多段直動アクチュエータ及びロボットハンドの指機構
【課題】ロボットハンドの指機構の屈伸用駆動系の簡素化を可能とするようなアクチュエータの提供。
【解決手段】進退動を行う直動軸３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を有した複数の直動モータ２（２ａ、２ｂ、２ｃ）を組み合わせて多段直動アクチュエータ１を形成する。それについて、直動モータそれぞれの直動軸を中空構造として軸腔を有するように形成し、そして隣接前段の直動モータの直動軸の軸腔に対し隣接後段の直動モータの直動軸が挿通するように、各直動モータを組み合わせることで、各直動モータそれぞれの直動軸が同一の軸芯上で個々に進退動をなせるようにしている。
【解決手段】進退動を行う直動軸３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を有した複数の直動モータ２（２ａ、２ｂ、２ｃ）を組み合わせて多段直動アクチュエータ１を形成する。それについて、直動モータそれぞれの直動軸を中空構造として軸腔を有するように形成し、そして隣接前段の直動モータの直動軸の軸腔に対し隣接後段の直動モータの直動軸が挿通するように、各直動モータを組み合わせることで、各直動モータそれぞれの直動軸が同一の軸芯上で個々に進退動をなせるようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段的な直動を可能とし、ロボットハンドにおける指機構の屈伸駆動用として好適な多段直動アクチュエータ及びそれを用いたロボットハンドの指機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットハンドの一つとして、人型のロボットハンドがある。人型のロボットハンドは、人の手にできるだけ似せるようにしたロボットハンドであり、人の指におけるのと同様な屈伸（屈曲や伸展）を可能とする指機構が人の手における指に対応させるなどして複数設けられるのが一般的である。代表的な例によるロボットハンドの指機構は、人の指における指骨に対応する要素として複数のリンクを有するとともに、人の指における関節に対応する要素として複数の関節部を有する。そして各リンクは、各関節部で回動可能に連結されるとともに、屈伸用のアクチュエータからの駆動力により各関節部での回動を行えるようにされ、それにより指機構の屈伸をなせるようにされている（例えば特許文献１〜５）。
【０００３】
以上のような人型のロボットハンドに望まれることの一つは、人の手に近い機能性を実現しつつ、全体をできるだけコンパクトにすることであるが、それについては指機構の屈伸用駆動系が大きな比重を占める。つまり、人型ロボットハンドのコンパクト化には指機構の屈伸用駆動系の簡素化が望まれるということである。
【０００４】
指機構の屈伸用駆動系としては、特許文献１や特許文献２に見られる例のように、屈伸用のアクチュエータであるモータの回転駆動力をワイヤとプーリで伝えて関節部でのリンクの回動動作を行わせる方式（仮にワイヤ・プーリ方式と呼ぶ）が代表的な一つとして知られ、また特許文献３〜特許文献５に見られる例のように、関節部に組み込んだ屈伸用のアクチュエータの駆動力を直結的に作用させて関節部でのリンクの回動動作を行わせる方式（仮に直結方式と呼ぶ）が他の代表的な一つとして知られている。
【０００５】
このようなワイヤ・プーリ方式や直結方式には、人型ロボットハンドのコンパクト化の上で限界がある。すなわちワイヤ・プーリ方式は、人の手に近い機能性を実現する上で求められる屈曲力や伸展力を得るのに屈伸用駆動系が複雑になるのを避けられず、屈伸用駆動系の簡素化に限界がある。一方、直結方式は、人の手に近い機能性を実現する上で求められる屈曲力や伸展力を可能とする駆動力のアクチュエータを関節部ごとに組み込む必要があり、やはり屈伸用駆動系の簡素化に限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８４８９号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６２２４号公報
【特許文献３】特開２００３−１１７８７３号公報
【特許文献４】特開２００８−１４９４４８号公報
【特許文献５】特開２００９−１６６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、人型ロボットハンドのコンパクト化には指機構の屈伸用駆動系の簡素化が求められるが、従来ではこれに十分応えることができていない。本発明は、このような従来のロボットハンドをめぐる事情を背景になされたものであり、指機構の屈伸用駆動系の簡素化を可能とするようなアクチュエータの提供を課題とし、またそのようなアクチュエータを用いたロボットハンドの指機構の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ロボットハンドの指機構に屈伸をなさせるには、関節部で回動可能に連結された複数のリンクのそれぞれに回動を行わせる必要がある。つまり指機構の屈伸のためには、例えばリンクが３つで関節部が３つである３リンク・３関節構造の場合であれば、３つのリンクのそれぞれに関節部での回動を行わせることになる。
【０００９】
このような指機構の屈伸のための駆動系の簡素化を図るには、直線的な進退動を行う直動軸（直動出力軸）を有した直動アクチュエータを屈伸用アクチュエータとして用い、その直動駆動力で各リンクに回動力を加える方式とするのが有効である。またそのような直動アクチュエータを多段的にする、つまり複数の直動軸を有し、それらの直動軸が同一の軸芯上で個々に進退動をなす、といった多段的な直動をなさせるようにすることで、さらに指機構の屈伸駆動系の簡素化を図ることが可能となる。
【００１０】
本発明では、以上のような考え方に基づいて上記課題を解決する。具体的には、上記課題を解決するための第１の発明によるアクチュエータは、進退動を行う直動軸を有した直動モータをｎ個組み合わせて形成される多段直動アクチュエータであって、少なくともｎ−１段目までの前記直動モータそれぞれの前記直動軸が軸芯方向に貫通する軸腔を有する中空構造に形成され、そして隣接前段の前記直動モータの前記直動軸の前記軸腔に対し隣接後段の前記直動モータの前記直動軸が挿通するように、前記各直動モータを組み合わせることで、前記各直動モータそれぞれの前記直動軸が同一の軸芯上で個々に進退動をなせるようにされていることを特徴としている。
【００１１】
第２の発明では、上記第１の発明において、前記直動モータは、送りねじ構造により前記直動軸が進退動を行うようにされ、そのために回転子の出力軸が軸芯方向に貫通する軸腔を有する中空構造に形成されるとともに、前記出力軸に減速機を介して送りねじ構造用のナットが連結され、さらに前記直動軸が前記ナットに螺合する送りねじ構造用のねじ軸となるように形成され、そして前記回転子により前記減速機を介して前記ナットが行う回転動により前記直動軸が前記出力軸の前記軸腔を貫通する状態で進退動を行うようにされていることを特徴としている。
【００１２】
このように送りねじ構造で直動軸に進退動を行わせるようにし、しかも回転子の回転出力を減速機で減速させる構成とすることにより、進退動力を大きなものとすることができる。このため、ロボットハンドの指機構の屈伸駆動系に用いた場合、リンクに対する回動力として大きなものが得られ、屈伸駆動系の簡素化を図りつつ、人の手に近い機能性を実現する上で求められる指機構の屈曲力や伸展力を得ることが可能となる。
【００１３】
また本発明では上記課題を解決するために、関節部を介して回動可能に連結された複数のリンクを有し、屈伸用アクチュエータにより前記各リンクに回動を行わせることで屈伸をなせるようにされたロボットハンドの指機構について、前記屈伸用アクチュエータとして上記第１の発明又は第２の発明による多段直動アクチュエータが用いられ、前記各直動モータそれぞれの前記直動軸が同一の軸芯上で個々になす進退動により、前記複数のリンクそれぞれの回動をなさせるようにされていることを特徴としている。
【００１４】
このようなロボットハンドの指機構では、屈伸用アクチュエータとして多段直動アクチュエータを用いることで、上述のように屈伸駆動系の簡素化を図ることができ、これによりロボットハンドの全体的なコンパクト化が可能となる。
【００１５】
第４の発明では、上記第３の発明において、前記リンクとして第１リンク、第２リンク、及び第３リンクを有するとともに、前記関節部として第１関節部、第２関節部、及び第３関節部を有し、また前記多直動アクチュエータは、前記直動モータとして１段目直動モータ、２段目直動モータ、及び３段目直動モータを有し、そして前記第１リンクは、基端部が前記３段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されるとともに、当該基端部が前記第１関節部で前記第２リンクの先端部に連結され、前記第２リンクは、基端部が前記２段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されるとともに、当該基端部が前記第２関節部で前記第３リンクの先端部に連結され、前記第３リンクは、基端部が前記３段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されていることを特徴としている。
【００１６】
このように各直動軸による直動駆動力をワイヤで各リンクに伝える構造とすることにより、屈伸駆動系の簡素化をより一層進めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明によれば、指機構の屈伸用駆動系の大幅な簡素化を可能とする多段直動アクチュエータが実現され、また全体的によりコンパクトなロボットハンドの指機構を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施例による多段直動アクチュエータの構成を示す図である。
【図２】多段直動アクチュエータにおける各直動軸の関係を拡大して示す図である。
【図３】直動モータの縦断面による内部構造を簡略化して示す図である。
【図４】一実施例によるロボットハンドの指機構の構成を示す図である。
【図５】ルーバに多段直動アクチュエータを用いる場合の構成例を模式化して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１９】
図１に、一実施例による多段直動アクチュエータ１の構成を示す。図１の（ａ）は、多段直動アクチュエータ１を縦側面側から見た状態を示し、図１の（ｂ）は、多段直動アクチュエータ１の縦断面による内部構造を簡略化して示している。図１に見られるように、多段直動アクチュエータ１は、直動モータ２をｎ個組み合わせて形成されている。図の例ではｎ＝３であり、直動モータ２として１段目直動モータ２ａ、２段目直動モータ２ｂ、及び３段目直動モータ２ｃを組み合わせた３段組合せの場合となっている。
【００２０】
直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ直動軸３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を有し、この直動軸３に送りねじ構造により矢印Ａのような進退動を行わせることができるようにされている。そのために直動軸３は、外周にねじ溝４が形成され、送りねじ構造用のねじ軸となるようにされている。また直動軸３ａと直動軸３ｂは、軸芯方向に貫通する軸腔５（図２、図３）を有する中空構造に形成され、直動軸３ｃは、中実に形成されている。
【００２１】
以上のような直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃは、直動軸３ａと直動軸３ｂの中空構造を用いることで、それぞれの直動軸３ａ、３ｂ、３ｃが同一の軸芯上で個々に進退動をなせるように組み合わされている。具体的には、図２に各直動軸３の関係を拡大して示すように、直動モータ２ａの直動軸３ａの軸腔５に直動モータ２ｂの直動軸３ｂが摺接的に挿通し、また直動モータ２ｂの直動軸３ｂの軸腔５に直動モータ２ｃの直動軸３ｃが摺接的に挿通するように組み合わされている。このような直動モータ２の組合せは、一般化すると、隣接前段の直動モータ２の直動軸３の軸腔５に対し隣接後段の直動モータ２の直動軸３が挿通するようにする組合せであるといえる。ここで、直動モータ２ｃの直動軸３ｃを中実に形成するのは、直動モータ２ｃが３段組合せにおける最終段となることから、その直動軸３ｃを中空にする必要がないからである。このことは、一般化していうと、直動モータをｎ個組み合わせるについては、ｎ−１段目までの直動モータそれぞれの直動軸を中空構造にすれば足りるということである。
【００２２】
図３に、１段目直動モータ２ａの縦断面による内部構造を簡略化して示す。図３に見られるように、直動モータ２ａは、モータケーシング６を備え、その内部にモータ部７と減速部８が設けられている。モータケーシング６は、円筒状に形成され、後部に嵌合凸部１１が設けられるとともに、先端部に嵌合凹部１２が設けられている。嵌合凸部１１は、モータケーシング６の外径よりモータケーシング６の厚み程度小さな径の短円筒状に形成され、一方、後部嵌合凹部１２は、開放状態にされたモータケーシング６の先端部から嵌合凸部１１の突出程度で引っ込んだ位置に閉止壁１３を設けることで形成されており、その閉止壁１３に直動軸３（直動軸３ａ）を通すための通し孔１４が設けられている。
【００２３】
モータ部７は、固定子１５と回転子１６を有する。回転子１６は、回転子出力軸１７が一体回転可能に組み付けられ、この回転子出力軸１７を介してラジアル軸受け１８により回転可能に支持されている。回転子出力軸１７は、軸芯方向に貫通する軸腔１９を有する中空構造に形成され、その軸腔１９の径は軸腔１９に直動軸３が摺接する程度とされている。そしてこの回転子出力軸１７に対し、軸腔１９を摺接的に貫通することで軸腔１９に支持された状態で進退動を行えるように直動軸３が組み合わされている。また回転子出力軸１７は、その先端部に太陽歯車部２１が形成されており、この太陽歯車部２１が減速部８に臨むようにされている。
【００２４】
減速部８は、減速機２２、具体的には第１減速機２２ａと第２減速機２２ｂを組み込んで形成され、２段減速をなせるようにされている。第１と第２の各減速機２２ａ、２２ｂには遊星歯車機構が用いられている。より具体的にいうと、第１減速機２２ａは、内周面に内歯車（図示を省略）が形成された減速機ケーシング２３ａの内部にキャリア２４ａとこれに組み付けられた複数の遊星歯車２５ａを設けた構成とされており、各遊星歯車２５ａが回転子出力軸１７の太陽歯車部２１と減速機ケーシング２３ａの内歯車のそれぞれ噛合するようにされている。一方、第２減速機２２ｂは、同じく内周面に内歯車（図示を省略）が形成された減速機ケーシング２３ｂの内部にキャリア２４ｂとこれに組み付けられた複数の遊星歯車２５ｂを設けた構成とされており、各遊星歯車２５ｂがキャリア２４ａに固定の太陽歯車２６と減速機ケーシング２３ｂの内歯車のそれぞれに噛合するようにされている。これら第１と第２の各減速機２２ａ、２２ｂは、それぞれ減速比が例えば１／４とされ、最終的に１／１６の減速比を得られるようにされている。したがって、回転子１６の回転数が例えば７０００ｒｐｍであるとすれば、キャリア２４ｂからの回転出力における回転数は４３７．５ｒｐｍとなる。
【００２５】
第２減速機２２ｂのキャリア２４ｂには、送りねじ構造用のナットである送りねじナット２７が固定的に組みつけられている。この送りねじナット２７は、直動軸３、つまり送りねじ軸３に螺合するようにされている。これにより送りねじ構造が形成され、第１減速機２２ａと第２減速機２２ｂを介して伝えられる回転子１６の回転力で送りねじナット２７が回転し、この送りねじナット２７の回転により直動軸３が進退動を行うことになる。このような直動軸３の進退動速度は、上述のような回転条件と減速条件の場合であれば、例えば１０ｍｍ／秒程度となる。
【００２６】
以上のような送りねじ構造にあっては、送りねじナット２７と第２減速機２２ｂのキャリア２４ｂにスラスト荷重が負荷されることになる。そこでスラスト軸受２８で送りねじナット２７と第２減速機２２ｂを支持するようにしてある。また以上のような送りねじ構造にあっては、送りねじナット２７の回転に連れて直動軸３が回転するのを確実に防げるようにするのが好ましく、それには、例えば直動軸３にキー溝（図示を省略）を設け、そのキー溝に係合するキー（図示を省略）を通し孔１４の内周面に設ける、といったキー構造などを用いることができる。
【００２７】
直動モータ２ｂと直動モータ２ｃの構造は、直動軸３の径サイズの違い（直動軸３ａ→直動軸３ｂ→直動軸３ｃの順で径が細くなる）と直動軸３の長さサイズの違い（直動軸３ａ→直動軸３ｂ→直動軸３ｃの順で長くなる）、それに直動軸３が中空構造であるか否かの違い（直動軸３ａと直動軸３ｂは中空で、直動軸３ｃは中実である）を除いて、基本的には以上のような直動モータ２ａの構造と同一である。
【００２８】
こうした直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃは、上述のように直動軸３ａと直動軸３ｂの中空構造を用いて組み合わされることで、多段直動アクチュエータ１を形成する。そしてその多段直動アクチュエータ１の形成における直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃの組合せにあっては、直動モータ２ａのモータケーシング６の嵌合凸部１１と直動モータ２ｂのモータケーシング６の嵌合凹部１２との嵌合をなさせるとともに、直動モータ２ｂのモータケーシング６の嵌合凸部１１と直動モータ２ｃのモータケーシング６の嵌合凹部１２との嵌合をなさせることで、直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃの組合せにおける一体化の強化が図られている。
【００２９】
以上のような多段直動アクチュエータ１は、図示を省略のコントローラにて直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃを個々に制御することで、直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれの直動軸３ａ、３ｂ、３ｃに同一の軸芯上での進退動（前進動又は後退動）を個々に行わせることができ、またそれらの各進退動を互いに関連させることも可能である。
【実施例２】
【００３０】
図４に、一実施例によるロボットハンドの指機構３１の構成を示す。図４の（ａ）は、指機構３１を横側から見た状態を示し、図４の（ｂ）は、指機構３１を上側から見た状態を示している。図４に見られるように、指機構３１は、指部３２と屈伸用駆動系３３を備えている。なお、指機構３１は、人の手を模すために指部３２や屈伸用駆動系３３を覆う被覆要素なども備えることになるが、それらについては図示を省略している。
【００３１】
指部３２は、３リンク・３関節構造の場合で、リンク３４として第１リンク３４ａ、第２リンク３４ｂ、及び第３リンク３４ｃを有し、また関節部３５として第１関節部３５ａ、第２関節部３５ｂ、及び第３関節部３５ｃを有する。そして第１リンク３４ａは、基端部が第１関節部３５ａで第２リンク３４ｂの先端部に回動可能に連結され、第２リンク３４ｂは、先端部が第１関節部３５ａで第１リンク３４ａの基端部に回動可能に連結されるとともに、基端部が第２関節部３５ｂで第３リンク３４ｃの先端部に回動可能に連結され、第３リンク３４ｃは、先端部が第２関節部３５ｂで第２リンク３４ｂの基端部に回動可能に連結されるとともに、基端部が第３関節部３５ｃで掌部３９に回動可能に連結されている。また第１〜第３の各関節部３５ａ、３５ｂ、３５ｃには、例えばトーションばねなどが用いられる回動付勢ばね３６が組み込まれている（ただし、図４の（ｂ）では回動付勢ばね３６の図示を省略してある）。
【００３２】
屈伸用駆動系３３は、屈伸用アクチュエータとして実施例１における多段直動アクチュエータ１を備えるとともに、多段直動アクチュエータ１の駆動力を第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃに伝える連結ワイヤ３７（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ）を備え（ただし、図４の（ｂ）では連結ワイヤ３７ａと連結ワイヤ３７ｂの図示を省略してある）、さらに第２関節部３５ｂと第３関節部３５ｃのそれぞれに組み込まれ、連結ワイヤ３７ｃや連結ワイヤ３７ｂのガイドに機能するガイドローラ３８を備えている。
【００３３】
多段直動アクチュエータ１は、掌部３９に組み込まれ、３段目直動モータ２ｃの直動軸３ｃが連結ワイヤ３７ｃを介して第１リンク３４ａの基端部に連結され、２段目直動モータ２ｂの直動軸３ｂが連結ワイヤ３７ｂを介して第２リンク３４ｂの基端部に連結され、１段目直動モータ２ａの直動軸３ａが連結ワイヤ３７ａを介して第３リンク３４ｃの基端部に連結されている。このため第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、多段直動アクチュエータ１における直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれの直動軸３ａ、３ｂ、３ｃの進退動に応じた角度による回動を関節部３５でなすことができる。より具体的にいうと、第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、指部３２が屈曲状態となる回動方向（矢印Ｂ方向）に回動付勢ばね３６にて付勢されており、直動軸３が前進動を行うと、それに連れて回動付勢ばね３６の付勢力で矢印Ｂ方向に回動し、一方、直動軸３が後退動を行うと、それに引っ張られることで回動付勢ばね３６の付勢力に抗して指部３２が伸展状態となる回動方向（矢印ｃ方向）に回動する。したがって、多段直動アクチュエータ１における直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃの個別制御による直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれの直動軸３ａ、３ｂ、３ｃの個別的な進退動により、第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃをそれぞれに必要な角度で回動させることができ、これにより指部３２を所望の状態に屈伸させることができる。こうした指部３２の屈伸では、上述のような直動軸３の進退動速度条件にあって、例えば５ｋｇを超える把持力を実現することが可能であり、したがって人の手に近い機能性を実現する上で求められる屈曲力や伸展力に応えることができる。
【００３４】
以上のような指機構３１では、屈伸用アクチュエータとして多段直動アクチュエータ１を用いることにより、３リンク・３関節構造でありながら、屈伸用アクチュエータを１台で済ませることができ、これによりその屈伸用駆動系３３の大幅な簡素化を図ることができる。また、多段直動アクチュエータ１を用いることは、多段直動アクチュエータ１の各直動軸３ａ、３ｂ、３ｃを単純な連結ワイヤ３７で第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃに連結させるだけで済み、このことも屈伸用駆動系３３の簡素化に寄与している。
【００３５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば上記形態では、多段直動アクチュエータを３段組合せの場合としていたが、これに限られず、２段組合せや４段以上の組合せとすることも可能である。また本発明による多段直動アクチュエータは、ロボットハンドにおける指機構の屈伸用アクチュエータとして特に有用であるが、必ずしもそれに限られず、例えば図５に示すような用い方も好ましい例の一つである。すなわち、ルーバ４１における各羽板４２の開閉用アクチュエータとして多段直動アクチュエータ４３（これは基本的には実施例１における多段直動アクチュエータ１と同様である）を用いる場合である。このような使い方にあっては、羽板４２を適宜にグループ分けし、多段直動アクチュエータ１における多段的な直動性を活用することで、そのグループごとに異なる開度を与えることが容易に可能となり、ルーバ４１の機能性を高めることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１ 多段直動アクチュエータ
２ 直動モータ
２ａ １段目直動モータ
２ｂ ２段目直動モータ
２ｃ ３段目直動モータ
３ 直動軸
５ 軸腔
１６ 回転子
１７ 回転子出力軸
１９ 軸腔
２７ 送りねじナット
３１ 指機構
３４ リンク
３４ａ 第１リンク
３４ｂ 第２リンク
３４ｃ 第３リンク
３５ 関節部
３５ａ 第１関節部
３５ｂ 第２関節部
３５ｃ 第３関節部
３７ 連結ワイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段的な直動を可能とし、ロボットハンドにおける指機構の屈伸駆動用として好適な多段直動アクチュエータ及びそれを用いたロボットハンドの指機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットハンドの一つとして、人型のロボットハンドがある。人型のロボットハンドは、人の手にできるだけ似せるようにしたロボットハンドであり、人の指におけるのと同様な屈伸（屈曲や伸展）を可能とする指機構が人の手における指に対応させるなどして複数設けられるのが一般的である。代表的な例によるロボットハンドの指機構は、人の指における指骨に対応する要素として複数のリンクを有するとともに、人の指における関節に対応する要素として複数の関節部を有する。そして各リンクは、各関節部で回動可能に連結されるとともに、屈伸用のアクチュエータからの駆動力により各関節部での回動を行えるようにされ、それにより指機構の屈伸をなせるようにされている（例えば特許文献１〜５）。
【０００３】
以上のような人型のロボットハンドに望まれることの一つは、人の手に近い機能性を実現しつつ、全体をできるだけコンパクトにすることであるが、それについては指機構の屈伸用駆動系が大きな比重を占める。つまり、人型ロボットハンドのコンパクト化には指機構の屈伸用駆動系の簡素化が望まれるということである。
【０００４】
指機構の屈伸用駆動系としては、特許文献１や特許文献２に見られる例のように、屈伸用のアクチュエータであるモータの回転駆動力をワイヤとプーリで伝えて関節部でのリンクの回動動作を行わせる方式（仮にワイヤ・プーリ方式と呼ぶ）が代表的な一つとして知られ、また特許文献３〜特許文献５に見られる例のように、関節部に組み込んだ屈伸用のアクチュエータの駆動力を直結的に作用させて関節部でのリンクの回動動作を行わせる方式（仮に直結方式と呼ぶ）が他の代表的な一つとして知られている。
【０００５】
このようなワイヤ・プーリ方式や直結方式には、人型ロボットハンドのコンパクト化の上で限界がある。すなわちワイヤ・プーリ方式は、人の手に近い機能性を実現する上で求められる屈曲力や伸展力を得るのに屈伸用駆動系が複雑になるのを避けられず、屈伸用駆動系の簡素化に限界がある。一方、直結方式は、人の手に近い機能性を実現する上で求められる屈曲力や伸展力を可能とする駆動力のアクチュエータを関節部ごとに組み込む必要があり、やはり屈伸用駆動系の簡素化に限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８４８９号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６２２４号公報
【特許文献３】特開２００３−１１７８７３号公報
【特許文献４】特開２００８−１４９４４８号公報
【特許文献５】特開２００９−１６６１５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、人型ロボットハンドのコンパクト化には指機構の屈伸用駆動系の簡素化が求められるが、従来ではこれに十分応えることができていない。本発明は、このような従来のロボットハンドをめぐる事情を背景になされたものであり、指機構の屈伸用駆動系の簡素化を可能とするようなアクチュエータの提供を課題とし、またそのようなアクチュエータを用いたロボットハンドの指機構の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ロボットハンドの指機構に屈伸をなさせるには、関節部で回動可能に連結された複数のリンクのそれぞれに回動を行わせる必要がある。つまり指機構の屈伸のためには、例えばリンクが３つで関節部が３つである３リンク・３関節構造の場合であれば、３つのリンクのそれぞれに関節部での回動を行わせることになる。
【０００９】
このような指機構の屈伸のための駆動系の簡素化を図るには、直線的な進退動を行う直動軸（直動出力軸）を有した直動アクチュエータを屈伸用アクチュエータとして用い、その直動駆動力で各リンクに回動力を加える方式とするのが有効である。またそのような直動アクチュエータを多段的にする、つまり複数の直動軸を有し、それらの直動軸が同一の軸芯上で個々に進退動をなす、といった多段的な直動をなさせるようにすることで、さらに指機構の屈伸駆動系の簡素化を図ることが可能となる。
【００１０】
本発明では、以上のような考え方に基づいて上記課題を解決する。具体的には、上記課題を解決するための第１の発明によるアクチュエータは、進退動を行う直動軸を有した直動モータをｎ個組み合わせて形成される多段直動アクチュエータであって、少なくともｎ−１段目までの前記直動モータそれぞれの前記直動軸が軸芯方向に貫通する軸腔を有する中空構造に形成され、そして隣接前段の前記直動モータの前記直動軸の前記軸腔に対し隣接後段の前記直動モータの前記直動軸が挿通するように、前記各直動モータを組み合わせることで、前記各直動モータそれぞれの前記直動軸が同一の軸芯上で個々に進退動をなせるようにされていることを特徴としている。
【００１１】
第２の発明では、上記第１の発明において、前記直動モータは、送りねじ構造により前記直動軸が進退動を行うようにされ、そのために回転子の出力軸が軸芯方向に貫通する軸腔を有する中空構造に形成されるとともに、前記出力軸に減速機を介して送りねじ構造用のナットが連結され、さらに前記直動軸が前記ナットに螺合する送りねじ構造用のねじ軸となるように形成され、そして前記回転子により前記減速機を介して前記ナットが行う回転動により前記直動軸が前記出力軸の前記軸腔を貫通する状態で進退動を行うようにされていることを特徴としている。
【００１２】
このように送りねじ構造で直動軸に進退動を行わせるようにし、しかも回転子の回転出力を減速機で減速させる構成とすることにより、進退動力を大きなものとすることができる。このため、ロボットハンドの指機構の屈伸駆動系に用いた場合、リンクに対する回動力として大きなものが得られ、屈伸駆動系の簡素化を図りつつ、人の手に近い機能性を実現する上で求められる指機構の屈曲力や伸展力を得ることが可能となる。
【００１３】
また本発明では上記課題を解決するために、関節部を介して回動可能に連結された複数のリンクを有し、屈伸用アクチュエータにより前記各リンクに回動を行わせることで屈伸をなせるようにされたロボットハンドの指機構について、前記屈伸用アクチュエータとして上記第１の発明又は第２の発明による多段直動アクチュエータが用いられ、前記各直動モータそれぞれの前記直動軸が同一の軸芯上で個々になす進退動により、前記複数のリンクそれぞれの回動をなさせるようにされていることを特徴としている。
【００１４】
このようなロボットハンドの指機構では、屈伸用アクチュエータとして多段直動アクチュエータを用いることで、上述のように屈伸駆動系の簡素化を図ることができ、これによりロボットハンドの全体的なコンパクト化が可能となる。
【００１５】
第４の発明では、上記第３の発明において、前記リンクとして第１リンク、第２リンク、及び第３リンクを有するとともに、前記関節部として第１関節部、第２関節部、及び第３関節部を有し、また前記多直動アクチュエータは、前記直動モータとして１段目直動モータ、２段目直動モータ、及び３段目直動モータを有し、そして前記第１リンクは、基端部が前記３段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されるとともに、当該基端部が前記第１関節部で前記第２リンクの先端部に連結され、前記第２リンクは、基端部が前記２段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されるとともに、当該基端部が前記第２関節部で前記第３リンクの先端部に連結され、前記第３リンクは、基端部が前記３段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されていることを特徴としている。
【００１６】
このように各直動軸による直動駆動力をワイヤで各リンクに伝える構造とすることにより、屈伸駆動系の簡素化をより一層進めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような本発明によれば、指機構の屈伸用駆動系の大幅な簡素化を可能とする多段直動アクチュエータが実現され、また全体的によりコンパクトなロボットハンドの指機構を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施例による多段直動アクチュエータの構成を示す図である。
【図２】多段直動アクチュエータにおける各直動軸の関係を拡大して示す図である。
【図３】直動モータの縦断面による内部構造を簡略化して示す図である。
【図４】一実施例によるロボットハンドの指機構の構成を示す図である。
【図５】ルーバに多段直動アクチュエータを用いる場合の構成例を模式化して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１９】
図１に、一実施例による多段直動アクチュエータ１の構成を示す。図１の（ａ）は、多段直動アクチュエータ１を縦側面側から見た状態を示し、図１の（ｂ）は、多段直動アクチュエータ１の縦断面による内部構造を簡略化して示している。図１に見られるように、多段直動アクチュエータ１は、直動モータ２をｎ個組み合わせて形成されている。図の例ではｎ＝３であり、直動モータ２として１段目直動モータ２ａ、２段目直動モータ２ｂ、及び３段目直動モータ２ｃを組み合わせた３段組合せの場合となっている。
【００２０】
直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ直動軸３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を有し、この直動軸３に送りねじ構造により矢印Ａのような進退動を行わせることができるようにされている。そのために直動軸３は、外周にねじ溝４が形成され、送りねじ構造用のねじ軸となるようにされている。また直動軸３ａと直動軸３ｂは、軸芯方向に貫通する軸腔５（図２、図３）を有する中空構造に形成され、直動軸３ｃは、中実に形成されている。
【００２１】
以上のような直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃは、直動軸３ａと直動軸３ｂの中空構造を用いることで、それぞれの直動軸３ａ、３ｂ、３ｃが同一の軸芯上で個々に進退動をなせるように組み合わされている。具体的には、図２に各直動軸３の関係を拡大して示すように、直動モータ２ａの直動軸３ａの軸腔５に直動モータ２ｂの直動軸３ｂが摺接的に挿通し、また直動モータ２ｂの直動軸３ｂの軸腔５に直動モータ２ｃの直動軸３ｃが摺接的に挿通するように組み合わされている。このような直動モータ２の組合せは、一般化すると、隣接前段の直動モータ２の直動軸３の軸腔５に対し隣接後段の直動モータ２の直動軸３が挿通するようにする組合せであるといえる。ここで、直動モータ２ｃの直動軸３ｃを中実に形成するのは、直動モータ２ｃが３段組合せにおける最終段となることから、その直動軸３ｃを中空にする必要がないからである。このことは、一般化していうと、直動モータをｎ個組み合わせるについては、ｎ−１段目までの直動モータそれぞれの直動軸を中空構造にすれば足りるということである。
【００２２】
図３に、１段目直動モータ２ａの縦断面による内部構造を簡略化して示す。図３に見られるように、直動モータ２ａは、モータケーシング６を備え、その内部にモータ部７と減速部８が設けられている。モータケーシング６は、円筒状に形成され、後部に嵌合凸部１１が設けられるとともに、先端部に嵌合凹部１２が設けられている。嵌合凸部１１は、モータケーシング６の外径よりモータケーシング６の厚み程度小さな径の短円筒状に形成され、一方、後部嵌合凹部１２は、開放状態にされたモータケーシング６の先端部から嵌合凸部１１の突出程度で引っ込んだ位置に閉止壁１３を設けることで形成されており、その閉止壁１３に直動軸３（直動軸３ａ）を通すための通し孔１４が設けられている。
【００２３】
モータ部７は、固定子１５と回転子１６を有する。回転子１６は、回転子出力軸１７が一体回転可能に組み付けられ、この回転子出力軸１７を介してラジアル軸受け１８により回転可能に支持されている。回転子出力軸１７は、軸芯方向に貫通する軸腔１９を有する中空構造に形成され、その軸腔１９の径は軸腔１９に直動軸３が摺接する程度とされている。そしてこの回転子出力軸１７に対し、軸腔１９を摺接的に貫通することで軸腔１９に支持された状態で進退動を行えるように直動軸３が組み合わされている。また回転子出力軸１７は、その先端部に太陽歯車部２１が形成されており、この太陽歯車部２１が減速部８に臨むようにされている。
【００２４】
減速部８は、減速機２２、具体的には第１減速機２２ａと第２減速機２２ｂを組み込んで形成され、２段減速をなせるようにされている。第１と第２の各減速機２２ａ、２２ｂには遊星歯車機構が用いられている。より具体的にいうと、第１減速機２２ａは、内周面に内歯車（図示を省略）が形成された減速機ケーシング２３ａの内部にキャリア２４ａとこれに組み付けられた複数の遊星歯車２５ａを設けた構成とされており、各遊星歯車２５ａが回転子出力軸１７の太陽歯車部２１と減速機ケーシング２３ａの内歯車のそれぞれ噛合するようにされている。一方、第２減速機２２ｂは、同じく内周面に内歯車（図示を省略）が形成された減速機ケーシング２３ｂの内部にキャリア２４ｂとこれに組み付けられた複数の遊星歯車２５ｂを設けた構成とされており、各遊星歯車２５ｂがキャリア２４ａに固定の太陽歯車２６と減速機ケーシング２３ｂの内歯車のそれぞれに噛合するようにされている。これら第１と第２の各減速機２２ａ、２２ｂは、それぞれ減速比が例えば１／４とされ、最終的に１／１６の減速比を得られるようにされている。したがって、回転子１６の回転数が例えば７０００ｒｐｍであるとすれば、キャリア２４ｂからの回転出力における回転数は４３７．５ｒｐｍとなる。
【００２５】
第２減速機２２ｂのキャリア２４ｂには、送りねじ構造用のナットである送りねじナット２７が固定的に組みつけられている。この送りねじナット２７は、直動軸３、つまり送りねじ軸３に螺合するようにされている。これにより送りねじ構造が形成され、第１減速機２２ａと第２減速機２２ｂを介して伝えられる回転子１６の回転力で送りねじナット２７が回転し、この送りねじナット２７の回転により直動軸３が進退動を行うことになる。このような直動軸３の進退動速度は、上述のような回転条件と減速条件の場合であれば、例えば１０ｍｍ／秒程度となる。
【００２６】
以上のような送りねじ構造にあっては、送りねじナット２７と第２減速機２２ｂのキャリア２４ｂにスラスト荷重が負荷されることになる。そこでスラスト軸受２８で送りねじナット２７と第２減速機２２ｂを支持するようにしてある。また以上のような送りねじ構造にあっては、送りねじナット２７の回転に連れて直動軸３が回転するのを確実に防げるようにするのが好ましく、それには、例えば直動軸３にキー溝（図示を省略）を設け、そのキー溝に係合するキー（図示を省略）を通し孔１４の内周面に設ける、といったキー構造などを用いることができる。
【００２７】
直動モータ２ｂと直動モータ２ｃの構造は、直動軸３の径サイズの違い（直動軸３ａ→直動軸３ｂ→直動軸３ｃの順で径が細くなる）と直動軸３の長さサイズの違い（直動軸３ａ→直動軸３ｂ→直動軸３ｃの順で長くなる）、それに直動軸３が中空構造であるか否かの違い（直動軸３ａと直動軸３ｂは中空で、直動軸３ｃは中実である）を除いて、基本的には以上のような直動モータ２ａの構造と同一である。
【００２８】
こうした直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃは、上述のように直動軸３ａと直動軸３ｂの中空構造を用いて組み合わされることで、多段直動アクチュエータ１を形成する。そしてその多段直動アクチュエータ１の形成における直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃの組合せにあっては、直動モータ２ａのモータケーシング６の嵌合凸部１１と直動モータ２ｂのモータケーシング６の嵌合凹部１２との嵌合をなさせるとともに、直動モータ２ｂのモータケーシング６の嵌合凸部１１と直動モータ２ｃのモータケーシング６の嵌合凹部１２との嵌合をなさせることで、直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃの組合せにおける一体化の強化が図られている。
【００２９】
以上のような多段直動アクチュエータ１は、図示を省略のコントローラにて直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃを個々に制御することで、直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれの直動軸３ａ、３ｂ、３ｃに同一の軸芯上での進退動（前進動又は後退動）を個々に行わせることができ、またそれらの各進退動を互いに関連させることも可能である。
【実施例２】
【００３０】
図４に、一実施例によるロボットハンドの指機構３１の構成を示す。図４の（ａ）は、指機構３１を横側から見た状態を示し、図４の（ｂ）は、指機構３１を上側から見た状態を示している。図４に見られるように、指機構３１は、指部３２と屈伸用駆動系３３を備えている。なお、指機構３１は、人の手を模すために指部３２や屈伸用駆動系３３を覆う被覆要素なども備えることになるが、それらについては図示を省略している。
【００３１】
指部３２は、３リンク・３関節構造の場合で、リンク３４として第１リンク３４ａ、第２リンク３４ｂ、及び第３リンク３４ｃを有し、また関節部３５として第１関節部３５ａ、第２関節部３５ｂ、及び第３関節部３５ｃを有する。そして第１リンク３４ａは、基端部が第１関節部３５ａで第２リンク３４ｂの先端部に回動可能に連結され、第２リンク３４ｂは、先端部が第１関節部３５ａで第１リンク３４ａの基端部に回動可能に連結されるとともに、基端部が第２関節部３５ｂで第３リンク３４ｃの先端部に回動可能に連結され、第３リンク３４ｃは、先端部が第２関節部３５ｂで第２リンク３４ｂの基端部に回動可能に連結されるとともに、基端部が第３関節部３５ｃで掌部３９に回動可能に連結されている。また第１〜第３の各関節部３５ａ、３５ｂ、３５ｃには、例えばトーションばねなどが用いられる回動付勢ばね３６が組み込まれている（ただし、図４の（ｂ）では回動付勢ばね３６の図示を省略してある）。
【００３２】
屈伸用駆動系３３は、屈伸用アクチュエータとして実施例１における多段直動アクチュエータ１を備えるとともに、多段直動アクチュエータ１の駆動力を第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃに伝える連結ワイヤ３７（３７ａ、３７ｂ、３７ｃ）を備え（ただし、図４の（ｂ）では連結ワイヤ３７ａと連結ワイヤ３７ｂの図示を省略してある）、さらに第２関節部３５ｂと第３関節部３５ｃのそれぞれに組み込まれ、連結ワイヤ３７ｃや連結ワイヤ３７ｂのガイドに機能するガイドローラ３８を備えている。
【００３３】
多段直動アクチュエータ１は、掌部３９に組み込まれ、３段目直動モータ２ｃの直動軸３ｃが連結ワイヤ３７ｃを介して第１リンク３４ａの基端部に連結され、２段目直動モータ２ｂの直動軸３ｂが連結ワイヤ３７ｂを介して第２リンク３４ｂの基端部に連結され、１段目直動モータ２ａの直動軸３ａが連結ワイヤ３７ａを介して第３リンク３４ｃの基端部に連結されている。このため第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、多段直動アクチュエータ１における直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれの直動軸３ａ、３ｂ、３ｃの進退動に応じた角度による回動を関節部３５でなすことができる。より具体的にいうと、第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃは、指部３２が屈曲状態となる回動方向（矢印Ｂ方向）に回動付勢ばね３６にて付勢されており、直動軸３が前進動を行うと、それに連れて回動付勢ばね３６の付勢力で矢印Ｂ方向に回動し、一方、直動軸３が後退動を行うと、それに引っ張られることで回動付勢ばね３６の付勢力に抗して指部３２が伸展状態となる回動方向（矢印ｃ方向）に回動する。したがって、多段直動アクチュエータ１における直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃの個別制御による直動モータ２ａ、２ｂ、２ｃそれぞれの直動軸３ａ、３ｂ、３ｃの個別的な進退動により、第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃをそれぞれに必要な角度で回動させることができ、これにより指部３２を所望の状態に屈伸させることができる。こうした指部３２の屈伸では、上述のような直動軸３の進退動速度条件にあって、例えば５ｋｇを超える把持力を実現することが可能であり、したがって人の手に近い機能性を実現する上で求められる屈曲力や伸展力に応えることができる。
【００３４】
以上のような指機構３１では、屈伸用アクチュエータとして多段直動アクチュエータ１を用いることにより、３リンク・３関節構造でありながら、屈伸用アクチュエータを１台で済ませることができ、これによりその屈伸用駆動系３３の大幅な簡素化を図ることができる。また、多段直動アクチュエータ１を用いることは、多段直動アクチュエータ１の各直動軸３ａ、３ｂ、３ｃを単純な連結ワイヤ３７で第１〜第３の各リンク３４ａ、３４ｂ、３４ｃに連結させるだけで済み、このことも屈伸用駆動系３３の簡素化に寄与している。
【００３５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば上記形態では、多段直動アクチュエータを３段組合せの場合としていたが、これに限られず、２段組合せや４段以上の組合せとすることも可能である。また本発明による多段直動アクチュエータは、ロボットハンドにおける指機構の屈伸用アクチュエータとして特に有用であるが、必ずしもそれに限られず、例えば図５に示すような用い方も好ましい例の一つである。すなわち、ルーバ４１における各羽板４２の開閉用アクチュエータとして多段直動アクチュエータ４３（これは基本的には実施例１における多段直動アクチュエータ１と同様である）を用いる場合である。このような使い方にあっては、羽板４２を適宜にグループ分けし、多段直動アクチュエータ１における多段的な直動性を活用することで、そのグループごとに異なる開度を与えることが容易に可能となり、ルーバ４１の機能性を高めることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１ 多段直動アクチュエータ
２ 直動モータ
２ａ １段目直動モータ
２ｂ ２段目直動モータ
２ｃ ３段目直動モータ
３ 直動軸
５ 軸腔
１６ 回転子
１７ 回転子出力軸
１９ 軸腔
２７ 送りねじナット
３１ 指機構
３４ リンク
３４ａ 第１リンク
３４ｂ 第２リンク
３４ｃ 第３リンク
３５ 関節部
３５ａ 第１関節部
３５ｂ 第２関節部
３５ｃ 第３関節部
３７ 連結ワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
進退動を行う直動軸を有した直動モータをｎ個組み合わせて形成される多段直動アクチュエータであって、
少なくともｎ−１段目までの前記直動モータそれぞれの前記直動軸が軸芯方向に貫通する軸腔を有する中空構造に形成され、そして隣接前段の前記直動モータの前記直動軸の前記軸腔に対し隣接後段の前記直動モータの前記直動軸が挿通するように、前記各直動モータを組み合わせることで、前記各直動モータそれぞれの前記直動軸が同一の軸芯上で個々に進退動をなせるようにされていることを特徴とする多段直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記直動モータは、送りねじ構造により前記直動軸が進退動を行うようにされ、そのために回転子の出力軸が軸芯方向に貫通する軸腔を有する中空構造に形成されるとともに、前記出力軸に減速機を介して送りねじ構造用のナットが連結され、さらに前記直動軸が前記ナットに螺合する送りねじ構造用のねじ軸となるように形成され、そして前記回転子により前記減速機を介して前記ナットが行う回転動により前記直動軸が前記出力軸の前記軸腔を貫通する状態で進退動を行うようにされていることを特徴とする請求項１に記載の多段直動アクチュエータ。
【請求項３】
関節部を介して回動可能に連結された複数のリンクを有し、屈伸用アクチュエータにより前記各リンクに回動を行わせることで屈伸をなせるようにされたロボットハンドの指機構であって、
前記屈伸用アクチュエータとして請求項１又は請求項２に記載の多段直動アクチュエータが用いられ、前記各直動モータそれぞれの前記直動軸が同一の軸芯上で個々になす進退動により、前記複数のリンクそれぞれの回動をなさせるようにされていることを特徴とするロボットハンドの指機構。
【請求項４】
前記リンクとして第１リンク、第２リンク、及び第３リンクを有するとともに、前記関節部として第１関節部、第２関節部、及び第３関節部を有し、また前記多直動アクチュエータは、前記直動モータとして１段目直動モータ、２段目直動モータ、及び３段目直動モータを有し、そして前記第１リンクは、基端部が前記３段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されるとともに、当該基端部が前記第１関節部で前記第２リンクの先端部に連結され、前記第２リンクは、基端部が前記２段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されるとともに、当該基端部が前記第２関節部で前記第３リンクの先端部に連結され、前記第３リンクは、基端部が前記３段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されていることを特徴とする請求項３に記載のロボットハンドの指機構。
【請求項１】
進退動を行う直動軸を有した直動モータをｎ個組み合わせて形成される多段直動アクチュエータであって、
少なくともｎ−１段目までの前記直動モータそれぞれの前記直動軸が軸芯方向に貫通する軸腔を有する中空構造に形成され、そして隣接前段の前記直動モータの前記直動軸の前記軸腔に対し隣接後段の前記直動モータの前記直動軸が挿通するように、前記各直動モータを組み合わせることで、前記各直動モータそれぞれの前記直動軸が同一の軸芯上で個々に進退動をなせるようにされていることを特徴とする多段直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記直動モータは、送りねじ構造により前記直動軸が進退動を行うようにされ、そのために回転子の出力軸が軸芯方向に貫通する軸腔を有する中空構造に形成されるとともに、前記出力軸に減速機を介して送りねじ構造用のナットが連結され、さらに前記直動軸が前記ナットに螺合する送りねじ構造用のねじ軸となるように形成され、そして前記回転子により前記減速機を介して前記ナットが行う回転動により前記直動軸が前記出力軸の前記軸腔を貫通する状態で進退動を行うようにされていることを特徴とする請求項１に記載の多段直動アクチュエータ。
【請求項３】
関節部を介して回動可能に連結された複数のリンクを有し、屈伸用アクチュエータにより前記各リンクに回動を行わせることで屈伸をなせるようにされたロボットハンドの指機構であって、
前記屈伸用アクチュエータとして請求項１又は請求項２に記載の多段直動アクチュエータが用いられ、前記各直動モータそれぞれの前記直動軸が同一の軸芯上で個々になす進退動により、前記複数のリンクそれぞれの回動をなさせるようにされていることを特徴とするロボットハンドの指機構。
【請求項４】
前記リンクとして第１リンク、第２リンク、及び第３リンクを有するとともに、前記関節部として第１関節部、第２関節部、及び第３関節部を有し、また前記多直動アクチュエータは、前記直動モータとして１段目直動モータ、２段目直動モータ、及び３段目直動モータを有し、そして前記第１リンクは、基端部が前記３段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されるとともに、当該基端部が前記第１関節部で前記第２リンクの先端部に連結され、前記第２リンクは、基端部が前記２段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されるとともに、当該基端部が前記第２関節部で前記第３リンクの先端部に連結され、前記第３リンクは、基端部が前記３段目直動モータの前記直動軸に連結ワイヤを介して連結されていることを特徴とする請求項３に記載のロボットハンドの指機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１６７８４（Ｐ２０１２−１６７８４Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５５８５８（Ｐ２０１０−１５５８５８）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５１０１８９４５５）東和パーツ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５１０１８９４５５）東和パーツ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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