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人型ロボットハンド

国内特許コード P03A003124
整理番号 K011P11
掲載日 2003年12月22日
出願番号 特願2001-316828
公開番号 特開2003-117873
登録番号 特許第3848123号
出願日 平成13年10月15日(2001.10.15)
公開日 平成15年4月23日(2003.4.23)
登録日 平成18年9月1日(2006.9.1)
発明者
  • 星野 聖
  • 川渕 一郎
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 星野 聖
  • 川渕 一郎
発明の名称 人型ロボットハンド
発明の概要 【課題】各指の屈伸機能、親指を他の指と向かい合わせにする運動機能および指同士の開閉(アブダクション;abduction)機能を備えた人型ロボットハンドを提供する。
【解決手段】人間の5指に相当する5本の指機構I 、II、III 、IV、V と、その5本の指機構を支持する人間の掌に相当する掌部を備え、親指に相当する第1指I の運動が3自由度、他の第2~第5指の4指の屈伸が1自由度、および後者4指間のアブダクションが1自由度の計8自由度を有するように構成したことを特徴とする人型ロボットハンド。
従来技術、競合技術の概要


ペン持ちや手話などのように、細かくかつ広範囲な指先の運動を必要とする人型ロボットハンドにおいては、各指の屈伸機能、親指を他の指と向かい合わせにする運動機能が必要であるだけでなく、指同士の開閉(アブダクション;abduction)機能が必要である。

産業上の利用分野


本発明は、各指の屈伸機能、親指を他の指と向かい合わせにする運動機能および指同士の開閉(アブダクション;abduction)機能を備えた人型ロボットハンドに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
人間の5指に相当する5本の指機構と、その5本の指機構を支持する人間の掌に相当する掌部を備え、親指に相当する第1指は四つの節により構成され、第1指を他の指と向かい合わせにすることができる運動機能を備え、第2指~第5指は,それぞれ四つの節により構成されており、各関節部で屈伸できる構成を有し、さらに第3指の中手骨はハンド全体の基部である掌部に固定されており、また、前記第2、4、5指の中手骨は連動して回転可能に構成することにより指が開いた状態とするアブダクション動作を可能としたことを特徴とする人型ロボットハンド。

【請求項2】
前記第2指~第5指の指機構は、指先から順にそれぞれ末節骨部、中節骨部、基節骨部、中手骨部の計4節を備え、各節骨部間の接続部3箇所には、指の屈伸を行うための1自由度のジョイントを有し、基節骨部には指の屈伸運動を行うジョイント駆動用モータを内蔵し、基節骨部中節骨部間のジョイントには該モータの回転力をそのジョイントの回転運動とするための減速機構を内蔵し、さらにそのジョイントの回転運動を、同一指機構上の中手骨部基節骨部間のジョイントおよび中節骨部と末節骨部間のジョイントに伝達するための連動機構を備え、さらに掌部と中手骨部間のジョイントの軸と中手骨部と基節骨部間のアブダクション用のジョイントの軸を直交して配置し、その交点部に空間を設けて指機構に内蔵するジョイント駆動用モータやセンサ等のための配線ケーブルを通過するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の人型ロボットハンド。

【請求項3】
前記第2指~第5指の4指のうち、第2指、第4指、第5指の中手骨部と掌部間の接続部には指の開き動作を実現するためのアブダクション用ジョイントを有し、また第3指の中手骨部は掌部に固定され、さらに第2、4、5指の中手骨部をリンク機構を介して掌部との間のアブダクション用ジョイント周りに連動して回転するようにしたことを特徴とする請求項2に記載の人型ロボットハンド。

【請求項4】
前記第4指の中手骨部に、中手骨部と掌部間のアブダクション用ジョイントを中心とする円弧歯車を固定し、掌部にその円弧歯車に噛み合う駆動用モータを内蔵し、さらに中手骨部の揺動により前記リンク機構を介して第2、4、5指のアブダクション動作を行うようにしたことを特徴とする請求項3に記載の人型ロボットハンド。

【請求項5】
前記基節骨部中節骨部間の屈伸用ジョイントの回転運動を、同一指機構上の中手骨部基節骨部間のジョイントおよび中節骨部末節骨部間のジョイントに伝達するための連動機構は、基節骨部中節骨部間のジョイントと中手骨部基節骨部間のジョイントを連動して回転させるワイヤ・プーリ機構と、基節骨部中節骨部間のジョイントと中節骨部末節骨部間のジョイントを連動して回転させるワイヤ・プーリ機構としたことを特徴とする請求項2~請求項4のいずれかに記載の人型ロボットハンド。

【請求項6】
前記ワイヤ・プーリ機構は、指機構の両脇に配置され、そのプーリは対応する節骨部の側面に彫られて形成され、対応する二つのプ-リに巻回するワイヤは両プーリ間を8の字型に巻かれていることを特徴とする請求項5に記載の人型ロボットハンド。

【請求項7】
前記第1指は、指先から順に、末節骨部中節骨部、基節骨部、中手骨部を備え、第1指の根元における2自由度を実現するために、掌部と中手骨部との接続部および中手骨部と基節骨部との接続部にそれぞれ独立の駆動機構を備えた第1、第2ジョイントを備え、さらに掌部の手の平側の一部に前記第1ジョイントおよびその駆動用モータと減速機を内蔵し、さらに中手骨部に前記第2ジョイントの駆動用モータと減速機を内蔵し、前記二つのジョイントは直交しないが両者のねじれ角を90度として構成し、また第1指の基節骨部には指の屈伸運動を行うモータを配置し、基節骨部中節骨部間のジョイントには該モータの回転力をそのジョイントの回転力とするための減速機構を内蔵し、さらに基節骨部中節骨部間のジョイントの回転運動を、中節骨部末節骨部間のジョイントに伝達するための連動ワイヤ機構を備えたことを特徴とする請求項1~請求項6のいずれかに記載の人型ロボットハンド。

【請求項8】
前記第1指は、その基部の中央部に節骨部の軸方向の回転部分を備え、適切なねじれ角度で固定できるように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の人型ロボットハンド。

【請求項9】
前記ジョイント駆動用モータは、それを内蔵した基節骨部の軸と平行になる様に配置し、また基節骨部と中節骨部間のジョイントに内蔵した減速機は、ジョイントの軸と中心を同一とするクラウンギヤおよび遊星歯車減速機で構成し、さらにモータの回転軸に取り付けたピニオンとクラウンギヤを噛み合わせ、モータの回転力を前記減速機に伝動することを特徴とする請求項2~請求項8のいずれかに記載の人型ロボットハンド。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2001316828thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 情報と知 領域
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