、該指機構２ａの曲げ動作が行われる。
【００９３】
以上のように、本実施形態の多指ハンド装置１では、単一の指駆動用モータ５６の駆動力により、ワイヤ３１を巻取り軸５８に巻き取ることで、多指ハンド装置１の全ての指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作を一括的に行うことができる。従って、各指機構２ａ〜２ｅ毎にその作動用のアクチュエータを備えたりすることなく、少ないアクチュエータで、５個の指機構２ａ〜２ｅにより図示しない物体を把持する等の作業を行うことができる。そして、この場合、指機構２ａ〜２ｅのいずれかが物体に当接する等してそれ以上曲がらなくなっても、他の指機構の曲げ動作を行うことができるため、指機構２ａ〜２ｅによる物体の把持を確実に支障なく行うことができる。
【００９４】
尚、上記の説明では、指機構２ａ〜２ｅの伸ばし状態からの曲げ動作に関して説明したが、指機構２ａ〜２ｅを曲げ状態から伸ばす場合についても同様の効果を奏することができる。すなわち、指機構２ａ〜２ｅを曲げた状態から、例えば指駆動用モータ５６によるワイヤ３１の引っ張り力（巻取り軸５８への巻取り力）を解除すれば、基本的には、指機構２ｂ〜２ｅは、それぞれに対応する前記スプリング１６の付勢力によって伸び、また、指機構２ａは、スプリング２５，２６の付勢力によって伸びる。そして、このとき、指機構２ａ〜２ｅのいずれかが障害物に当接する等してそれ以上伸びなくなっても、他の指機構２ａ〜２ｅは、プーリ３２，３３，３６の前後方向での移動やこれらのプーリを保持するプーリ保持部材４３の揺動によって、支障なく伸びることができる。
【００９５】
また、本実施形態の多指ハンド装置１では、腕体５内の前記手嘗回転用モータ５５を作動させることによって、前記連結軸５２と共に手嘗部３が該連結軸５２の軸心回りに回転する。このとき、手嘗部３側から腕体５内に延びるワイヤ３１は、手嘗部３の回転軸心である連結軸５２の軸心に沿って延在しているため、該ワイヤ３１が引っ張られたりすることなく、手嘗部３が回転する。このため、指機構２ａ〜２ｅの屈伸状態に影響を及ぼすことなく、支障なく手嘗部３を腕体５に対して回転させることができる。
【００９６】
さらに、本実施形態の多指ハンド装置１では、指機構２ａを除く、指機構２ｂ〜２ｅの第２関節１１より先端側の部分（第２節間部材８、第３節間部材９、第３関節１２及びリンクアーム１５から構成される部分）は、その各部品の形状、サイズが全く同一であるので、相互に予備部品を共用することができると共に、多指ハンド装置１に必要な部品の種類数が少ないものとなって、その部品管理等が容易になる。
【００９７】
また、本実施形態の多指ハンド装置１では、指機構２ｂ〜２ｅについては、それぞれ前記リンク機構１３によって、最も手嘗部３寄りの第１節間部材７を固定部材６に対して第１関節１０の関節軸１０ａの軸心回りに回転させることで、これに連動して第２節間部材８及び第３節間部材９がそれぞれ第１節間部材７、第２節間部材８に対して回転して各指機構２ｂ〜２ｅの屈伸が行われるようになっている。このため、前記ワイヤ部材２９は、プーリ３２から、指機構２ｄ，２ｅに対する固定点までの長さが短くて済み、同様に、ワイヤ部材３０は、プーリ３３から、指機構２ｂ，２ｃに対する固定点までの長さが短くて済む。従って、これらのワイヤ部材２９，３０の全体の必要長が短くなって、コスト的に有利なものとなる。
【００９８】
また、本実施形態の多指ハンド装置１では、前述の如く、手嘗部３は、腕体５に対して電気的に絶縁されているため、手嘗部３を水の中に入れても、腕体５内のモータ５５，５６等の電装品に流れる電流が手嘗部３側に漏電したりすることがない。この結果、多指ハンド装置１により、水中の物体を把持する等の作業も支障なく行うことができる。
【００９９】
尚、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形態様も可能である。
【０１００】
前記実施形態では、指機構２ａ〜２ｅを伸び側に付勢するようにしたが、曲げ側に付勢しておくようにしてもよい。この場合の実施形態は、例えば前述の実施形態の多指ハンド装置１に対して次のような変更を施すことで、構成することが可能である。すなわち、前記リンク機構１３を具備した各指機構２ｂ〜２ｅについては、スプリング１６を第１節間部材７に接続する代わりに、例えば、その第１関節１０に設けたゼンマイバネ等により、各指機構２ｂ〜２ｅの曲げ側に付勢しておく。そして、各指機構２ｂ〜２ｅの第１節間部材７から延設したワイヤ部材２９，３０をそれぞれ、対応する各指機構２ｂ〜２ｅのガイドプーリ１９の、下側の外周（各指機構２ｂ〜２ｅの背側の面部寄りの外周）を経由させて手嘗部３側に延ばす。また、指機構２ａについては、スプリング２５，２６により該指機構２ａを伸ばし側に付勢する代わりに、例えば、その第１及び第２関節２３，２４にそれぞれ設けたゼンマイバネ等により、該指機構２ａを曲げ側に付勢しておく。そして、指機構２ａの先端部から延設したワイヤ３１を引っ張ったときに、指機構２ａが伸びるように、該ワイヤ３１の指機構２ａ内における配線経路を調整しておく（例えば、該ワイヤ３１を指機構２ａの背側の面部に沿わせるように配線しておく）。
【０１０１】
上記以外の構造は、前述の実施形態の多指ハンド装置１と同一でよい。このように多指ハンド装置を構成したとき、ワイヤ３１を腕体５内に引っ張ることにより、指機構２ａ〜２ｅの伸ばし動作が一括的に行われる。そして、このとき、指機構２ａ〜２ｅのいずれかが物体に当接する等して伸びなくなっても、前述の実施形態の場合と同様の作動によって、残りの指機構の伸ばし動作を行うことができる。
【０１０２】
また、前記実施形態では、指機構２ａに連結したワイヤ３１を腕体３内に導入して指駆動用モータ５６により引っ張ることで、指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作を行うようにしたが、該ワイヤ３１の前記プーリ３８から導出した端部を手嘗部３に固定しておき、該ワイヤ３１の中間部を引っ張ることで指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作を行うようにすることも可能である。この場合には、例えば前述の実施形態におけるプーリ３７を前後方向に移動可能なプーリ保持部材に回転自在に保持しておき、このプーリ保持部材からワイヤ部材を腕体５内に引き出しておく。そして、このワイヤ部材を腕体５内に設けたアクチュエータにより引っ張るようにすれば、指機構２ａ〜２ｅの曲げ動作を行うことができる。
【０１０３】
また、前記実施形態では、指機構２ｂ〜２ｅについては、リンク機構１３を備えて、各指機構２ｂ〜２ｅの第１節間部材７から延設したワイヤ２９，３０を引っ張って該第１節間部材７を第１関節１０の関節軸１０ａの軸心回りに回転させることで、それに連動して第２節間部材８，９が回転して各指機構２ｂ〜２ｅの屈伸動作が行われるようにしたが、例えば、各指機構２ｂ〜２ｅの第２節間部材８から延設したワイヤ部材を引っ張って第２節間部材８を回転させることで、各指機構２ｂ〜２ｅの屈伸動作を行うようにすることも可能である。この場合には、例えば前記実施形態におけるプーリ３２に巻き掛けたワイヤ２９の両端部をそれぞれ指機構２ｄ，２ｅの第２節間部材８にその腹寄りの箇所で固定すると共に、プーリ３３に巻き掛けたワイヤ３０の両端部をそれぞれ指機構２ｂ，２ｃの第２節間部材８にその腹寄りの箇所で固定しておき、プーリ３２，３３を後方側（腕体５側）に移動させてワイヤ２８，３０を引っ張ることで、各指機構２ｂ〜２ｅの第２節間部材８及び第１節間部材７がそれぞれ第２関節１１、第１関節１２の関節軸の回りに回転するようにしておく。そして、前記実施形態におけるリンクアーム１５により各指機構２ｂ〜２ｅの第１節間部材７と第３節間部材９とを連結しておくことで、第２節間部材８の回転に連動して第３節間部材９が第３関節１２の関節軸１２ａの軸心回りに回転するようにしておけばよい。
【０１０４】
また、前記実施形態では、５個の指機構２ａ〜２ｅを備えた多指ハンド装置１について説明したが、例えば、３個や４個の指機構を備えた多指ハンド装置についても本発明を適用することができることはもちろんである。
［産業上の利用可能性］
以上のように本発明は、人型ロボット等、手嘗部から延設された複数の指機構により種々の作業を行うロボットのハンド装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における多指ハンド装置の斜視図。
【図２】図１の多指ハンド装置の要部構成を示す平面図。
【図３】図２のIII−III線断面図。
【図４】図１の多指ハンド装置を取り付けた腕体の内部構造を示す断面図。
【図５】図４のIV−IV線断面図。
【図６】図１の多指ハンド装置の作動説明図。
【図７】図１の多指ハンド装置の作動説明図。
【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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