(57)【要約】      （修正有）【課題】人型ロボットハンドに関し、密閉性の高い外郭形状を実現する。【解決手段】関節フレームと、基節部２と、カバーとを備え、関節フレームは球体を基本とし、取付穴１ａをそれぞれ含む部分１ｅと１ｆとからなり、部分１ｅと１ｆとは、互いに合わさって貫通孔１ｃと、肉抜き１ｄとを形成し、部分１ｅは内外転軸１ｂを含み、基節部２は駆動装置を内蔵し、屈伸軸２ａの回転角を制御し、肉抜き２ｂを備え、カバー３ａと３ｂは、それぞれ内外転軸１ｂを回転自在に保持する軸受３ｃと、球面部３ｄとを備えることを特徴とする外郭形状【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節フレームと、基節部と、カバーとを備え、関節フレームは球体を基本とし、取付穴をそれぞれ含む部分アとイとからなり、部分アとイとは、互いに合わさって貫通孔と、肉抜きとを形成し、部分アは内外転軸を含み、基節部は駆動装置を内蔵し、屈伸軸の回転角を制御し、肉抜きを備え、カバーは、内外転軸を回転自在に保持する軸受と、球面部とを備えることを特徴とする外郭形状。
【請求項２】
前記駆動装置が、屈伸軸と同軸に結合する大歯車と、肉抜きによるくびれ部を連結する２段小歯車列と、モータおよび小歯車とを含み、モータおよび小歯車は２段小歯車列に動力を伝達し、段小歯車列は大歯車に動力を伝達し、屈伸軸を駆動することを特徴とする前記請求項１に記載の外郭形状。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ロボットハンドの外郭形状、可動範囲、密閉性に関する。
【背景技術】
【０００２】
人型ロボットは汎用性が高いため、特殊なエンドエフェクタ等を新しく付加する必要がなく、動作イメージを持ちやすいため、動作生成や動作計画も比較的容易である。
【０００３】
そのため種々の人型ロボットが考案されており、ロボットハンドとしては、例えばワイヤーで指の関節を駆動する方式のロボットハンド（特許文献１）が公知である。
【０００４】
しかしながら、産業利用の観点では、防塵や巻き込み防止などのため、可動部分を密閉あるいはそれに近い状態にすることが必要となるが、この点に着目した発明がない。人間の手は柔軟な皮膚が伸縮して関節部分を覆っているが、ロボットハンドは金属や樹脂などの硬質な機械材料で外郭を成型しなければならず、この点が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４０８３４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上の技術的背景を鑑み、人型ロボットハンドに関し、密閉性の高い外郭形状を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願は、人のＭＣＰ関節（図２）に相当する構造に関するものである。ＭＣＰ関節は指を曲げたり伸ばしたりする運動（屈伸運動）と内側や外側に回転させる運動（内外転運動）が可能であり、本発明はこれらの動作を支障なく実施することができる。以下、課題を解決するための手段を順に説明する。
【０００８】
図３は、ＭＣＰ関節を密閉する最も単純な外郭形状の例であり、関節フレーム１と、基節部２とを含み、関節フレーム１は取付穴１ａを備え、基節部２は駆動装置を内蔵し、屈伸軸２ａの回転角を制御し、取付穴１ａと屈伸軸２ａとが嵌合することを特徴とする外郭形状を示したものである。
【０００９】
屈伸軸２ａの取付部をパッキン等で封止することにより、関節フレーム１および基節部２の内部機構を容易に密閉できる。ただし、この機構では屈伸運動は可能であるが、内外転運動はできない。
【００１０】
図４は、内外転を可能とするために、関節フレーム１を球形にした例を示し、図５はその断面図を示したものである。関節フレーム１は球体を基本とし、取付穴１ａと、内外転軸１ｂと、貫通孔１ｃとを備え、貫通孔１ｃは、基節部２を内蔵する空間を確保することを特徴とする外郭形状を示したものである。
【００１１】
この例においても、屈伸軸２ａの取付部をパッキン等で封止することにより、関節フレーム１および基節部２の内部機構を容易に密閉できるが、基節部２を貫通孔１ｃに内蔵させたことにより、屈伸運動が不可能になる。
【００１２】
そこで図６に示すように、関節フレーム１に肉抜き１ｄを、基節部２に肉抜き２ｂをそれぞれ設けることにより、屈伸運動時の干渉を排除することで、屈伸運動が可能となる。一般に、ＭＣＰ関節の可動範囲は９０度必要であるため、９０度屈曲時に関節フレーム１と基節部２とが干渉する領域を排除すればよく、その方法は、関節フレーム１だけを肉抜きする方法か、基節部２だけを肉抜きする方法か、両方を肉抜きする方法による。
【００１３】
ただし、図７に示すように、関節フレーム１は内外転軸１ｂを含んで肉抜きすることはできないため、基節部２の肉抜きは中心線４を含まなければならず、顕著なくびれ形状を生じる。そのため、基節部２の内部機構は特段の工夫を講じて構成しなければならない。
【００１４】
図８は上記発明を総合した例を示し、関節フレーム１と、基節部２と、カバー３とを備え、関節フレーム１は球体を基本とし、取付穴１ａと、内外転軸１ｂと、貫通孔１ｃと、肉抜き１ｄとを備え、基節部２は駆動装置を内蔵し、屈伸軸２ａの回転角を制御し、肉抜き２ｂを備え、カバー３ａと３ｂは、それぞれ内外転軸１ｂを回転自在に保持する軸受３ｃと、球面部３ｄとを備えることを特徴とする外郭形状を示したものである。
【発明の効果】
【００１５】
上記手段によれば、屈伸運動については、屈伸軸２ａの取付部のほか、基節部２の外郭と貫通孔１ｃとが接触する線または面で密閉構造を実現することができる。内外転運動については、関節フレーム１の球状外郭とカバーの球面部３ｄが接触する線または面によって密閉を実現することができる。また、肉抜き２ｂと１ｄを設けたことにより、屈伸運動については約９０度の動作角を実現することができ、内外転運動にも適当な寸法設定により、約６０度の可動範囲を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例を示した図である。
【図２】人の手の骨格と体表を示した図である。
【図３】屈伸運動が可能な密閉構造の例を示した図である。
【図４】内外転運動が可能な密閉構造の例を示した図である。
【図５】図３の断面図である。
【図６】屈伸運動の範囲を拡大する肉抜きの例を示した断面図である。
【図７】屈伸運動の範囲を拡大する肉抜きの例を示した断面図である。
【図８】内外転軸を保持するカバーを示した図である。
【図９】実施例の基節部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は実施例であり、関節フレーム１と、基節部２と、カバー３とを備え、関節フレーム１は球体を基本とし、取付穴１ａをそれぞれ含む部分１ｅと１ｆとからなり、部分１ｅと１ｆとは、互いに合わさって貫通孔１ｃと、肉抜き１ｄとを形成し、部分１ｅは内外転軸１ｂを含み、基節部２は駆動装置を内蔵し、屈伸軸２ａの回転角を制御し、肉抜き２ｂを備え、カバー３ａと３ｂは、それぞれ内外転軸１ｂを回転自在に保持する軸受３ｃと、球面部３ｄとを備えることを特徴とする外郭形状を示したものである。
【００１８】
本発明は各指に共通して実施することができるため、任意の数の指を備えるロボットハンドを実現することができる。
【００１９】
図９は上記実施例の基節部の断面図であり、屈伸軸２ａと同軸に結合する大歯車２ｃと、肉抜き２ｂによるくびれ部を連結する２段小歯車列２ｄと、モータおよび小歯車２ｅを含み、モータおよび小歯車２ｅは２段小歯車列２ｄに動力を伝達し、段小歯車列２ｄは大歯車２ｃに動力を伝達し、屈伸軸２ａを駆動することを特徴とする駆動装置の実施例を示したものである。くびれ部が狭小であっても歯車列で動力伝達が可能な実施例があることがわかる。
【００２０】
関節フレームの一部１ｆは、２段小歯車列２ｄとの干渉を防止するため、新たな肉抜き１ｇを備えることが望ましく、２段小歯車列２ｄは、狭小なくびれ部での動力伝達のため、直線状に配置することが望ましい。
【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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