(57)【要約】      （修正有）【課題】多指多関節の人工ハンドにおいて、形状記憶性素材を用いて指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するとともに、母指を可動取り付けして他の４指との位置関係を調整可能とすること。【解決手段】多指可動ロボットハンドＸは、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指21;22;23;24 を有し、隣接する可動指21;22(23;24)に屈伸誘導線条部材17;18(19;20)を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体10に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなう指関節駆動機構を有する。ここで、屈伸誘導線条部材17;18(19;20)として固定長の形状記憶性素材（形状記憶メタル）を用い、その通電制御手段30を設けている。そして、把持動作時に形状記憶メタルを長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動する。【選択図】図１
2009083020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多指多関節の人工ハンドとして構成され、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指を有し、隣接する可動指に屈伸誘導線条部材を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなう多指可動ロボットハンドにおいて、
前記屈伸誘導線条部材として固定長の形状記憶性素材を用いるとともに、その通電制御手段を設けてなり、該形状記憶性素材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することにより、指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するようにしたことを特徴とする多指可動ロボットハンド。
【請求項２】
多指多関節の人工ハンドとして構成され、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指を有し、隣接する可動指に屈伸誘導線条部材を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなう多指可動ロボットハンドにおいて、
手掌部に動力伝達要素とは独立して設けた駆動補助線条部材を介して協働的な動力伝達をおこなう多指可動ロボットハンドであって、
前記駆動補助線条部材として固定長の形状記憶性素材を用いるとともに、その通電制御手段を設けてなり、
前記形状記憶性素材は、移動体に始端を置き、かつ、手首側に終端を置いて動力伝達方向と平行に張設され、前記通電制御手段に回路接続したものであり、該形状記憶性素材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することにより、指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するようにしたことを特徴とする多指可動ロボットハンド。
【請求項３】
多指多関節の筋電制御義手に代表され、手指の骨格要素となるリンク材を回動自在に結合し、かつ、回動支点には各々ねじりバネを設けて手指の伸展方向に付勢して指関節を形成した複数本の可動指と、該可動指の屈折を誘導する屈伸誘導線条部材と、手掌部に収設され１個の駆動源により動力伝達要素を介して手首方向と手指方向に往復移動可能に進退駆動される移動体を有し、該移動体の駆動制御に基づき前記屈伸誘導線条部材を牽引又は弛緩操作することにより、母指を除く２本以上の可動指を各別に動作させ、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなう指関節駆動機構を備えた多指可動ロボットハンドにおいて、
手指部に設けた屈伸誘導線条部材に固定長の形状記憶性素材を用いるとともに、その通電制御手段を設けてなり、前記屈伸誘導線条部材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することにより、指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するようにしたことを特徴とする多指可動ロボットハンド。
【請求項４】
多指多関節の筋電制御義手に代表され、手指の骨格要素となるリンク材を回動自在に結合し、かつ、回動支点には各々ねじりバネを設けて手指の伸展方向に付勢して指関節を形成した複数本の可動指と、該可動指の屈折を誘導する屈伸誘導線条部材と、手掌部に収設され１個の駆動源により動力伝達要素を介して手首方向と手指方向に往復移動可能に進退駆動される移動体を有し、該移動体の駆動制御に基づき前記屈伸誘導線条部材を牽引又は弛緩操作することにより、母指を除く２本以上の可動指を各別に動作させ、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなう指関節駆動機構を備えた多指可動ロボットハンドにおいて、
手掌部に動力伝達要素とは独立して設けた駆動補助線条部材に固定長の形状記憶性素材を用いるとともに、その通電制御手段を設けてなり、
前記駆動補助線条部材は、前記移動体に始端を置き、かつ、手首側に終端を置いて動力伝達方向と平行に張設され、前記通電制御手段に回路接続したものであり、
前記駆動補助線条部材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することにより、指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するようにしたことを特徴とする多指可動ロボットハンド。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載の多指可動ロボットハンドにおいて、
可動指が、ほぼ平行に配置された示指、中指、環指及び小指（以下、４指。）と、該４指とは独立して可動取り付けした母指からなり、該母指の配向角度又は位置関係を、前記４指に対向配置可能で、手掌外側へ指列配置可能に手動変更操作するようにしたことを特徴とする多指可動ロボットハンド。
【請求項６】
多指多関節の人工ハンドとして構成され、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指を有し、隣接する可動指に屈伸誘導線条部材を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなうようにした多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法において、
指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するための多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法であって、
手指部に設けた屈伸誘導線条部材に固定長の形状記憶性素材を用いて通電制御することにより、該形状記憶性素材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することを特徴とする多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法。
【請求項７】
多指多関節の人工ハンドとして構成され、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指を有し、隣接する可動指に屈伸誘導線条部材を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなうようにした多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法において、
指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するために、手掌部に動力伝達要素とは独立して設けた駆動補助線条部材を介して協働的な動力伝達をおこなう多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法であって、
前記駆動補助線条部材に固定長の形状記憶性素材を用い、移動体に始端を置き、かつ、手首側に終端を置いて動力伝達方向と平行に張設して、通電制御することにより、該形状記憶性素材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することを特徴とする多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多指多関節の人工ハンドとして構成され、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指を有し、隣接する可動指に屈伸誘導線条部材を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなう多指可動ロボットハンドに係り、詳しくは、指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するようにした多指可動ロボットハンド及び多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、異径物を含む把持対象物に対して、１個の駆動源により複数の指を動かすことができ、かつ、人間の手の動作に近い柔らかい挙動をする多指可動ロボットハンドが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特許第３７９３７８５号公報
【０００３】
このロボットハンドは、人間の手と同様の把持挙動と外観（意匠性）を持ち合わせ、把持動作における人間らしい柔らかさ持った挙動を実現する制御機構を備えるとともに、人間らしい質感を求めた被覆体を有している。
【０００４】
しかしながら、人間らしい意匠性を確保すると、モータのサイズに限界があるため、例えば被覆体が駆動抵抗となるなどの理由から、把持力が不足するという問題（障害）が発生する場合がある。この場合、単に使用する駆動源のサイズを大きくして駆動力を増強するという解決手法は採用しづらい。ハンドの外観が不自然にならないためには、形状やスペースを制限する必要があるからである。そこで、意匠性又は装飾性を損なうことなく、把持動作に係るこの種の負影響を凌駕する把持力を発揮できるように駆動系を改善する余地がある。
【０００５】
また、その把持機構（指関節駆動機構を含む）は拇指以外の４指を駆動して把持を行うため、対象物を保持する拇指の位置が非常に重要となる。把持を優先して拇指を４指の対向位置に固定すると、把持以外の時に不自然な印象を与えてしまうという問題もある。
【０００６】
こうしたなかで、多指多関節のロボットハンドの可動指にプーリを介して挿通され指関節を屈曲駆動するワイヤに、高分子アクチュエータ又は形状記憶ワイヤを接続して駆動源として使用するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献２】特開２００５−０４６９８０号公報
【０００７】
また、回転可能な拇指球を持つことで、安定性に優れるロボットハンドについて提案したものがある（例えば、特許文献３を参照）。
【特許文献３】特開２００４−３５１５６７号公報
【０００８】
また、特許文献４には、拇指の根元を回転させることで拇指形状を変更可能な義手（ロボットハンドに同じ）について提案したものがある（例えば、特許文献４を参照）。
【特許文献４】特開２００１−１０４３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１記載の技術は、シンプルな駆動機構を有し、意匠性も考慮されているが、より人間らしい外観を維持することを要請するとき、モータのサイズに限界があるため、把持動作時の駆動力に余裕がない。しかも、駆動用モータのみでは十分な把持トルクを得ることが困難となる場合があった。ここでは、把持トルクを増補するために駆動系の改変が要請される。
【００１０】
また、特許文献２記載の技術は、指ごとに駆動源を配置することが前提となっており、意匠性の向上には困難性がある。
【００１１】
さらに、特許文献３及び４記載の技術は、拇指の位置を変化させることで把持効率の向上を目指したものであるが、意匠性が考慮されておらず、この技術を導入することで外観が損なわれる可能性が高いという懸念がある。
【００１２】
ここでも、人間らしい手としての外観（意匠性）が要求されるロボットハンドにおいて、外観を保つために十分な大きさの駆動源が使用できない場合の補助的な駆動源の配置と使用方法が要請される。
【００１３】
かつまた、人間らしい手（ロボットハンド）の外観・意匠性が要求される用途においては、外観の意匠性を保ちながら、把持動作時により効率の良い把持が可能となる拇指位置変更機構が要請される。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、上記課題を解消し、人間らしい手として外観（意匠性）が重要視される多指多関節の人工ハンドにおいて、駆動源のみの力では把持動作が困難な場合に対応可能な技術手段として、補助的な駆動源（要素）として形状記憶性素材を用い、その配置と制御に関する指関節駆動機構と、把持動作時の機能性を向上させるための拇指関節角度調整手段を有し、異径物を含む把持対象物に対して、指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補し、かつ、拇指を含む把持動作が生体（人間）に近い柔らかい挙動をするように改善した多指可動ロボットハンド及び該ハンドにおける指関節駆動制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
課題を解決するために、第１の発明は、多指多関節の人工ハンドとして構成され、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指を有し、隣接する可動指に屈伸誘導線条部材を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなう多指可動ロボットハンドにおいて、
指関節駆動機構を改善した多指可動ロボットハンドであって、
前記屈伸誘導線条部材として固定長の形状記憶性素材を用いるとともに、その通電制御手段を設けてなり、該形状記憶性素材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することにより、指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
第２の発明は、多指多関節の人工ハンドとして構成され、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指を有し、隣接する可動指に屈伸誘導線条部材を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなう多指可動ロボットハンドにおいて、
手掌部に動力伝達要素とは独立して設けた駆動補助線条部材を介して協働的な動力伝達をおこなう多指可動ロボットハンドであって、
前記駆動補助線条部材として固定長の形状記憶性素材を用いるとともに、その通電制御手段を設けてなり、
前記形状記憶性素材は、移動体に始端を置き、かつ、手首側に終端を置いて動力伝達方向と平行に張設され、前記通電制御手段に回路接続したものであり、
該形状記憶性素材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することにより、指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するようにしたことを特徴とするものである。
【００１７】
上記いずれの場合にも、可動指は、ほぼ平行に配置された示指、中指、環指及び小指（以下、４指。）と、該４指とは独立して可動取り付けした拇指からなり、該拇指の配向角度又は位置関係を、前記４指に対向配置可能で、手掌外側へ指列配置可能に手動変更操作するように５指構成する場合がある。
【００１８】
第３の発明は、多指多関節の人工ハンドとして構成され、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指を有し、隣接する可動指に屈伸誘導線条部材を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなうようにした多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法において、
指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するための多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法であって、
手指部に設けた屈伸誘導線条部材に固定長の形状記憶性素材を用いて通電制御することにより、該形状記憶性素材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することを特徴とするものである。
【００１９】
第４の発明は、多指多関節の人工ハンドとして構成され、各指関節を手掌側に屈折可能で伸張復帰可能に回動連結した可動指を有し、隣接する可動指に屈伸誘導線条部材を挿通し、かつ、その指間連絡部を手首方向へ進退駆動可能な移動体に係止して牽引操作することにより、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなうようにした多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法において、
指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補するために、手掌部に動力伝達要素とは独立して設けた駆動補助線条部材を介して協働的な動力伝達をおこなう多指可動ロボットハンドにおける指関節駆動制御方法であって、
前記駆動補助線条部材に固定長の形状記憶性素材を用い、移動体に始端を置き、かつ、手首側に終端を置いて動力伝達方向と平行に張設して、通電制御することにより、該形状記憶性素材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、最も把持トルクが必要となるタイミングで形状記憶性素材に通電することにより形状回復駆動し、把持機能（把持トルク）を増補することができる。
【００２１】
また、把持動作をおこなう前に、拇指関節角度を４指と対向する位置へ手動変更操作して移動し、把持対象物をしっかりと把持することができる。また、把持動作時以外では、手掌外側へ移動させることにより、人間らしい自然な外観（指列配置）を呈するようにすることができる。
【００２２】
このように、拇指と他の４指の位置関係が生体（人間）の手指の構造に近いので、把持動作時においても把持動作以外の時にいても、柔らかい挙動や人的な外観を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良形態は、上記構成のハンドにおいて、手指の骨格要素となるリンク材を回動自在に結合し、かつ、回動支点には各々ねじりバネを設けて手指の伸展方向に付勢して指関節を形成した複数本の可動指と、該可動指の屈折を誘導する屈伸誘導線条部材と、手掌部に収設され１個の駆動源により動力伝達要素を介して手首方向と手指方向に往復移動可能に進退駆動される移動体を有し、該移動体の駆動制御に基づき屈伸誘導線条部材を牽引又は弛緩操作することにより、拇指を除く２本以上の可動指を各別に動作させ、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなう指関節駆動機構を備えている。この具体的なハンド構成は、以下の点で特許文献１の基本構成とほぼ共通する。なお、屈伸誘導線条部材は、特許文献１記載の構成要素である可撓部材と同様に解してよい。
【００２４】
手指の骨格要素となるリンク材を回動自在に結合して関節を形成し、ほぼ平行に配置された４指（示指、中指、環指及び小指）と、それらの手指と対向するように配置された拇指を有し、拇指を除く４指について、関節となるリンク材の各回動支点を経由して牽引可能な屈伸誘導線条部材を繋設するとともに、該回動支点には各々ねじりバネを設けて手指の伸展方向に付勢している点。
【００２５】
また、ねじ要素を用いて進退駆動され、駆動源の発停又は動力伝達の断続に基づき手首方向と手指方向に往復移動可能で任意位置に制動停止可能な移動体と、該移動体の体部に回動支持した揺動部材と、該揺動部材の両端にそれぞれ軸支され、かつ、両持ちの天秤の態様で槓桿保持された動滑車からなる動滑車ユニットを手掌部に収設している点。
【００２６】
また、屈伸誘導線条部材が、拇指を除き隣接する示指と中指、及び環指及び小指のそれぞれの指間に動滑車を介在させ２指の各第一指骨部のリンク材の体部を始端又は終端とする固定長の線条であって、該リンク材の各回動支点に自由回転プーリを軸支し、かつ、第二指骨部のリンク材の体部に設けた中間プーリを介して牽引可能に繋設したものである点。
【００２７】
また、動滑車ユニットとともに動滑車の各保持位置を手首側又は手指側に移動させることにより、屈伸誘導線条部材を介して拇指を除く各手指を静止挙動を含み屈曲又は伸展方向に把持又は開放動作させる指関節駆動機構と、異径物を含む把持対象物に手指を接触させて指関節駆動における屈伸誘導線条部材の張力を調整又は保持することにより、静止挙動を含む把持動作に係る各指関節が把持対象物の外形状に倣って包み込むように屈曲して把持力を維持する異径物把持機構を有し、かつ、静止挙動は、動力又は制御の駆動停止に基づき、手指の屈曲状態又は把持状態を付勢力に抗して静止させたまま一時的に維持又は継続するものとしている点。
【００２８】
そして、これらの基本構成の他に、４指とは独立して配向角度又は位置関係を手動で変更操作可能に可動取り付けされ、把持操作時には４指に対向配置可能で、把持操作以外の時には手掌外側へ指列配置可能に構成した拇指を有している。
【００２９】
また、指関節駆動機構は改変され、拇指を除く２本以上の可動指を各別に動作させ、静止挙動を含む把持又は開放動作に係る運動制御をおこなうために、一つの選択的な技術手段として、手指部に設けた屈伸誘導線条部材に固定長の形状記憶性素材を用いるとともに、その通電制御手段を設け、該屈伸誘導線条部材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動するようにしている。これにより、指関節を屈曲駆動する際の把持トルクを増補する。
【００３０】
さらに、他の選択的な技術手段として、手掌部に駆動源と移動体間の動力伝達要素とは独立して設けた駆動補助線条部材に固定長の形状記憶性素材を用いるとともに、その通電制御手段を設け、該駆動補助線条部材を長手方向に収縮駆動又は形状回復駆動するようにしている。これにより、モータ駆動と協働する動力伝達要素（又は補助駆動源）を増設している。
【００３１】
ここで、駆動補助線条部材は、移動体に始端を置き、かつ、手首側に終端を置いて動力伝達方向と平行に張設され、通電制御手段に回路接続されるものである。
【００３２】
上記いずれの選択的な技術手段においても、形状記憶性素材として形状記憶合金（以下、形状記憶メタルという。）、又は形状記憶ポリマー（以下、形状記憶プラスチックという。）からなる線条部材を用いることができる。当然のことながら、形状記憶プラスチックは導電性プラスチックである。
【実施例】
【００３３】
本発明の一実施例である多指可動ロボットハンド〔以下、第１、第２又は第３実施例ハンド。〕について添付図面を参照して以下説明する。
【００３４】
図１は、第１実施例ハンドの構成概要説明図である。
【００３５】
図２は、第２実施例ハンドの構成概要説明図である。
【００３６】
図３は、第３実施例ハンドの構成概要説明図である。
【００３７】
ぞれぞれの実施例の構成上の違いは、形状記憶メタルを配設する位置、及び配設のしかたが異なる点にある。第１実施例ハンド（図１）は可動指に配置する屈伸誘導線条部材を形状記憶メタルで構成するものであり、第２実施例ハンド（図２）及び第３実施例ハンド（図３）は、いずれも駆動源である駆動用モータが牽引するワイヤ（動力伝達要素）に併設した駆動補助線条部材を形状記憶メタルで構成するものである。第２実施例ハンド（図２）と第３実施例ハンド（図３）との構成上の違いは、形状記憶メタルの配設のしかた（手掌部に収設するかどうかの取り付け方）が異なる。なお、形状記憶メタルに代替して形状記憶プラスチックを用いることも考慮される。いずれも、把持トルクの増補に関する作用効果（形状回復）は共通する。
【００３８】
図４は、可動指の構成及び指関節駆動機構を示す説明図である。
【００３９】
図５は、可動指（拇指を除く４指）の指関節駆動（把持動作時）と形状記憶メタルの通電制御との関係を示す説明図である。
【００４０】
図６は、拇指を含む５指を可動指とするハンド構造（実施例共通）を示す説明図である。
【００４１】
図７は、拇指関節構造（実施例共通）を示す部分説明図である。
【００４２】
図８は、拇指の可動性（実施例共通）を示す説明図である。
【００４３】
（実施例１）
図１に示すように、第１実施例ハンドＸは、動滑車１５；１６が手掌部に設けた動力源である駆動用モータ１；２の回転動力により往復移動する移動体１０と、その体部に回動支持した揺動部材１２の両端にそれぞれ軸支され、かつ、両持ちの天秤の態様で槓桿保持されるとともに、これら動滑車１５；１６、移動体１０及び揺動部材１２を一体的に組付けた動滑車ユニットを有している。
【００４４】
動滑車ユニットの一構成要素である移動体１０は、スライダ９に装着され、かつ、該移動体１０の後端を牽引要素を介して手掌部に設けた駆動用モータ１；２に連係し、該駆動用モータ１；２から発生する回転動力により牽引要素を巻き取り又は巻き戻し操作して、移動体１０を含む動滑車ユニットを往復移動するものとされる。
【００４５】
ここで、牽引要素は、ワイヤ７；８とドラム付き回転歯車５；６と、ウォームギア３；４からなるものであり、これらをスライダ９の後端の手首側に配置して、ウォームギア３；４を駆動用モータ１；２により回転駆動して移動対１０を進退させる。
【００４６】
そして、巻き取り操作に基づき移動体１０〔動滑車ユニット〕を手首寄りに引きながら屈伸誘導線条部材１７；１８、１９；２０を牽引して把持力を発生させ、駆動停止又は巻回停止に基づき把持状態を維持し、巻き戻し操作に基づき移動体１０〔動滑車ユニット〕を手指寄りに押し戻しながら屈伸誘導線条部材１７；１８、１９；２０を弛緩させて把持力を開放するようにしている。
【００４７】
指関節駆動機構は、図４に示すように、回転動力により動滑車（図１中の符号１５；１６）の各保持位置を往復移動し、正回転に基づき屈伸誘導線条部材５８（図１中の符号１７；１８、又は１９；２０に同じ）を牽引してゆき、ねじりバネ６４；６５の弾性力に抗しながらリンク材である第一指骨６２、第二指骨６３を手指の屈曲方向に掌握動作して拇指を除く２本以上の手指に把持力を発生させ、駆動停止又は回転停止に基づき把持状態を維持し、逆回転に基づき屈伸誘導線条部材５８（図１中の符号１７；１８、又は１９；２０に同じ）を弛緩又は送出してゆき、ねじりバネ６４；６５の拘束を漸次開放し。リンク材である第一指骨６２、第二指骨６３を手指の伸展方向に復帰動作させて２本以上の手指に復元力を発生させるものである。
【００４８】
異径物把持機構は、２本以上の手指と拇指を異径物を含む把持対象物に接触させて、指関節駆動における屈伸誘導線条部材５８（図１中の符号１７；１８、又は１９；２０に同じ）の張力を調整又は保持し、各指関節が把持対象物に外形状に倣って包み込むように屈曲して把持力を維持するものである。
【００４９】
上記構成において、第一の可動指（示指２１）と第二の可動指（中指２２）に連通する屈伸誘導線条部材１７；１８、及び第三の可動指（環指２３）と第四の可動指（小指２４）に連通する屈伸誘導線条部材１９；２０として、通電時に発熱して線条長さが短くなる形状記憶メタルを用いことにより、把持時に手首方向への移動を可能とする動力のみでは不足する把持トルクを補うため、最も把持トルクが必要となるタイミングにのみ形状記憶メタルに通電を行い形状回復駆動し、正確な把持動作を実現するようにしている。図５に、可動指（拇指を除く４指）の指関節駆動（把持動作時）と形状記憶メタルの通電制御との関係を示す。以下、屈伸誘導線条部材は形状記憶メタル〔符号は１７、１８、１９、２０〕と表記する。
【００５０】
さらに、図６、図７及び図８に示すように、拇指についても可動性を与え、把持を行わない手空き状態において、拇指を手掌の外側に配置することで、より人間らしい外観を実現することができる。
【００５１】
また、把持を行う場合は、拇指位置を拇指以外の４指と対向する位置へ移動させることで、把持の効率を向上させる。この拇指位置の移動は手動操作するものとしているが、別途、駆動源を配置して機械操作する構成としてもよい。
【００５２】
図１及び図５に基づき第１実施例ハンドＸの指関節駆動機構（作用又は操作）について以下説明する。
【００５３】
コントローラ３０から駆動源である駆動用モータ１；２へ電線２８及び電線２９を介して制御信号を出力し、駆動用モータ１；２からウォームギア３；４を経由して、回転歯車５；６に動力を伝達され、ワイヤ７；８を牽引していくことにより、スライダ９上に配置されている移動体１０がスライダ９の軸方向右側に移動する。
【００５４】
このタイミングにあわせて、形状記憶メタル１７；１８、及び形状記憶メタル１９；２０に対して、電線２５、電線２６及び電線２７を介してコントローラ３０から電流を供給する。これにより、線長を短くして（形状回復駆動して）牽引力を発生させ、指関節の屈曲に係る把持トルク（把持力）を補う。なお、このタイミングとは、一連の把持動作の中で把持力が不足して、把持不能となる時点を言う。
【００５５】
移動体１０はピン１１のまわりに自由回転する揺動部材１２に動力を伝達する。揺動部材１２はピン１３及びピン１４を介して動滑車１５及び動滑車１６に動力を伝達する。動滑車１５は形状記憶メタル１７；１８を牽引する。同様に動滑車１６は形状記憶メタル１９；２０を牽引する。形状記憶メタル１７は示指２１を動かす。同様に、形状記憶メタル１８は中指２２を、形状記憶メタル１９は環指２３を、形状記憶メタル２０は小指２４をそれぞれ動かす。
【００５６】
ここで、示指２１及び中指２２の動きを拘束した場合、形状記憶メタル１７；１８を牽引することができなくなるため、動滑車１５は移動することができなくなるが、動滑車１６は移動することができるので、形状記憶メタル１９；２０を介して、環指２３及び小指２４に動力を伝達できる。
【００５７】
そしてさらに、環指２３の動きを拘束すると、形状記憶メタル１９を牽引することはできなくなるが、形状記憶メタル２０を牽引して小指２４を動かすことができる。なお、把持力（状態）を維持するには駆動（源）を停止する。ウォームギア３及びウォームギア４がもともと制動機能を有するからである。したがって、制動手段（ブレーキ）を別途設ける必要がない。
【００５８】
また、第２実施例ハンドＹ〔図２〕及び第３実施例ハンドＺ〔図３〕は、それぞれ駆動源である駆動用モータが牽引するワイヤ（動力伝達要素又は牽引要素）に併設した駆動補助線条部材３５、５２を形状記憶メタルで構成するものである。以下、駆動補助線条部材は形状記憶メタル〔符号は３５、５２〕と表記する。ここで、両者の違いは、形状記憶メタル３５、５２の配設のしかた、すなわち手掌部に収設するかどうかの取り付け方が異なる。当然のことながら、線長が大きい（長い）ほうが伸縮のストロークが大きいので、線長設計により、増補する期間（時間間隔）やそのストローク補調整が図れる。
【００５９】
図示のとおり、スライダに装着した移動体１０〔動滑車ユニット〕の後端に配置されたワイヤ（動力伝達要素又は牽引要素）と併設して、通電時に発熱して線条長さが短くなる形状記憶メタル３５、５２を配設し、把持動作時に手首方向への移動を可能とする動力のみでは不足する把持トルクを補うため、最も把持トルクが必要となるタイミングにのみ形状記憶メタル３５、５２に通電を行い、正確な把持挙動をおこなわせるようにしている。第２、第３実施例ハンドＹ、Ｚのそれぞれについて以下説明する。
【００６０】
（実施例２）
第２実施例ハンドＹ〔図２〕は、駆動源である駆動用モータ１；２が牽引するワイヤ７；８（動力伝達要素又は牽引要素）に併設した駆動補助線条部材３５を形状記憶メタルで構成するものである。
【００６１】
コントローラ４２から駆動源である駆動用モータ１；２を電線４０；４１を介して制御信号を出力し、スライダ９に装着した移動体１０〔動滑車ユニット〕を右側へ移動させるのは、実施例１（第１実施例ハンドＸ）と同様である。この実施例ハンドＹでは、指関節内の屈伸誘導線条部材３１；３２；３３；３４は形状記憶メタルではなく、可撓部材（通常はワイヤ）で構成されている。
【００６２】
移動体１０〔動滑車ユニット〕の後端に配置されたワイヤ７；８（動力伝達要素又は牽引要素）と併設して、通電時に発熱して線条長さが短くなる形状記憶メタル３５を配設し、把持動作時に手首方向への移動を可能とする動力のみでは不足する把持トルクを補うため、最も把持トルクが必要となるタイミングにのみ、形状記憶メタル３５に対して電線３８；３９を介してコントローラ３０から電流を供給通電を行い、正確な把持挙動をおこなわせるようにしている。
【００６３】
この実施例ハンドＹは、手掌部の手首方向外部に、例えば図示の固定ピン３６を配置した固定ピン配置部材３７のような形状記憶メタルの終端を固定する構造を作製可能な事例に対応する。
【００６４】
（実施例３）
第３実施例ハンドＺ〔図３〕は、駆動源である駆動用モータ１；２が牽引するワイヤ７；８（動力伝達要素又は牽引要素）に併設した駆動補助線条部材５２を形状記憶メタルで構成するものである。
【００６５】
コントローラ５７から駆動源である駆動用モータ１；２を電線５５；５６を介して制御信号を出力し、スライダ９に装着した移動体１０〔動滑車ユニット〕を右側へ移動させるのは、実施例１（第１実施例ハンドＸ）と同様である。この実施例ハンドＺでは、指関節内の屈伸誘導線条部材４３；４４；４５；４６は形状記憶メタルではなく、可撓部材（通常はワイヤ）で構成されている。
【００６６】
形状記憶メタル５２は移動体１０の後端に取り付けられた形状記憶メタル固定部材４７と、手首側モータ位置に配置された形状記憶メタル固定部材４８の間に配置される。両端は形状記憶メタル固定部材４８上に固定ピン５１ａ；５１ｂで固定され、形状記憶メタル固定部材４７上のピン４９ａ；４９ｂ；４９ｃ；４９ｄ、そして形状記憶メタル固定部材４８上のピン５０ａ；５０ｂ；５０ｃをたすき掛けに往復し、配置される。
【００６７】
移動体１０〔動滑車ユニット〕の後端に配置されたワイヤ７；８（動力伝達要素又は牽引要素）と併設して、通電時に発熱して線条長さが短くなる形状記憶メタル５２を上記方法にて配設し、把持動作時に手首方向への移動を可能とする動力のみでは不足する把持トルクを補うため、最も把持トルクが必要となるタイミングにのみ、形状記憶メタル５２に対して電線５３；５４を介してコントローラ５７から電流を供給通電を行い、正確な把持挙動をおこなわせるようにしている。
【００６８】
この実施例ハンドＺは、第２実施例ハンドＹのように手掌部の手首方向外部で形状記憶メタルの終端を固定することが出来ない事例に対応する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１実施例ハンドの構成概要説明図である。
【図２】第２実施例ハンドの構成概要説明図である。
【図３】第３実施例ハンドの構成概要説明図である。
【図４】可動指の構成及び指関節駆動機構を示す説明図である。
【図５】可動指（拇指を除く４指）の指関節駆動（把持動作時）と形状記憶メタルの通電制御との関係を示す説明図である。
【図６】拇指を含む５指を可動指とするハンド構造（共通）を示す説明図である。
【図７】拇指関節構造（共通）を示す部分説明図である。
【図８】拇指の可動性（共通）を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  駆動用モータ〔駆動源〕
２  駆動用モータ〔駆動源〕
３  ウォームギア
４  ウォームギア
５  回転歯車
６  回転歯車
７  ワイヤ〔動力伝達要素〕
８  ワイヤ〔動力伝達要素〕
９  スライダ
10  移動体〔動滑車ユニット〕
11  ピン〔動滑車ユニット〕
12  揺動部材〔動滑車ユニット〕
13  ピン〔動滑車ユニット〕
14  ピン〔動滑車ユニット〕
15  動滑車〔動滑車ユニット〕
16  動滑車〔動滑車ユニット〕
17  形状記憶メタル〔屈伸誘導線条部材〕
18  形状記憶メタル〔屈伸誘導線条部材〕
19  形状記憶メタル〔屈伸誘導線条部材〕
20  形状記憶メタル〔屈伸誘導線条部材〕
21  示指〔第一の可動指〕
22  中指〔第二の可動指〕
23  環指〔第三の可動指〕
24  小指〔第四の可動指〕
25  電線（形状記憶メタル通電配線）
26  電線（形状記憶メタル通電配線）
27  電線（形状記憶メタル通電配線）
28  電線（モータ通電配線）
29  電線（モータ通電配線）
30  コントローラ〔通電制御手段〕
31  屈伸誘導線条部材
32  屈伸誘導線条部材
33  屈伸誘導線条部材
34  屈伸誘導線条部材
35  形状記憶メタル〔駆動補助線条部材〕
36  固定ピン〔終端〕
37  固定ピン配置部材〔手首側〕
38  電線（形状記憶メタル通電配線）
39  電線（形状記憶メタル通電配線）
40  電線（形状記憶メタル通電配線）
41  電線（モータ通電配線）
42  コントローラ〔通電制御手段〕
43  屈伸誘導線条部材
44  屈伸誘導線条部材
45  屈伸誘導線条部材
46  屈伸誘導線条部材
47  形状記憶メタル固定部材
48  形状記憶メタル固定部材
49a ピン
49b ピン
49c ピン
49d ピン
50a ピン
50b ピン
50c ピン
51a 固定ピン
51b 固定ピン
52  形状記憶メタル〔駆動補助線条部材〕
53  電線（形状記憶メタル通電配線）
54  電線（形状記憶メタル通電配線）
55  電線（モータ通電配線）
56  電線（モータ通電配線）
57  コントローラ〔通電制御手段〕
58  屈伸誘導線条部材
59  第二関節プーリ
60  中間プーリ
61  第一関節プーリ
62  第一指骨〔リンク材〕
63  第二指骨〔リンク材〕
64  ねじりバネ
65  ねじりバネ                                                                
66  拇指関節固定具
67  ボールジョント
68  拇指第二指骨
Ｘ  第１実施例ハンド
Ｙ  第２実施例ハンド
Ｚ  第３実施例ハンド
【図１】
2009083020.tif 000003
【図２】
2009083020.tif 000004
【図３】
2009083020.tif 000005
【図４】
2009083020.tif 000006
【図５】
2009083020.tif 000007
【図６】
2009083020.tif 000008
【図７】
2009083020.tif 000009
【図８】
2009083020.tif 000010