关节机构、手指以及手的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种关节机构、手指以及手。
【背景技术】
[0002]以往，作为假手、机械手(将两者统称为“手”)的关节机构，开发有进行与人类的指关节的动作大致相同的动作的关节机构。作为这种关节机构，以往，存在例如将多个指部(相当于一根手指的各骨。连杆构件)连结为彼此能够旋转，通过驱动机构驱动连结在一起的各指部而使各指部分别旋转规定的角度的结构等(例如参照专利文献1、2、3、4)。作为驱动机构使用了线性致动器、马达、液压致动器等。
[0003]另一方面，在人类的手抓握物体时，使多根手指分别弯折成不同形状，各手指以大致相同的压力与物体的表面接触。并且，在想要通过上述以往的关节机构实现这样的动作的情况下，为了独立地驱动各手指以使该各手指分别弯曲成不同角度，需要针对各手指设置驱动机构(例如参照专利文献I)、或将一个驱动机构的力分散至多根手指(例如参照专利文献2) ο
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011-104752号公报
[0007]专利文献2:日本特开2001-277175号公报
[0008]专利文献3:国际公开第2008-26574号公报
[0009]专利文献4:日本特开平8-126984号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]然而，在针对各手指设置驱动机构的情况下，驱动机构的数量变多，因此无法实现关节机构以及使用该关节机构的手的小型化、并且还阻碍低成本化、轻型化。
[0012]另一方面，在将一个驱动机构的力分散至多个手指的情况下，不得不使用由带轮、齿轮、差动齿轮等构成的复杂的动力分散机构，在该情况下，也无法实现关节机构以及使用该关节机构的手的小型化、并且还阻碍低成本化、轻型化。
[0013]另一方面，在专利文献3的关节机构(参照图10?图13)中，构成一根手指的三个指部内的中间的指部(中间构件)与前端侧的指部(前端构件)均由板材构成，且形成为弯折成朝向内侧(手掌侧)开口的U字状的形状。因此U字的中央的底面部朝向外侧(手背侧)，无法将该底面部作为与把持对象物的抵接面而发挥功能，产生安装其他成为抵接面的部件的需要，存在部件数量增多，结构也变得复杂化，并且重量也变重的可能性。另夕卜，在将根部侧的指部(基端构件)与中间的指部(中间构件)之间连结成旋转自如的连接部(第一铰接部)的下方(内侧、手掌侧)，设置有将驱动构件(第一连杆构件)与中间的指部(中间构件)之间连结成旋转自如的连接部(第二支轴部)，因此还存在指部的高度尺寸变大，无法实现关节机构的高度尺寸的薄型化的问题。
[0014]并且，在专利文献4的关节机构中，三个指部(连杆)均由板材构成，且形成为弯折成朝向外侧(手背侧)开口的U字状的形状，因此能够将U字的中央的底面部作为与把持对象物的抵接面而发挥功能。但是，由于在各指部的外侧分别设置有流体压力致动器，因此不仅指部的高度尺寸变大，无法实现关节机构的高度尺寸的薄型化，并且还存在结构复杂部件数量变多且重量变重的问题。
[0015]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够根据所把持的物体的形状而将多根手指分别弯折成不同形状，同时实现结构简单，能够实现小型化、低成本化、轻型化的关节机构以及手。
[0016]另外，本发明的目的在于提供能够实现高度尺寸的薄型化并且能够实现结构的简单化的关节机构、手指以及手。
[0017]用于解决课题的手段
[0018]本申请发明的关节机构的特征在于，具备多组由如下结构构成的关节机构，所述关节机构至少具有:安装构件；第一指部，其通过根部侧的第一连接部以转动自如的方式与所述安装构件连接；第二指部，其根部侧通过所述第一指部的前端侧的第二连接部以转动自如的方式与所述第一指部连接；第一驱动部，其前端侧通过所述第二指部的根部侧的第四连接部以转动自如的方式与所述第二指部连接，并且所述第一驱动部的根部侧与施加驱动动力的第三连接部连接，通过将所述第三连接部朝向所述第四连接部方向压出，使第一指部与第二指部以所述第一连接部为中心一体地转动、或在第一指部的转动被阻止时第二指部以第二连接部为中心转动，通过将多组所述关节机构并列配置，并且设置将多组所述关节机构分别具有的第三连接部同时朝向相同方向驱动相同距离的单一的驱动机构，从而同时驱动多组所述关节机构。
[0019]根据该关节机构，通过单一的驱动机构同时驱动并列配置的多组关节机构，从而能够根据所要把持的把持对象物的形状而容易地使各关节机构的第一、第二指部的弯曲形状不同。由此，能够容易地进行与人的多根手指的动作大致相同的动作。另外，由于只需通过单一的驱动机构将多个关节机构的第三连接部同时朝向相同方向驱动相同距离即可，因此结构简单，另外还能够实现小型化、低成本化、轻型化。这里，上述“相同方向”是指包括相同直线方向、相同旋转方向等各种方向的含义。
[0020]优选所述关节机构构成为，与所述第一驱动部连结于第二指部的第四连接部的位置相比，所述第二指部连接于第一指部的第二连接部位于内侧。通过这样构成，与驱动机构连结的第一驱动部的驱动力首先传递至第二指部，然后向第一指部传递，能够在第一、第二指部上产生以第一、第二连接部为中心的转矩。
[0021]另外，也可以构成为，各个所述关节机构还具有:第三指部，其根部侧通过所述第二指部的前端侧的第五连接部以转动自如的方式与所述第二指部连接；第二驱动部，其前端侧以转动自如的方式与所述第三指部的根部侧的第七连接部连接，并且所述第二驱动部的根部侧以转动自如的方式与所述第一驱动部的前端侧的第六连接部或者所述第一指部的前端侧的第六连接部连接，在所述第二指部相对于所述第一指部转动时，通过所述第二驱动部使第三指部相对于第二指部转动。
[0022]如果这样构成，能够与第二指部相对于第一指部的转动连动地，使第三指部相对于第二指部转动、弯曲。
[0023]另外，也可以构成为，使所述关节机构的第一连接部、第二连接部、第三连接部、第四连接部中的至少任一个的位置在各个关节机构中不同。
[0024]如果这样构成，通过利用单一的驱动机构将多组关节机构的各个第三连接部同时朝向相同方向驱动相同距离，即使各关节机构不与把持对象物接触，也能够改变各指部的弯曲状态。例如在人的手抓取物体时，一般从小拇指侧起弯折手指，能够通过简单的结构容易地进行这种动作。
[0025]另外，也可以构成为，所述驱动机构具有:与多个所述第三连接部连结并且使这些第三连接部同时前后运动的连结构件、驱动该连结构件的致动器。
[0026]这样，如果采用通过连结构件使第三连接部前后运动的结构，则结构简单，并且还能够实现小型化、低成本化、轻型化。
[0027]另外，也可以应用上述关节机构构成手(假手或者机械手)。
[0028]另一方面，本申请发明的关节机构的特征在于，所述关节机构至少具有:安装构件；第一指部，其通过根部侧的第一连接部以转动自如的方式与所述安装构件连接；第二指部，其根部侧通过所述第一指部的前端侧的第二连接部以转动自如的方式与所述第一指部连接；第一驱动部，其前端侧通过所述第二指部的根部侧的第四连接部以转动自如的方式与所述第二指部连接，并且所述第一驱动部的根部侧与施加驱动动力的第三连接部连接，通过将所述第三连接部朝向所述第四连接部方向压出，从而同时驱动第一指部和第二指部使两者以所述第一连接部为中心一体地转动、或者在第一指部的转动被阻止时第二指部以第二连接部为中心转动，并且所述第一指部和第二指部均配置为，将板材弯折成U字状且其中央的底面部朝向内侧，所述第四连接部设置于所述第二指部的与第二连接部相比向根部侧突出的部分，且第四连接部至少其一部分进入所述第一指部的外侧的开口部分内，并且在使第二指部相对于所述第一指部向内侧弯折时，第四连接部从第一指部的开口部分内朝向外侧露出。
[0029]根据该关节机构，由于将第一指部和第二指部均配置为，将板材弯折成U字状且其中央的底面部朝向内侧，因此能够直接将这些底面部作为与把持对象物抵接的抵接面而发挥功能。因此能够实现结构的简单化、轻型化。另外，在第二指部的与第二连接部相比向根部侧突出的部分设置有第四连接部，因此第二、第四连接部在高度方向上不重叠，由此，能够实现连接第一、第二指部的第二连接部附近部分的高度尺寸的薄型化。并且将第一指部的内部作为第四连接部的摆动空间的一部分而使用，因此在使第二指部相对于第一指部向内侧弯折时，能够减小第四连接部从第一指部的开口部分内向外侧突出的突出量(突出尺寸)。即，无论第一、第二指部间处于何种弯折状态(打开、闭合)，均能够实现连接第一、第二指部的第二连接部附近部分的高度尺寸的薄型化。
[0030]优选构成为，所述关节机构还具有:第三指部，其根部侧通过所述第二指部的前端侧的第五连接部以转动自如的方式与所述第二指部连接；第二驱动部，其前端侧以转动自如的方式与所述第三指部的根部侧的第七连接部连接，并且所述第二驱动部的根部侧以转动自如的方式与所述第一指部的前端侧的第六连接部连接，在所述第二指部相对于所述第一指部转动时，通过所述第二驱动部使第三指部相对于第二指部转动，并且所述第三指部配置为，将板材弯折成U字状且其中央的底面部朝向内侧，所述第六连接部设置于所述第一指部的与第二连接部相比向前端侧突出的部分，并且第六连接部插入第六连接部插入凹部，所述第六连接部插入凹部设置于第二指部的左右两侧面部的手背侧的边上，在使第三指部相对于第二指部向内侧弯折时，第六连接部从第六连接部插入凹部内脱出。
[0031]如上所述，将第三指部配置为，将板材弯折成U字状且使其中央的底面部朝向内侦U，因此将第三指部的底面部与第一、第二指部一起作为与把持对象物抵接的抵接面而发挥功能。因此能够实现结构的简单化、轻型化。另外，由于在第一指部的与第二连接部相比向前端侧突出的部分设置有第六连接部，因此第二、第六连接部在高度方向上不重叠，由此，还能够实现连接第一、第二指部的第二连接部附近部分的高度尺寸的薄型化。并且将设置于第二指部的第六连接部插入凹部配置在第一指部的左右两侧面部之间，因此能够减小第六连接部朝向第二指部的外侧突出的突出量(突出尺寸)。即，无论第一、第二指部之间处于何种弯折状态(打开、闭合)，均能够实现连接第一、第二指部的第二连接部附近部分的高度尺寸的薄型化。
[0032]另外，本发明也可以应用上述关节机构构成手指，还可以通过具备