JP2005349490A - 多自由度多指ハンド - Google Patents

Abstract

【課題】カメラ側から撮影された画像に対象物を常に映すことができ、かつカメラにより撮影された画像に基づくハンドの制御を容易にすることが可能な多自由度多指ハンドを提供する。
【解決手段】カメラ１１１は、手の平側で、親指Ａの親指フレーム１０２上に支持されて、関節ａ１周りを親指フレーム１０２と共に手の平に対して平行回転する。このため、多自由度多指ハンドが対象物に接近したときでも、各指Ａ〜Ｅと対象物の位置関係を明確に撮影することができ、各指の制御を正確に行なうことができる。
【選択図】図２０

Description

本発明は、複数の指を作動させて、手作業等を行うことが可能な多自由度多指ハンドに関する。

この種の従来の装置としては、カメラによりハンドの周辺を撮影し、撮影された画像に基づいてハンドと対象物の位置関係を把握しつつ、ハンドの制御を行なって、ハンドにより対象物を扱うというものがある。

例えば、特許文献１には、ロボットハンドにおける人間の腕に相当する部位にカメラを配置し、カメラにより撮影された画像に基づいてハンドと対象物の位置関係を把握しつつ、ハンドの制御を行なって、ハンドにより対象物を把持するという技術が開示されてる。
特開２００３−８０４８８号公報

しかしながら、特許文献１の様に人間の腕に相当する部位にカメラを配置した場合は、ハンドが対象物に接近すると、カメラ側から撮影された画像には対象物がハンドに隠されれてしまって映らず、この撮影された画像に基づいてハンドと対象物の位置関係を把握することが困難になり、ハンドの制御が不正確になった。

また、人間の腕に相当する部位にカメラを配置した場合は、カメラから指先までの間に手首の関節が存在し、手首の回転によりカメラと指先の位置関係が大きく変化するので、カメラにより撮影された画像に基づくハンドの制御が困難になるという不都合があった。

そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、カメラ側から撮影された画像に対象物を常に映すことができ、かつカメラにより撮影された画像に基づくハンドの制御を容易にすることが可能な多自由度多指ハンドを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の指を有する手と、各指の作業を撮影する撮影手段とを備える多自由度多指ハンドにおいて、撮影手段を親指の動作に連動する位置に設けている。

また、本発明においては、親指を手の平に対して平行回転させるための軸を有し、撮像手段を該軸に連結している。

更に、本発明においては、親指の付け根の関節を手の平に対して垂直回転させるための軸を有し、撮像手段を該軸に連結している。

一方、本発明は、複数の指を有する手と、各指の作業を撮影する撮影手段とを備える多自由度多指ハンドにおいて、撮影手段を、各指の作業を撮影し得る手の平側の位置に設けている。

本発明の多自由度多指ハンドによれば、撮影手段を親指の動作に連動する位置に設けている。このため、常に、撮影手段により手の平側を撮影することができ、多自由度多指ハンドが対象物に接近したときでも、撮影手段により手の平の内側にある対象物を撮影することができ、撮影された画像に基づいて多自由度多指ハンドの各指と対象物の位置関係を容易に把握することができ、各指の制御を正確に行なうことができる。

また、従来の様に撮影手段から指先までの間に手首の関節が存在せず、このために撮影手段と指先の位置関係が大きく変化することはなく、撮影された画像に基づくハンドの制御が容易になる。

また、本発明によれば、撮像手段を、親指を手の平に対して平行回転させるための軸に連結しているので、親指の平行回転に伴い、撮像手段も平行回転する。通常、多自由度多指ハンドにより対象物を扱う際には、親指と人差し指を主に使う。このため、撮像手段を親指と共に平行回転させて、撮影手段により親指周辺を撮影すれば、常に、撮影手段により親指と対象物を共に撮影することができ、撮影手段の向きを格別に制御する必要がない。

あるいは、本発明によれば、撮像手段を、親指の付け根の関節を手の平に対して垂直回転させるための軸に連結している。この場合も、撮影手段により親指周辺を撮影すれば、常に、撮影手段により親指と対象物を共に撮影することができ、撮影手段の向きを格別に制御する必要がない。

一方、本発明の多自由度多指ハンドによれば、撮影手段を、各指の作業を撮影し得る手の平側の位置に設けている。撮影手段のサイズが多自由度多指ハンドと比較して十分に小さな場合は、撮影手段を手の平側の如何なる位置に設けても、撮影手段が各指の作業の障害になることはない。この場合は、撮影手段を手の平側の適宜の位置に設けて、各指の作業を撮影し、撮影された画像に基づいて各指と対象物の位置関係を把握し、各指の制御を正確に行なうことができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１乃至図４は、本発明の多自由度多指ハンドの実施例１を示している。図１は多自由度多指ハンドを手の甲側から見て示す正面図であり、図２は多自由度多指ハンドを親指側から見て示す右側面図であり、図３は多自由度多指ハンドを小指側から見て示す左側面図であり、図４は多自由度多指ハンドを手の平側から見て示す背面図である。

本実施例の多自由度多指ハンドでは、メインフレーム１０１を手の平もしくは甲に相当するものとし、親指フレーム１０２を手の平と平行回転する様にメインフレーム１０１上で軸支持し、親指Ａを親指フレーム１０２上で支持している。また、親指Ａの親指フレーム１０２上にカメラ１１１を支持して、このカメラ１１１を多自由度多指ハンドの手の平側に配置している。

更に、人差し指フレーム１０３を手の平と平行回転する様にメインフレーム１０１上で軸支持し、人差し指Ｂを人差し指フレーム１０３上で支持している。

また、中指Ｃ、薬指Ｄ、及び小指Ｅをメインフレーム１０１上で支持している。

更に、親指Ａの腹と人差し指Ｂの腹が相互に対向する様に親指Ａと人差し指Ｂを配置し、かつ人差し指Ｂ、中指Ｃ、薬指Ｄ、及び小指Ｅを並設している。

メインフレーム１０１上には、親指モータＡ１１及びスクリューナット部Ａ１２を搭載しており、親指モータＡ１１の出力軸の回転によりスクリューナット部Ａ１２を作動させ、スクリューナット部Ａ１２により図５に示す様に親指フレーム１０２を手の平に対して平行回転させる。この親指フレーム１０２の軸を親指Ａの関節ａ１とすると、親指Ａが関節ａ１周りで親指フレーム１０２と共に手の平に対して平行回転する。

親指フレーム１０２には、３個の親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５を搭載しており、各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５の出力軸の回転をそれぞれの回転伝達機構を通じて親指Ａの各関節ａ２、ａ３、ａ４に伝達して、親指Ａの各関節ａ２、a３、ａ４を回転させ、図６に示す様に親指Ａを屈伸させる。

従って、親指Ａは、４個の親指モータＡ１１、Ａ１３〜Ａ１５により４個の関節ａ１〜ａ４を個別に回転されるものであり、自由度４を有する。

また、メインフレーム１０１上には、人差し指モータＢ１１及びスクリューナット部Ｂ１２を搭載しており、人差し指モータＢ１１の出力軸の回転によりスクリューナット部Ｂ１２を作動させ、スクリューナット部Ｂ１２により図７に示す様に人差し指フレーム１０３を手の平に対して平行回転させる。この人差し指フレーム１０３の軸を人差し指Ｂの関節ｂ１とすると、人差し指Ｂが関節ｂ１周りで人差し指フレーム１０３と共に手の平に対して平行回転する。

人差し指フレーム１０３には、３個の人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５を搭載しており、各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５の出力軸の回転をそれぞれの回転伝達機構を通じて人差し指Ｂの各関節ｂ２、ｂ３、ｂ４に伝達して、人差し指Ｂの各関節ｂ２、ｂ３、ｂ４を回転させ、図８に示す様に人差し指Ｂを屈伸させる。

従って、人差し指Ｂも、親指Ａと同様に、４個の人差し指モータＢ１１、Ｂ１３〜Ｂ１５により４個の関節ｂ１〜ｂ４を個別に回転されるものであり、自由度４を有する。

また、メインフレーム１０１上には、２個の中指モータＣ１１、Ｃ１２を搭載しており、各中指モータＣ１１、Ｃ１２の出力軸の回転をそれぞれの回転伝達機構を通じて中指Ｃの各関節ｃ１、ｃ２に伝達して、各関節ｃ１、ｃ２を回転させ、更に関節ｃ２の回転を回転伝達機構を通じて関節ｃ３に伝達して、関節ｃ３を従動回転させ、図９に示す様に中指Ｃを屈伸させる。

従って、中指Ｃは、２個の中指モータＣ１１、Ｃ１２により２個の関節ｃ１、ｃ２を個別に回転されるものであり、自由度２を有する。尚、関節ｃ２に従動回転する関節ｃ３の自由度は、関節ｃ２の自由度１に含まれる。

また、メインフレーム１０１上には、１個の薬指小指モータＤＥ１１を搭載しており、薬指小指モータＤＥ１１の出力軸の回転をそれぞれの回転伝達機構を通じて薬指Ｄの各関節ｄ１、ｄ２及び小指Ｅの各関節ｅ１、ｅ２に伝達して、薬指Ｄの各関節ｄ１、ｄ２及び小指Ｅの各関節ｅ１、ｅ２を回転させ、図１０に示す様に薬指Ｄ及び小指Ｅを屈伸させる。

従って、薬指Ｄ及び小指Ｅは、１個の薬指小指モータＤＥ１１により薬指Ｄの各関節ｄ１、ｄ２及び小指Ｅの各関節ｅ１、ｅ２を回転されるものであり、自由度１を有する。

この様な多自由度多指ハンドには、合計で１１個のモータが搭載され、このハンドの総自由度が１１である。

次に、図１乃至図４、図５及び図６、図１１〜図１９等を参照しつつ、親指Ａに係わる構成を説明する。

親指Ａは、図６に示す様に親指フレーム１０２、中空の各指胴部Ａ２１、Ａ２２、及び中空の指先部Ａ２３を有しており、関節ａ１に対応する軸Ａ２４により親指フレーム１０２をメインフレーム１０１に対して回転自在に支持し、関節ａ２に対応する軸Ａ２５により指胴部Ａ２１を親指フレーム１０２に対して回転自在に支持し、関節ａ３に対応する軸Ａ２６により指胴部Ａ２２を指胴部Ａ２１に対して回転自在に支持し、関節ａ４に対応する軸Ａ２７により指先部Ａ２３を指胴部Ａ２２に対して回転自在に支持している。

図１１は、親指フレーム１０２とメインフレーム１０１との連結箇所を部分的に破断して示す図である。また、図１２は、図１１のＦ−Ｆに沿う縦断面図である。図１１及び図１２に示す様に関節ａ１に対応する軸Ａ２４は、親指フレーム１０２に接続固定されて、メインフレーム１０１側で回転自在に軸支され、また回転角度センサＡ６１の検出軸に接続され、更にスクリューナット部Ａ１２のヨークＡ３２に接続固定されている。

スクリューナット部Ａ１２では、スクリューＡ３３の両端を回転自在に軸支して、スクリューＡ３３の一端にギヤＡ３４を固定し、このギヤＡ３４を親指モータＡ１１の出力軸のギヤＡ３５に歯合させている。また、ナットＡ３６をスクリューＡ３３に螺合させてから、ナットＡ３６の側面に板片Ａ３７を当接して、ナットＡ３６の回転を禁止し、この状態でナットＡ３６の突起Ａ３８をヨークＡ３２の長孔Ａ３９に差し入れている。

親指モータＡ１１の出力軸が回転すると、各ギヤＡ３４、３５が回転して、スクリューＡ３３が回転し、回転を禁止されたナットＡ３６がスクリューＡ３３に沿って移動し、ヨークＡ３２の長孔Ａ３９がナットＡ３６の突起Ａ３８に追従移動して、ヨークＡ３２が親指フレーム１０２の軸Ａ２４と共に回転し、親指フレーム１０２も回転し、親指Ａが関節ａ１周りで手の平に対して平行回転する。回転角度センサＡ６１は、親指フレーム１０２の軸Ａ２４の回転角度、つまり手の平に対する親指Ａの平行回転角度を検出する。例えば、親指Ａの平行回転角度の目標値を設定し、回転角度センサＡ６１により検出された親指Ａの平行回転角度が目標値となる様に親指モータＡ１１により親指Ａを回転させる。

図１３は、親指フレーム１０２上の各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５、及び各指胴部Ａ２１、Ａ２２、及び指先部Ａ２３等を部分的に破断して示す横断面図である。図１３に示す様に親指フレーム１０２には、関節ａ２に対応する軸Ａ２５を支持するための一対の支持片１０２ａを突設している。軸Ａ２５には、該軸Ａ２５と共に回転する従動プーリＡ４１を接続固定し、各アイドラープーリＡ４２、Ａ４３を該軸Ａ２５並びに従動プーリＡ４１に対して回転自在に支持し、また回転角度センサＡ６２の検出軸を接続している。従動プーリＡ４１には、指胴部Ａ２１の連結片Ａ４４を接続固定しているので、指胴部Ａ２１が関節ａ２周りで従動プーリＡ４１と共に回転する。

また、指胴部Ａ２１の先端側で関節ａ３に対応する軸Ａ２６を支持している。軸Ａ２６には、該軸Ａ２６と共に回転する従動プーリＡ４５を接続固定し、アイドラープーリＡ４６を該軸Ａ２６並びに従動プーリＡ４５に対して回転自在に支持し、また回転角度センサＡ６３の検出軸を接続している。従動プーリＡ４５には、指胴部Ａ２２の連結片Ａ４７を接続固定しているので、指胴部Ａ２２が従動プーリＡ４５と共に回転する。

更に、指胴部Ａ２２の先端側で関節ａ４に対応する軸Ａ２７を支持している。軸Ａ２７には、該軸Ａ２７と共に回転する従動プーリＡ４８を接続固定し、また回転角度センサＡ６４の検出軸を接続している。従動プーリＡ４８には、指先部Ａ２３の連結片Ａ４９を接続固定しているので、指先部Ａ２３が従動プーリＡ４９と共に回転する。

図１４は、親指フレーム１０２上の各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５、及び指胴部Ａ２１等を示す側面図である。図１３及び図１４に示す様に親指モータＡ１３の出力軸のモータプーリＡ５１と軸Ａ２５の従動プーリＡ４１には、２本のワイヤーＡ５２を張架している。

図１５は、張架された状態の各ワイヤーＡ５２の形状を示す斜視図である。図１５に示す様に各ワイヤーＡ５２は、各プーリＡ５１、Ａ４１間で交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＡ５１に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＡ４１に固定されている。

親指モータＡ１３の出力軸が回転すると、モータプーリＡ５１が回転し、このモータプーリＡ５１の回転が各ワイヤーＡ５２を介して従動プーリＡ４１に伝達され、従動プーリＡ４１が軸Ａ２５及び連結片Ａ４４と共に回転し、指胴部Ａ２１が関節ａ２周りで回転する。このとき、回転角度センサＡ６２（図１３に示す）は、軸Ａ２５（関節ａ２）の回転角度を検出する。例えば、関節ａ２の回転角度の目標値を設定し、回転角度センサＡ６２により検出された関節ａ２の回転角度が目標値となる様に親指モータＡ１３により関節ａ２を回転させる。

図１６は、親指フレーム１０２上の各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５、及び各指胴部Ａ２１、Ａ２２等を部分的に破断して示す側面図である。図１３及び図１６に示す様に親指モータＡ１４の出力軸のモータプーリＡ５３と、軸Ａ２５のアイドラープーリＡ４２と、軸Ａ２６の従動プーリＡ４５には、２本のワイヤーＡ５４を張架しており、各ワイヤーＡ５４を中空の指胴部Ａ２１に通している。

図１７は、張架された状態の各ワイヤーＡ５４の形状を示す斜視図である。図１７に示す様に各ワイヤーＡ５４は、各プーリＡ５３、Ａ４２間で交差され、各プーリＡ４２、Ａ４５間でも交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＡ５３に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＡ４５に固定されている。

親指モータＡ１４の出力軸が回転すると、モータプーリＡ５３が回転し、このモータプーリＡ５３の回転が各ワイヤーＡ５４を介してアイドラープーリＡ４２及び従動プーリＡ４５に伝達され、アイドラープーリＡ４２が空転し、従動プーリＡ４５が軸Ａ２６及び連結片Ａ４７と共に回転し、指胴部Ａ２２が関節ａ３周りで回転する。このとき、回転角度センサＡ６３（図１３に示す）は、軸Ａ２６（関節ａ３）の回転角度を検出する。この回転角度センサＡ６３により検出された関節ａ３の回転角度が目標値となる様に親指モータＡ１４により関節ａ３を回転させる。

図１８は、親指フレーム１０２上の各親指モータＡ１３、Ａ１４、Ａ１５、及び各指胴部Ａ２１、Ａ２２、指先部Ａ２３等を部分的に破断して示す側面図である。図１３及び図１８に示す様に親指モータＡ１５の出力軸のモータプーリＡ５５と、軸Ａ２５のアイドラープーリＡ４３と、軸Ａ２６のアイドラープーリＡ４６と、軸Ａ２７の従動プーリＡ４８には、２本のワイヤーＡ５６を張架しており、各ワイヤーＡ５６を中空の各指胴部Ａ２１、Ａ２２に通している。

図１９は、張架された状態の各ワイヤーＡ５６の形状を示す斜視図である。図１９に示す様に各ワイヤーＡ５６は、各プーリＡ５５、Ａ４３間で交差され、各プーリＡ４３、Ａ４６間及び各プーリＡ４６、Ａ４８間でもそれぞれ交差されて張架され、それらの一端Ｐ１をモータプーリＡ５５に固定され、それらの他端Ｐ２を従動プーリＡ４８に固定されている。

親指モータＡ１５の出力軸が回転すると、モータプーリＡ５５が回転し、このモータプーリＡ５５の回転が各ワイヤーＡ５６を介してアイドラープーリＡ４３、アイドラープーリＡ４６、及び従動プーリＡ４８に伝達され、各アイドラープーリＡ４３、Ａ４６が空転し、従動プーリＡ４８が軸Ａ２７及び連結片Ａ４９と共に回転し、指先部Ａ２３が関節ａ４周りで回転する。このとき、回転角度センサＡ６４（図１３に示す）は、軸Ａ２７（関節ａ４）の回転角度を検出する。この回転角度センサＡ６４により検出された関節ａ４の回転角度が目標値となる様に親指モータＡ１５により関節ａ４を回転させる。

尚、人差し指Ｂについては、親指Ａと同様に、人差し指モータＢ１１の出力軸の回転によりスクリューナット部Ｂ１２を作動させ、関節ｂ１を回転させて、この指Ｂを人差し指フレーム１０３と共に手の平に対して平行回転させ、また各人差し指モータＢ１３、Ｂ１４、Ｂ１５の出力軸の回転を各プーリや各ワイヤー等により各関節ｂ２、ｂ３、ｂ４に伝達し、各関節ｂ２、ｂ３、ｂ４を回転させて、この指Ｂを屈伸させる。

また、中指Ｃについては、各中指モータＣ１１、Ｃ１２の出力軸の回転を各プーリや各ワイヤー等により各関節ｃ１、ｃ２に伝達し、各関節ｃ１、ｃ２を回転させ、この指Ｃを屈伸させる。

更に、薬指Ｄ及び小指Ｅについては、薬指小指モータＤＥ１１の出力軸の回転をギヤボックス、各プーリ、及び各ワイヤー等により各関節ｄ１、ｄ２及び各関節ｅ１、ｅ２に伝達し、各関節ｄ１、ｄ２及び各関節ｅ１、ｅ２を回転させて、これらの指Ｄ、Ｅを屈伸させる。

ところで、親指Ａのカメラ１１１は、先に述べた様に親指Ａの親指フレーム１０２上に支持されて、多自由度多指ハンドの手の平側に配置されている。

図２０は、多自由度多指ハンド及びカメラ１１１を指先側から見て示す斜視図である。また、図２１は、親指Ａ及びカメラ１１１の周辺を示す斜視図である。図２０及び図２１からも明らかな様にカメラ１１１は、親指Ａの親指フレーム１０２上に支持されて、多自由度多指ハンドの手の平側に配置されており、その撮影方向を親指Ａの指先側に向けられている。

また、図２２は、カメラ１１１により撮影された各指Ａ〜Ｅの画像を示す図である。図図２２から明らかな様にカメラ１１１は、多自由度多指ハンドの各指Ａ〜Ｅだけではなく、該各指Ａ〜Ｅにより扱われる対象物をも撮影することができる。しかも、カメラ１１１は、各指Ａ〜Ｅを手の平側から撮影するので、多自由度多指ハンドが対象物に接近したときでも、手の平の内側にある対象物を捕えて、各指Ａ〜Ｅと対象物の位置関係を明確に撮影することができる。

更に、カメラ１１１は、親指Ａの親指フレーム１０２上に支持されていることから、関節ａ１周りで親指フレーム１０２と共に手の平に対して平行回転される。図２３は、カメラ１１１の撮影方向を親指フレーム１０２と共に小指Ｅ側に回転させた状態で、多自由度多指ハンド及びカメラ１１１を指先側から見て示す斜視図である。このとき、カメラ１１１により撮影される各指Ａ〜Ｅの画像は、図２４に示す様なものとなる。

図２２と図２４の比較から明らかな様に、カメラ１１１の撮影方向が手の平に対して平行回転していることが分かる。従って、カメラ１１１の撮影方向を手の平に対して平行回転させるための格別の機構を設けなくても、カメラ１１１の撮影方向を変更することができる。しかも、多自由度多指ハンドにより対象物を扱う際には、親指Ａと人差し指Ｂを主に使うので、カメラ１１１を親指Ａと共に平行回転させれば、常に、カメラ１１１により親指Ａと対象物を撮影することができる。

このカメラ１１１により撮影された画像は、各指Ａ〜Ｅと対象物の位置関係を把握して、各指Ａ〜Ｅの制御を行なうために用いられる。例えば、カメラ１１１により撮影された画像に基づいて、各指Ａ〜Ｅと対象物の位置関係を把握した上で、各指Ａ〜Ｅ別に、指の各関節の回転角度の目標値をそれぞれ設定して、各関節の回転角度がそれぞれの目標値となる様に該各関節の回転角度を制御し、これにより多自由度多指ハンドを自動制御する。あるいは、カメラ１１１により撮影された画像をモニターに映し出し、オペレータがモニターの画像を見ながら多自由度多指ハンドの各指Ａ〜Ｅを遠隔制御する。

この様な多自由度多指ハンドの各指Ａ〜Ｅの制御に際しは、多自由度多指ハンドが対象物に接近したときでも、各指Ａ〜Ｅと対象物の位置関係を明確に撮影することができるので、各指の制御を正確に行なうことができる。

また、カメラ１１１から各指先までの間に手首等の大きな関節が存在しないので、カメラ１１１と各指先の位置関係が大きく変化することはなく、撮影された画像に基づく多自由度多指ハンドの制御が容易になる。特に、先に述べた様に各関節の回転角度をぞれの目標値に制御するという多自由度多指ハンドの自動制御を行なう場合は、カメラ１１１と各指先の位置関係が大きく変化すると、各目標値の算出が困難になり、多自由度多指ハンドの制御も困難になることから、カメラ１１１から各指先までの間に手首等の大きな関節が存在しないことによる利点は極めて大きいと言える。

更に、カメラ１１１を親指フレーム１０２上に支持していることから、カメラ１１１が各指Ａ〜Ｅの作業の障害になることがなく、各指Ａ〜Ｅによる対象物の把持やひねり動作に支障を来すことがない。

図２５は、本発明の多自由度多指ハンドの実施例２をその指先側から見て示す斜視図である。また、図２６は、本実施例の多自由度多指ハンドの親指及びカメラ周辺を示す斜視図である。

尚、図２５及び図２６において、図１乃至図２４と同様の作用を果たす部位には、同じ符号を付す。

本実施例の多自由度多指ハンドでは、カメラ１１１を親指Ａの関節ａ２に対応する軸Ａ２５により支持している。このため、カメラ１１１は、関節ａ１周りを親指フレーム１０２と共に手の平に対して平行回転するだけではなく、関節ａ２周りを親指Ａと共に手の平に対して垂直回転する。

カメラ１１１の平行回転により、カメラ１１１の撮影方向を人差し指Ｂ側に回転させて、図２２に示す様な画像を撮影したり、カメラ１１１の撮影方向を小指Ｅ側に回転させて、図２４に示す様な画像を撮影することができる。

また、カメラ１１１の垂直回転により、カメラ１１１の撮影方向を手の平に対して垂直近くに向けて、図２７に示す様な画像を撮影することができる。

従って、カメラ１１１の撮影範囲が広がり、多様な手作業に柔軟に対応することが可能になる。

勿論、カメラ１１１の撮影方向を変更するための格別の機構を設ける必要がなく、また多自由度多指ハンドが対象物に接近したときでも、各指Ａ〜Ｅと対象物の位置関係を明確に撮影することができる。あるいは、カメラ１１１から各指先までの間に手首等の大きな関節が存在しないので、カメラ１１１と各指先の位置関係が大きく変化することはなく、撮影された画像に基づく多自由度多指ハンドの制御が容易になる。更に、カメラ１１１が各指Ａ〜Ｅの作業の障害になることもない。

尚、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、親指、人差し指、中指、薬指、及び小指を設定しているが、指の数を減少させても良い。この場合は、親指及び人差し指を残しておけば、手の能力を大幅に劣化させずに済む。望ましくは、３本以上が良い。これにより、人間が用いる道具等を扱うことが可能になる。

また、カメラのサイズが多自由度多指ハンドと比較して十分に小さな場合は、カメラを手の平側の如何なる位置に設けても、カメラが多自由度多指ハンドによる手作業の障害になることはない。この場合は、カメラを手の平側の適宜の位置に設けて、各指の作業を撮影し、撮影された画像に基づいて各指と対象物の位置関係を把握し、各指の制御を正確に行なうことができる。

更に、本発明は、各指が如何なる構造であっても、適用することができる。

本発明の多自由度多指ハンドの実施例１を示す正面図である。 図１の多自由度多指ハンドを親指側から見て示す右側面図である。 図１の多自由度多指ハンドを小指側から見て示す左側面図である。 図１の多自由度多指ハンドを手の平側から見て示す背面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指の回転動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指の屈伸動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける人差し指の回転動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける人差し指の屈伸動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける中指の屈伸動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける薬指及び小指の屈伸動作を示す図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレームとメインフレームとの連結箇所を部分的に破断して示す図である。 図１１のＦ−Ｆに沿う縦断面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレーム上の各親指モータ及び親指等を部分的に破断して示す横断面図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレーム上の各親指モータ及び親指の１つの指胴部等を示す側面図である。 図１４の親指モータのプーリと親指の指胴部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレーム上の各親指モータ及び親指の２つの指胴部等を部分的に破断して示す側面図である。 図１６の親指モータのプーリと親指の各指胴部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指フレーム上の各親指モータ及び親指の各指胴部と指先部等を部分的に破断して示す側面図である。 図１８の親指モータのプーリと親指の各指胴部指先部のプーリに張架された状態の各ワイヤーの形状を示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドを指先側から見て示す斜視図である。 図１の多自由度多指ハンドにおける親指及びカメラ周辺を示す斜視図である。 図２０の状態で、カメラにより撮影された各指の画像を示す図である。 カメラの撮影方向を小指側に回転させた状態で、多自由度多指ハンドを指先側から見て示す斜視図である。 図２３の状態で、カメラにより撮影された各指の画像を示す図である。 本発明の多自由度多指ハンドの実施例２を指先側から見て示す斜視図である。 図２５の多自由度多指ハンドにおける親指及びカメラ周辺を示す斜視図である。 カメラの撮影方向を手の平に対して垂直近くに向けた状態で、カメラにより撮影された各指の画像を示す図である。

符号の説明

１０１ メインフレーム
１０２ 親指フレーム
１０３ 人差し指フレーム
１１１ カメラ
Ａ 親指
Ａ１１、Ａ１３、Ａ１４、Ａ１５ 親指モータ
Ａ１２ スクリューナット部
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４ 関節
Ｂ 人差し指
Ｂ１１、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５ 人差し指モータ
Ｂ１２ スクリューナット部
ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４ 関節
Ｃ 中指
Ｃ１１、Ｃ１２ 中指モータ
ｃ１、ｃ２、ｃ３ 関節
Ｄ 薬指
ＤＥ１１ 薬指小指モータ
ｄ１、ｄ２ 関節
Ｅ 小指
ｅ１、ｅ２ 関節

Claims (4)

1. 複数の指を有する手と、各指の作業を撮影する撮影手段とを備える多自由度多指ハンドにおいて、
   撮影手段を親指の動作に連動する位置に設けたことを特徴とする多自由度多指ハンド。
2. 親指を手の平に対して平行回転させるための軸を有し、
   撮像手段を該軸に連結したことを特徴とする請求項１に記載の多自由度多指ハンド。
3. 親指の付け根の関節を手の平に対して垂直回転させるための軸を有し、
   撮像手段を該軸に連結したことを特徴とする請求項１に記載の多自由度多指ハンド。
4. 複数の指を有する手と、各指の作業を撮影する撮影手段とを備える多自由度多指ハンドにおいて、
   撮影手段を、各指の作業を撮影し得る手の平側の位置に設けたことを特徴とする多自由度多指ハンド。

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