關(guān)節(jié)機構(gòu)、手指以及手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種關(guān)節(jié)機構(gòu)、手指以及手。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為假手、機械手(將兩者統(tǒng)稱為“手”)的關(guān)節(jié)機構(gòu)，開發(fā)有進行與人類的指關(guān)節(jié)的動作大致相同的動作的關(guān)節(jié)機構(gòu)。作為這種關(guān)節(jié)機構(gòu)，以往，存在例如將多個指部(相當于一根手指的各骨。連桿構(gòu)件)連結(jié)為彼此能夠旋轉(zhuǎn)，通過驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動連結(jié)在一起的各指部而使各指部分別旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度的結(jié)構(gòu)等(例如參照專利文獻1、2、3、4)。作為驅(qū)動機構(gòu)使用了線性致動器、馬達、液壓致動器等。
[0003]另一方面，在人類的手抓握物體時，使多根手指分別彎折成不同形狀，各手指以大致相同的壓力與物體的表面接觸。并且，在想要通過上述以往的關(guān)節(jié)機構(gòu)實現(xiàn)這樣的動作的情況下，為了獨立地驅(qū)動各手指以使該各手指分別彎曲成不同角度，需要針對各手指設(shè)置驅(qū)動機構(gòu)(例如參照專利文獻I)、或?qū)⒁粋€驅(qū)動機構(gòu)的力分散至多根手指(例如參照專利文獻2) ο
[0004]在先技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2011-104752號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2001-277175號公報
[0008]專利文獻3:國際公開第2008-26574號公報
[0009]專利文獻4:日本特開平8-126984號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]然而，在針對各手指設(shè)置驅(qū)動機構(gòu)的情況下，驅(qū)動機構(gòu)的數(shù)量變多，因此無法實現(xiàn)關(guān)節(jié)機構(gòu)以及使用該關(guān)節(jié)機構(gòu)的手的小型化、并且還阻礙低成本化、輕型化。
[0012]另一方面，在將一個驅(qū)動機構(gòu)的力分散至多個手指的情況下，不得不使用由帶輪、齒輪、差動齒輪等構(gòu)成的復(fù)雜的動力分散機構(gòu)，在該情況下，也無法實現(xiàn)關(guān)節(jié)機構(gòu)以及使用該關(guān)節(jié)機構(gòu)的手的小型化、并且還阻礙低成本化、輕型化。
[0013]另一方面，在專利文獻3的關(guān)節(jié)機構(gòu)(參照圖10?圖13)中，構(gòu)成一根手指的三個指部內(nèi)的中間的指部(中間構(gòu)件)與前端側(cè)的指部(前端構(gòu)件)均由板材構(gòu)成，且形成為彎折成朝向內(nèi)側(cè)(手掌側(cè))開口的U字狀的形狀。因此U字的中央的底面部朝向外側(cè)(手背側(cè))，無法將該底面部作為與把持對象物的抵接面而發(fā)揮功能，產(chǎn)生安裝其他成為抵接面的部件的需要，存在部件數(shù)量增多，結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜化，并且重量也變重的可能性。另夕卜，在將根部側(cè)的指部(基端構(gòu)件)與中間的指部(中間構(gòu)件)之間連結(jié)成旋轉(zhuǎn)自如的連接部(第一鉸接部)的下方(內(nèi)側(cè)、手掌側(cè))，設(shè)置有將驅(qū)動構(gòu)件(第一連桿構(gòu)件)與中間的指部(中間構(gòu)件)之間連結(jié)成旋轉(zhuǎn)自如的連接部(第二支軸部)，因此還存在指部的高度尺寸變大，無法實現(xiàn)關(guān)節(jié)機構(gòu)的高度尺寸的薄型化的問題。
[0014]并且，在專利文獻4的關(guān)節(jié)機構(gòu)中，三個指部(連桿)均由板材構(gòu)成，且形成為彎折成朝向外側(cè)(手背側(cè))開口的U字狀的形狀，因此能夠?qū)字的中央的底面部作為與把持對象物的抵接面而發(fā)揮功能。但是，由于在各指部的外側(cè)分別設(shè)置有流體壓力致動器，因此不僅指部的高度尺寸變大，無法實現(xiàn)關(guān)節(jié)機構(gòu)的高度尺寸的薄型化，并且還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜部件數(shù)量變多且重量變重的問題。
[0015]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供能夠根據(jù)所把持的物體的形狀而將多根手指分別彎折成不同形狀，同時實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、低成本化、輕型化的關(guān)節(jié)機構(gòu)以及手。
[0016]另外，本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)高度尺寸的薄型化并且能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡單化的關(guān)節(jié)機構(gòu)、手指以及手。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]本申請發(fā)明的關(guān)節(jié)機構(gòu)的特征在于，具備多組由如下結(jié)構(gòu)構(gòu)成的關(guān)節(jié)機構(gòu)，所述關(guān)節(jié)機構(gòu)至少具有:安裝構(gòu)件；第一指部，其通過根部側(cè)的第一連接部以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述安裝構(gòu)件連接；第二指部，其根部側(cè)通過所述第一指部的前端側(cè)的第二連接部以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第一指部連接；第一驅(qū)動部，其前端側(cè)通過所述第二指部的根部側(cè)的第四連接部以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第二指部連接，并且所述第一驅(qū)動部的根部側(cè)與施加驅(qū)動動力的第三連接部連接，通過將所述第三連接部朝向所述第四連接部方向壓出，使第一指部與第二指部以所述第一連接部為中心一體地轉(zhuǎn)動、或在第一指部的轉(zhuǎn)動被阻止時第二指部以第二連接部為中心轉(zhuǎn)動，通過將多組所述關(guān)節(jié)機構(gòu)并列配置，并且設(shè)置將多組所述關(guān)節(jié)機構(gòu)分別具有的第三連接部同時朝向相同方向驅(qū)動相同距離的單一的驅(qū)動機構(gòu)，從而同時驅(qū)動多組所述關(guān)節(jié)機構(gòu)。
[0019]根據(jù)該關(guān)節(jié)機構(gòu)，通過單一的驅(qū)動機構(gòu)同時驅(qū)動并列配置的多組關(guān)節(jié)機構(gòu)，從而能夠根據(jù)所要把持的把持對象物的形狀而容易地使各關(guān)節(jié)機構(gòu)的第一、第二指部的彎曲形狀不同。由此，能夠容易地進行與人的多根手指的動作大致相同的動作。另外，由于只需通過單一的驅(qū)動機構(gòu)將多個關(guān)節(jié)機構(gòu)的第三連接部同時朝向相同方向驅(qū)動相同距離即可，因此結(jié)構(gòu)簡單，另外還能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、低成本化、輕型化。這里，上述“相同方向”是指包括相同直線方向、相同旋轉(zhuǎn)方向等各種方向的含義。
[0020]優(yōu)選所述關(guān)節(jié)機構(gòu)構(gòu)成為，與所述第一驅(qū)動部連結(jié)于第二指部的第四連接部的位置相比，所述第二指部連接于第一指部的第二連接部位于內(nèi)側(cè)。通過這樣構(gòu)成，與驅(qū)動機構(gòu)連結(jié)的第一驅(qū)動部的驅(qū)動力首先傳遞至第二指部，然后向第一指部傳遞，能夠在第一、第二指部上產(chǎn)生以第一、第二連接部為中心的轉(zhuǎn)矩。
[0021]另外，也可以構(gòu)成為，各個所述關(guān)節(jié)機構(gòu)還具有:第三指部，其根部側(cè)通過所述第二指部的前端側(cè)的第五連接部以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第二指部連接；第二驅(qū)動部，其前端側(cè)以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第三指部的根部側(cè)的第七連接部連接，并且所述第二驅(qū)動部的根部側(cè)以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第一驅(qū)動部的前端側(cè)的第六連接部或者所述第一指部的前端側(cè)的第六連接部連接，在所述第二指部相對于所述第一指部轉(zhuǎn)動時，通過所述第二驅(qū)動部使第三指部相對于第二指部轉(zhuǎn)動。
[0022]如果這樣構(gòu)成，能夠與第二指部相對于第一指部的轉(zhuǎn)動連動地，使第三指部相對于第二指部轉(zhuǎn)動、彎曲。
[0023]另外，也可以構(gòu)成為，使所述關(guān)節(jié)機構(gòu)的第一連接部、第二連接部、第三連接部、第四連接部中的至少任一個的位置在各個關(guān)節(jié)機構(gòu)中不同。
[0024]如果這樣構(gòu)成，通過利用單一的驅(qū)動機構(gòu)將多組關(guān)節(jié)機構(gòu)的各個第三連接部同時朝向相同方向驅(qū)動相同距離，即使各關(guān)節(jié)機構(gòu)不與把持對象物接觸，也能夠改變各指部的彎曲狀態(tài)。例如在人的手抓取物體時，一般從小拇指側(cè)起彎折手指，能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)容易地進行這種動作。
[0025]另外，也可以構(gòu)成為，所述驅(qū)動機構(gòu)具有:與多個所述第三連接部連結(jié)并且使這些第三連接部同時前后運動的連結(jié)構(gòu)件、驅(qū)動該連結(jié)構(gòu)件的致動器。
[0026]這樣，如果采用通過連結(jié)構(gòu)件使第三連接部前后運動的結(jié)構(gòu)，則結(jié)構(gòu)簡單，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、低成本化、輕型化。
[0027]另外，也可以應(yīng)用上述關(guān)節(jié)機構(gòu)構(gòu)成手(假手或者機械手)。
[0028]另一方面，本申請發(fā)明的關(guān)節(jié)機構(gòu)的特征在于，所述關(guān)節(jié)機構(gòu)至少具有:安裝構(gòu)件；第一指部，其通過根部側(cè)的第一連接部以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述安裝構(gòu)件連接；第二指部，其根部側(cè)通過所述第一指部的前端側(cè)的第二連接部以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第一指部連接；第一驅(qū)動部，其前端側(cè)通過所述第二指部的根部側(cè)的第四連接部以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第二指部連接，并且所述第一驅(qū)動部的根部側(cè)與施加驅(qū)動動力的第三連接部連接，通過將所述第三連接部朝向所述第四連接部方向壓出，從而同時驅(qū)動第一指部和第二指部使兩者以所述第一連接部為中心一體地轉(zhuǎn)動、或者在第一指部的轉(zhuǎn)動被阻止時第二指部以第二連接部為中心轉(zhuǎn)動，并且所述第一指部和第二指部均配置為，將板材彎折成U字狀且其中央的底面部朝向內(nèi)側(cè)，所述第四連接部設(shè)置于所述第二指部的與第二連接部相比向根部側(cè)突出的部分，且第四連接部至少其一部分進入所述第一指部的外側(cè)的開口部分內(nèi)，并且在使第二指部相對于所述第一指部向內(nèi)側(cè)彎折時，第四連接部從第一指部的開口部分內(nèi)朝向外側(cè)露出。
[0029]根據(jù)該關(guān)節(jié)機構(gòu)，由于將第一指部和第二指部均配置為，將板材彎折成U字狀且其中央的底面部朝向內(nèi)側(cè)，因此能夠直接將這些底面部作為與把持對象物抵接的抵接面而發(fā)揮功能。因此能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡單化、輕型化。另外，在第二指部的與第二連接部相比向根部側(cè)突出的部分設(shè)置有第四連接部，因此第二、第四連接部在高度方向上不重疊，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)連接第一、第二指部的第二連接部附近部分的高度尺寸的薄型化。并且將第一指部的內(nèi)部作為第四連接部的擺動空間的一部分而使用，因此在使第二指部相對于第一指部向內(nèi)側(cè)彎折時，能夠減小第四連接部從第一指部的開口部分內(nèi)向外側(cè)突出的突出量(突出尺寸)。即，無論第一、第二指部間處于何種彎折狀態(tài)(打開、閉合)，均能夠?qū)崿F(xiàn)連接第一、第二指部的第二連接部附近部分的高度尺寸的薄型化。
[0030]優(yōu)選構(gòu)成為，所述關(guān)節(jié)機構(gòu)還具有:第三指部，其根部側(cè)通過所述第二指部的前端側(cè)的第五連接部以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第二指部連接；第二驅(qū)動部，其前端側(cè)以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第三指部的根部側(cè)的第七連接部連接，并且所述第二驅(qū)動部的根部側(cè)以轉(zhuǎn)動自如的方式與所述第一指部的前端側(cè)的第六連接部連接，在所述第二指部相對于所述第一指部轉(zhuǎn)動時，通過所述第二驅(qū)動部使第三指部相對于第二指部轉(zhuǎn)動，并且所述第三指部配置為，將板材彎折成U字狀且其中央的底面部朝向內(nèi)側(cè)，所述第六連接部設(shè)置于所述第一指部的與第二連接部相比向前端側(cè)突出的部分，并且第六連接部插入第六連接部插入凹部，所述第六連接部插入凹部設(shè)置于第二指部的左右兩側(cè)面部的手背側(cè)的邊上，在使第三指部相對于第二指部向內(nèi)側(cè)彎折時，第六連接部從第六連接部插入凹部內(nèi)脫出。
[0031]如上所述，將第三指部配置為，將板材彎折成U字狀且使其中央的底面部朝向內(nèi)偵U，因此將第三指部的底面部與第一、第二指部一起作為與把持對象物抵接的抵接面而發(fā)揮功能。因此能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的簡單化、輕型化。另外，由于在第一指部的與第二連接部相比向前端側(cè)突出的部分設(shè)置有第六連接部，因此第二、第六連接部在高度方向上不重疊，由此，還能夠?qū)崿F(xiàn)連接第一、第二指部的第二連接部附近部分的高度尺寸的薄型化。并且將設(shè)置于第二指部的第六連接部插入凹部配置在第一指部的左右兩側(cè)面部之間，因此能夠減小第六連接部朝向第二指部的外側(cè)突出的突出量(突出尺寸)。即，無論第一、第二指部之間處于何種彎折狀態(tài)(打開、閉合)，均能夠?qū)崿F(xiàn)連接第一、第二指部的第二連接部附近部分的高度尺寸的薄型化。
[0032]另外，本發(fā)明也可以應(yīng)用上述關(guān)節(jié)機構(gòu)構(gòu)成手指，還可以通過具備