KR101340332B1 - 5지형 핸드 장치 - Google Patents

Abstract

휴머노이드 로봇에 적합하게 채용할 수 있는 5지형 핸드 장치를 제공한다. 기부(4)와 5개의 손가락 기구(5∼9)를 구비하는 핸드 본체(2)를 설치하고, 손가락 기구를 구동하는 구동 수단(3)을 설치하고, 손가락 기구의 굴신을 제어하는 제어 수단(36)을 설치한다. 구동 수단(3)은 핸드 본체(2) 내부의 종동 유체압 실린더와, 핸드 본체(2)의 외부 구동 유체압 실린더(37)가 유체압 전달관(45)으로 접속되어 이루어진다.

Description

5지형 핸드 장치{FIVE-FINGERED HAND DEVICE}

본 발명은 인간의 손을 모방한 5지형 핸드 장치에 관한 것이다.

최근, 인간의 손을 모방한 5지형 핸드 장치가 알려져 있다. 이 종류의 5지형 핸드 장치는 손바닥 및 손등을 갖는 기부(基部)와 인간의 5개의 손가락에 각각 대응하는 엄지손가락 기구, 집게손가락 기구, 가운뎃손가락 기구, 약손가락 기구, 및 새끼손가락 기구를 구비하고 있다. 각 손가락 기구는 복수의 관절을 구비하여 각 관절마다 회동 자유롭게 되어 있고, 이것에 의해, 굴신(屈伸) 동작을 행할 수 있게 되어 있다(일본 특개 2008-183629호 공보 참조).

여기에서, 종래의 것은, 각 손가락 기구의 굴신 동작을 구동하는 구동 수단으로서 복수의 모터가 사용되고 있다. 즉, 각 손가락 기구의 각각에 3개의 관절이 설치되어 있고, 각 관절을 움직이는 복수의 모터는, 기부에 배열 설치되어 있다. 모터와 손가락 기구의 접속에는, 와이어가 이용되고 있다. 그리고, 각 모터가 와이어를 통하여 각 손가락 기구를 굴신시킴으로써 각 손가락 기구에 의한 파지 동작 등이 행해진다.

그러나, 복수의 모터를 기부에 수용하기 위해서는, 비교적 소형의 모터를 채용할 필요가 있다. 이 때문에, 모터로부터는 충분한 구동력이 얻어지지 않아, 각 손가락 기구를 굴신시킬 수는 있어도, 각 손가락 기구에 의한 충분한 파지력이 얻어지지 못하는 문제가 있다.

그래서, 충분한 파지력을 얻기 위하여, 비교적 큰 구동력을 갖는 모터를 채용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 모터가 대형화됨과 아울러 중량도 커지고, 그것에 따라 기부나 손가락 기구도 대형화된다. 이 때문에, 5지형 핸드 장치를 소형 경량화하여 인간의 표준적인 손의 크기로 할 수 없어, 인간과 동등한 체격 형상을 갖는 휴머노이드 로봇에 채용하는 것이 곤란하다.

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

상기의 점을 감안하여, 본 발명은, 인간의 손과 동일한 동작과 충분한 파지력을 얻으면서 소형 경량화를 가능하게 함으로써, 휴머노이드 로봇에 적합하게 채용할 수 있는 5지형 핸드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 인간의 손을 모방함으로써 손바닥 및 손등을 갖는 기부와 5개의 손가락에 각각 대응하는 굴신 기능을 갖는 엄지손가락 기구, 검지손가락 기구, 가운뎃손가락 기구, 약손가락 기구, 및 새끼손가락 기구를 구비하는 핸드 본체와, 이 핸드 본체의 5개의 손가락 기구를 각각 별도로 구동하는 구동 수단을 구비하는 5지형 핸드 장치에 있어서, 상기 구동 수단은, 핸드 본체에 내장되어 각 손가락 기구를 각각 별도로 굴신 작동시키는 복수의 종동 유체압 실린더와, 핸드 본체의 외부에서 각 종동 유체압 실린더의 각각에 유체압 전달관을 통하여 접속되고, 각 종동 유체압 실린더에 각각 별도로 작동용 유체압을 부여하는 복수의 구동 유체압 실린더와, 각 구동 유체압 실린더로부터 각 종동 유체압 실린더에 전달되는 작동용 유체압을 조절함으로써 각 손가락 기구의 굴신을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 상기 검지손가락 기구와 상기 가운뎃손가락 기구 중 어느 한쪽 또는 양쪽 및 상기 엄지손가락 기구는, 손가락의 끝부분에 작용하는 힘을 검출하는 힘 센서를 구비함과 아울러 상기 제어 수단에 의해 손가락의 끝부분으로의 집기 동작을 포함하는 기용(器用) 동작을 행하는 기용 손가락으로 되고, 이 기용 손가락 이외의 손가락 기구는 상기 제어 수단에 의해 상기 기용 손가락의 동작에 따라 쥐기 동작을 포함하는 힘 동작을 행하는 힘 손가락으로 되고, 상기 엄지 손라가락 기구를 제외한 4개의 손가락 기구의 상기 중수지절 관절은 상기 근위지절간 관절의 회동축에 평행한 축선을 갖는 제 1 회동축과, 이 제 1 회동축의 축선에 교차하는 축선을 갖는 제 2 회동축을 구비하고, 상기 기용 손가락으로 되는 손라락 기구의 중소지절 관절은 양 회동축의 각각의 각각 별도의 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되고, 상기 힘 손가락이 되는 손가락 기구의 중수지절 관절은 제 1 회동축만이 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되어 있고, 제 2 회동축은 상기 힘 동작에 따라 자유롭게 회동하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 「기용 손가락」이란 인간의 손에 있어서 집기 동작 등의 섬세한 작업을 행할 때에 사용되는 능숙한 손가락을 말하고, 「힘 손가락」이란 인간의 손에 있어서 쥐기 동작 등과 같이 강한 힘으로 꽉 쥐어서 유지하거나, 바꿔 쥘 때에 일시적으로 유지하거나 할 때 사용되는 손가락을 말한다. 이러한 인간의 파지 동작시의 각 손가락의 역할 분담에 대해서는, 본 발명자에 의한 인간의 손 및 손가락의 움직임을 분석한 결과에 기초하고 있다. 인간의 손가락에서는, 엄지손가락 및 검지손가락, 또는, 엄지손가락, 검지손가락 및 가운뎃손가락이 기용 손가락으로서 기능하고, 약손가락 및 새끼손가락이 힘 손가락으로서 기능한다.
이것으로부터, 본 발명에서는, 검지손가락 기구와 가운뎃손가락 기구 중 어느 한쪽 또는 양쪽 및 엄지손가락 기구를 기용 손가락으로 하고, 기용 손가락에만 손가락의 끝부분에 작용하는 힘을 검출하는 힘 센서를 구비한다. 이것에 의해, 힘 센서로부터의 정보에 의해 기용 손가락의 손끝힘을 제어하여 기용 손가락에 의한 섬세한 작업을 행할 수 있고, 동시에, 힘 손가락에는 힘 센서를 설치하지 않고 경량화를 도모할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 기용 손가락이 되는 손가락 기구의 중수지절 관절은 이 양 회전축이 각각 종동 유체압 실린더에 의해 구동되어, 굴신방향뿐만 아니라 손가락 기구끼리의 간격방향으로도 기용 손가락으로 되는 손가락 기구를 움직일 수 있어, 원활하게 기용 동작을 행할 수 있다.
한편, 힘손가락이 되는 손가락 기구 중수지절 관절의 제 2 회동축은 힘동작에 따라 자유롭게 회동하므로, 예를 들면, 물품을 꽉 쥐었을 때에 물품의 자세나 형상을 따라 힘 손가락이 손가락 기구끼리의 간격방향으로 자연스럽게 움직여, 최적의 힘 동작이 행해진다. 동시에, 힘 손가락이 되는 손가락 기구 중수지절 관절의 제 2 회동축을 회동시키기 위한 종동 유체압 실린더가 불필요하게 되므로, 핸드 본체를 소형 경량화할 수 있다.

또한, 상기 구동 수단을 복수의 종동 유체압 실린더와, 각 종동 유체압 실린더에 접속된 복수의 구동 유체압 실린더로 구성하고, 각 종동 유체압 실린더를 핸드 본체에 내장하고 각 구동 유체압 실린더를 핸드 본체의 외부에 설치했으므로, 핸드 본체를 소형화할 수 있다.

또, 각 종동 유체압 실린더는, 각 구동 유체압 실린더로부터 전달되는 작동용 유체압에 의해 각 손가락 기구를 굴신시키므로, 모터 등에 의한 구동에 비해 소형이어도 충분한 파지력을 발생시킬 수 있다.

또, 본 발명에 있어서, 상기 구동 유체압 실린더는, 내부에 유체를 수용하는 제 1 실린더 본체와, 이 제 1 실린더 본체의 한쪽 끝으로부터 삽입되어 진퇴 자유로운 중공의 제 1 피스톤 로드와, 이 제 1 피스톤 로드에 연이어 설치된 제 1 피스톤과, 이 제 1 피스톤의 진퇴 이동을 허용하면서 상기 제 1 실린더 본체를 폐색하는 실링 부재와, 이 제 1 피스톤 로드의 축선을 따라 이 제 1 피스톤 로드 내에 삽입되는 볼 나사와, 이 볼 나사에 나사결합되고 또한 상기 제 1 피스톤 로드에 고정 설치된 너트와, 상기 볼 나사를 회전구동 함으로써 상기 너트를 통하여 상기 제 1 피스톤 로드를 진퇴시키는 회전구동 수단을 구비하고, 상기 종동 유체압 실린더는, 상기 구동 유체압 실린더로부터의 작동용 유체가 공급되는 제 2 실린더 본체와, 이 제 2 실린더 본체 내를 왕복운동 자유로운 제 2 피스톤과, 이 제 2 피스톤에 연이어 설치되고, 이 제 2 피스톤의 왕복운동에 따라 진퇴하는 제 2 피스톤 로드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의해, 회전구동 수단이 볼 나사를 회전구동하면, 볼 나사의 회전방향에 따라 너트가 이동한다. 너트는 제 1 피스톤 로드에 고정 설치되어 있으므로, 너트와 함께 제 1 피스톤이 이동한다. 제 1 피스톤의 이동에 의해 제 1 실린더 본체에서 유체압이 생성되고, 이 유체압이 상기 종동 유체압 실린더의 제 2 실린더 본체에 공급되어 제 2 피스톤이 작동한다.

이것에 의하면, 볼 나사의 회전량에 의해 제 1 실린더 본체 내부에서의 제 1 피스톤을 원하는 위치로 정밀도 좋게 이동시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에서는, 제 1 피스톤 로드가 중공으로 형성되어 있고 그 내부에 볼 나사가 삽입되게 되어 있으므로, 제 1 피스톤이 후퇴했을 때에는 볼 나사가 제 1 피스톤 로드의 내부에 수용된다.

이것에 의해, 종래와 같이 볼 나사를 피스톤에 연이어 설치한 구성과는 달리, 구동 유체압 실린더의 전체 길이를 비교적 짧게 하여 컴팩트하게 구성하면서, 제 1 피스톤을 제 1 실린더 본체 내부의 전체 길이와 동등하게 할 수 있다.

게다가, 상기 실링 부재가 설치되어 있음으로써, 제 1 피스톤이 진퇴할 때, 상기 제 1 실린더 본체를 폐색한 상태를 확실하게 유지할 수 있어, 제 1 실린더 본체의 기밀성을 향상하여 유체압을 효율적으로 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 작동용 유체로서 채용되는 것으로서, 에어 등의 기체나 오일 등의 액상 유체를 들 수 있지만, 구동 유체압 실린더에 대한 종동 유체압 실린더의 응답성을 고려하면, 비압축성 유체인 오일 등의 액상 유체를 상기 작동용 유체로서 채용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 회전구동 수단은, 회전을 출력하는 출력축이 상기 제 1 피스톤의 축선과 평행하게 되는 자세로 상기 제 1 실린더 본체에 인접하게 설치되고, 상기 출력축은 상기 볼 나사에 회전전달 수단을 통하여 접속되는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 회전구동 수단의 출력축과 실린더 본체가 평행하게 배치되어, 구동 유체압 실린더의 전체 길이를 더한층 짧고 컴팩트하게 구성할 수 있다.

그런데, 상기 작동용 유체로서 액상 유체를 채용한 경우에, 제 1 실린더 본체내부의 액상 유체에 에어가 혼입되어 있으면, 구동 유체압 실린더에 대한 종동 유체압 실린더의 응답성이 저하될 우려가 있다. 제 1 실린더 본체는, 상기 실링 부재에 의해 폐색되어 있기 때문에 에어의 혼입은 방지할 수 있는 반면, 만일 다른 부위로부터 침입한 에어가 액상 유체에 혼입된 경우에는 제 1 실린더 본체의 내부로부터 에어를 빼내는 것이 곤란하게 된다.

그래서, 본 발명에서는, 상기 구동 수단에, 액상 유체를 상기 작동용 유체로서 사용하고 이 액상 유체를 저류하는 유체 저류 탱크를 설치하고, 상기 구동 유체압 실린더를 상기 제 1 실린더 본체의 상기 한쪽 끝을 상방으로 하고 상기 제 1 피스톤의 후퇴방향이 상방향이 되는 자세로 설치하고, 이 제 1 실린더 본체의 상단부에, 후퇴한 상기 제 1 피스톤의 선단을 비접촉 상태로 수용하는 수용부를 설치하고, 이 수용부에, 상기 유체 저류 탱크에 접속되어 액상 유체를 도통시키는 도통 구멍과, 이 도통 구멍의 상방에 형성되어 상기 제 1 실린더 본체 내부의 에어를 도출하는 에어빼기 구멍을 설치하는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 만일 작동용 유체인 액상 유체에 혼입한 에어가 제 1 실린더 본체의 내부에 침입해도, 제 1 피스톤을 후퇴시켜 그 선단을 상기 수용부에 수용하는 것만으로, 용이하게 에어를 빼낼 수 있다.

즉, 상기 제 1 실린더 본체가 그 한쪽 끝(제 1 피스톤의 삽입측)을 상방으로 하여 상기 제 1 피스톤의 후퇴방향이 상방향으로 되는 자세로 설치되어 있음으로써, 제 1 실린더 본체 내부의 에어는 상방측을 향한다. 제 1 피스톤을 상방으로 후퇴시켜, 상기 제 1 실린더 본체의 상단부에 있는 수용부에 제 1 피스톤의 선단을 수용하면, 수용부와 제 1 피스톤의 선단 사이에 에어가 들어간다. 그리고, 수용부와 제 1 피스톤의 선단 사이에 들어간 에어는 수용부에 형성된 상기 공기빼기 구멍으로부터 제 1 실린더 본체의 외부로 도출된다.

또한 수용부에는 상기 유체 저류 탱크에 접속된 도통 구멍이 형성되어 있다. 이것에 의하면, 제 1 피스톤을 하방으로 전진시켜 그 선단이 상기 수용부로부터 탈출할 때, 수용부가 부압으로 되어 유체 저류 탱크의 액상 유체가 수용부 내로 끌려 들어가므로, 수용부의 에어와 액상 유체를 치환하여 수용부에 액상 유체를 충전할 수 있다. 따라서, 에어가 빠짐으로 인한 제 1 실린더 본체 내부의 액상 유체의 충전량의 감소를 방지할 수 있다.

또, 본 발명에서는, 상기 종동 유체압 실린더의 상기 제 2 피스톤 로드는 금속에 의해 형성되고, 이 종동 유체압 실린더의 상기 제 2 피스톤은 합성 수지에 의해 형성되고, 제 2 피스톤 로드와 제 2 피스톤은, 제 2 피스톤 로드의 기단부에 형성된 구부(球部)가 제 2 피스톤에 형성된 구면 받이부에 끼워맞추어짐으로써 서로 연결되고, 제 2 피스톤의, 적어도 상기 구면 받이부에 끼워맞추어진 상기 구부의 외면과 상기 제 2 실린더 본체의 내면이 가장 근접한 부분에 있어서의 외주면에는, 그 둘레방향으로 연장되는 웅덩이부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 피스톤 로드의 구부는 상기 제 2 피스톤의 구면 받이부에 끼워맞춘다. 이것에 의해, 제 2 피스톤 로드가 제 2 피스톤에 연결될 뿐만 아니라, 제 2 피스톤에 대하여 제 2 피스톤 로드가 요동 자유롭게 된다.

그리고, 제 2 피스톤 로드는 금속에 의해 형성되어 있음으로써 강도가 높다. 특히, 제 2 피스톤 로드를 알루미늄 합금 등의 경금속에 의해 형성하면, 더한층 경량화하는 것이 가능하다.

또한, 제 2 피스톤은 합성 수지에 의해 형성되어 있음으로써 사출성형 등에 의해 소형 경량이다. 게다가, 제 2 피스톤이 합성 수지제임으로써, 구부를 구면 받이부에 압입하는 것만으로 용이하게 끼워 맞추어지게 할 수 있어 조립 작업성이 높다.

그리고, 본 발명에 있어서의 제 2 피스톤의 외주면에는, 상기 웅덩이부가 형성되어 있으므로, 구부를 구면 받이부에 압입 끼워맞추어지게 했을 때 구면 받이부가 구부에 의해 눌려 벌어져도, 그때의 제 2 피스톤의 변형을, 상기 웅덩이부에 의해 흡수할 수 있다.

이것에 의해 구면 받이부에 구부를 끼워맞추어지게 함으로 인한 피스톤의 외주면에서의 부풀어 오름의 발생을 방지할 수 있어, 제 2 실린더 본체 내면에 대한 제 2 피스톤의 슬라이딩 저항의 증가를 방지할 수 있다.

또한, 제 2 피스톤의 외주면에 상기 웅덩이부가 형성되어 있음으로써, 제 2 실린더 본체의 내면에 대하여 제 2 피스톤의 외주면의 슬라이딩 접촉 면적이 작아져, 슬라이딩 저항을 작게 할 수 있으므로, 제 2 실린더 본체 내부에 있어서의 제 2 피스톤의 왕복운동을 원활하게 행하게 할 수 있다.

또, 본 발명에서는, 상기 구동 수단에, 상기 구동 유체압 실린더로부터 상기 유체압 전달관에 출력되는 출력 유체압을 측정하는 제 1 압력센서와, 상기 종동 유체압 실린더에 상기 유체압 전달관으로부터 입력된 입력 유체압을 측정하는 제 2 압력센서를 설치하고, 상기 제어 수단은 제 1 및 제 2 압력센서에 의한 측정결과에 기초하여 상기 구동 유체압 실린더의 작동용 유체압을 조절함으로써 손가락 기구의 굴신을 제어하는 것이 바람직하다.

상기 제 1 압력센서와 상기 제 2 압력센서를 설치함으로써, 구동 유체압 실린더에서 생성된 작동용 유체의 출력 유체압과, 종동 유체압 실린더에 작용하는 작동용 유체의 입력 유체압을 동시에 측정할 수 있다.

또한, 상기 제어 수단에서는, 상기 제 1 압력센서가 측정한 출력 유체압과, 상기 제 2 압력센서가 측정한 입력 유체압을 비교함으로써, 예를 들면, 유체의 유동경로로의 에어의 혼입이나, 유체압 전달관의 직경의 팽창수축에 수반되는 유체의 유동저항의 변화 등에 의한 응답성의 저하를 용이하게 검출할 수 있다.

그리고, 이러한 응답성의 저하가 검출되었을 때, 상기 제어 수단에서는, 출력 유체압과 입력 유체압의 압력차에 따라 구동 유체압 실린더의 작동을 바로 보정하는 것이 가능하게 되어, 손가락 기구의 굴신을 고정밀도로 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 엄지손가락 기구를 제외한 4개의 손가락 기구는, 그 각각에, 1축에서 회동하는 원위지절간 관절과, 이 원위지절간 관절의 회동축에 평행한 축선 주위에 1축에서 회동하는 근위지절간 관절과, 이 근위지절간 관절의 회동축에 평행의 축선 주위와 이 축선에 교차하는 축선 주위에 2축에서 회동하는 중수지절 관절을 구비하고, 원위지절간 관절은 근위지절간 관절에 링크 기구를 통하여 연결되어 이 근위지절간 관절의 회동에 연동하고, 근위지절간 관절 및 중수지절 관절은 각각이 각각 별도의 상기 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되어 이 피스톤 로드의 신축에 의해 회동하는 것을 특징으로 한다.

이것에 의하면, 검지손가락 기구, 가운뎃손가락 기구, 약손가락 기구, 및 새끼손가락 기구는, 각각, 1축의 원위지절간 관절과, 1축의 근위지절간 관절과, 2축의 중수지절 관절을 구비하여 인간의 손가락과 동일한 굴신 작동이 얻어진다. 게다가, 원위지절간 관절은, 링크 기구에 의해 근위지절간 관절에 연동하므로, 인간의 손가락과 같은 자연스러운 움직임이 얻어질뿐만아니라, 근위지절간 관절을 회동시키는 종동 유체압 실린더에서 원위지절간 관절의 회동도 행할 수 있으므로, 종동 유체압 실린더의 수량을 삭감해서 손가락 기구를 소형 경량화할 수 있다.

또한 상기 근위지절간 관절을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더는 이 근위지절간 관절과 상기 중수지절 관절 사이에 배열 설치되고, 상기 중수지절 관절을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더는 상기 기부에 배열 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 근위지절간 관절을 회동시키는 종동 유체압 실린더를 손가락 기구의 내부에 수납할 수 있고, 기부에 배열 설치되는 종동 유체압 실린더의 수량을 적게 하여 핸드 본체를 컴팩트하게 형성할 수 있다.

게다가, 근위지절간 관절을 회동시키는 종동 유체압 실린더를 근위지절간 관절과 중수지절 관절 사이에 설치함으로써, 이 종동 유체압 실린더를 인간의 기절골에 상당하는 부재로서 이용할 수 있어, 스페이스 효율이 향상됨과 아울러 부품수를 삭감하여 경량화할 수 있다.

또한 본 발명에서, 상기 엄지손가락 기구는, 1축에서 회동하는 엄지손가락 지절간 관절과, 이 엄지손가락 지절간 관절의 회동축에 평행한 축선 주위에 1축에서 회동하는 엄지손가락 중수지절 관절과, 이 엄지손가락 중수지절 관절의 회동축에 평행한 축선 주위와 이 축선에 교차하는 축선 주위에 2축에서 회동하는 수근중수 관절을 구비하고, 엄지손가락 지절간 관절은, 엄지손가락 중수지절 관절에 링크 기구를 통하여 연결되어 이 엄지손가락 중수지절 관절의 회동에 연동하고, 엄지손가락 중수지절 관절 및 수근중수 관절은 각각이 각각 별도의 상기 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되어 이 피스톤 로드의 신축에 의해 회동하는 것을 특징으로 한다.

이것에 의하면, 엄지손가락 기구는, 1축의 엄지손가락 지절간 관절과, 1축의 엄지손가락 중수지절 관절과, 2축의 수근중수 관절을 구비하여 인간의 엄지손가락과 동일한 굴신 작동이 얻어진다. 게다가, 엄지손가락 지절간 관절은 링크 기구에 의해 엄지손가락 중수지절 관절에 연동하므로, 인간의 엄지손가락과 동일한 자연스러운 움직임이 얻어질 뿐만 아니라, 엄지손가락 중수지절 관절을 회동시키는 종동 유체압 실린더로 엄지손가락 지절간 관절의 회동도 행할 수 있으므로, 종동 유체압 실린더의 수량을 삭감하여 엄지손가락 기구를 소형 경량화할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 엄지손가락 기구에서는, 상기 엄지손가락 중수지절 관절을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더는, 이 엄지손가락 중수지절 관절과 상기 수근중수 관절 사이에 배열 설치되고, 상기 수근중수 관절을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더는 상기 기부에 배열 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 엄지손가락 중수지절 관절을 회동시키는 종동 유체압 실린더를 엄지손가락 기구의 내부에 수납할 수 있어, 기부에 배열 설치되는 종동 유체압 실린더의 수량을 적게 하여 핸드 본체를 컴팩트하게 형성할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 엄지손가락 기구에서는, 또한 상기 수근중수 관절은 상기 엄지손가락 중수지절 관절의 회동축에 평행의 축선을 갖는 제 1 회동축과, 이 제 1 회동축의 축선에 교차하는 축선을 갖는 제 2 회동축을 구비하고, 그 각각의 회동축이 각각 별도의 상기 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되고, 상기 제 2 회동축은 중공으로 형성되어 상기 기부에 배열 설치되고, 이 제 2 회동축의 내부에, 상기 제 1 회동축을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더가 수용되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 수근중수 관절의 제 1 회동축을 회동시키는 종동 유체압 실린더를 제 2 회동축의 내부에 수납하고, 수근중수 관절의 원활한 작동을 얻으면서 컴팩트하게 구성할 수 있다.

또한 이때, 상기 제 2 회동축을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더에 의한 일방의 구동방향에 대항하여 가압하는 코일스프링을 설치하고, 이 코일스프링의 내부에 제 2 회동축을 배치하는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 제 2 회동축을 회동시키는 종동 유체압 실린더에 의한 타방의 구동방향으로의 구동력을 코일스프링이 보충하므로, 제 2 회동축을 회동시키는 종동 유체압 실린더로서 구동력이 비교적 작은 소형의 것을 채용할 수 있다. 게다가, 코일스프링의 내부에 제 2 회동축을 배치함으로써, 더한층 컴팩트하게 구성할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서의 상기 엄지손가락 기구의 수근중수 관절의 제 2 회동축은 그 축선이 상기 검지손가락 기구의 중수지절 관절과 상기 가운뎃손가락 기구의 중수지절 관절 사이를 통과하여 연장되도록 배열 설치되어 있는 것이 바람직하다.

이것에 의하면, 물체를 집어 올리는 동작을 행할 때, 엄지손가락 기구의 손 끝을 검지손가락 기구의 손끝과 가운뎃손가락 기구의 손끝의 중앙에 대향시킬 때, 수근중수 관절의 제 2 회동축 주위의 회전동작을 작게 할 수 있어, 이 제 2 회동축 주위의 불필요한 모멘트를 억제하여 물체를 안정하게 파지할 수 있다.

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본 발명에 의하면, 상기 구동 수단을 복수의 종동 유체압 실린더와, 각 종동 유체압 실린더에 접속된 복수의 구동 유체압 실린더로 구성하고, 각 종동 유체압 실린더를 핸드 본체에 내장하고 각 구동 유체압 실린더를 핸드 본체의 외부에 설치했으므로, 핸드 본체를 소형화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 1실시형태의 5지형 핸드 장치를 도시하는 개략 구성도.
도 2는 핸드 본체의 각 관절을 모식적으로 나타내는 설명도.
도 3은 핸드 본체의 내부구조를 손등측에서 나타내는 설명도.
도 4는 핸드 본체에 구비하는 손가락 기구 중 하나를 나타내는 설명적 단면도.
도 5는 핸드 본체에 구비하는 엄지손가락 기구를 나타내는 설명적 단면도.
도 6은 손가락 기구의 일부의 확대 단면도.
도 7은 본 실시형태에 있어서의 구동 수단의 일부의 구성을 모식적으로 나타내는 설명도.
도 8은 구동 수단의 작동을 모식적으로 나타내는 설명도.

본 발명의 1실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 본 실시형태의 5지형 핸드 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 인간의 손을 모방한 핸드 본체(2)와, 핸드 본체(2)를 구동하는 구동 수단(3)으로 구성되고, 소위 휴머노이드 로봇에 적합하게 사용할 수 있는 것이다.

핸드 본체(2)는 기부(4)와, 5개의 손가락에 각각 대응하는 굴신 기능을 갖는 5개의 손가락 기구인 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 가운뎃손가락 기구(7), 약손가락 기구(8), 및 새끼손가락 기구(9)를 구비하고 있다.

기부(4)는 각 손가락 기구를 연결 지지하는 프레임(10)을 구비하고, 기부(4)의 표면측이 손등으로 되고 이면측이 손바닥으로 된다. 도 1은 핸드 본체(2)의 손바닥측을 도시하고 있다.

각 손가락 기구는 각 관절을 노출시켜 손가락 표피 부재(11)에 의해 피복되고, 기부(4)은 기부 표피 부재(12)에 의해 피복되어 있다.

각 손가락 기구는, 도 2에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 복수의 지절(指節) 및 관절을 구비하고 있다. 검지손가락 기구(6), 가운뎃손가락 기구(7), 약손가락 기구(8), 및 새끼손가락 기구(9)는, 각각, 손끝측으로부터 차례로, DIP 관절(13)(본 발명에 있어서의 원위지절간 관절), PIP 관절(14)(본 발명에 있어서의 근위지절간 관절), MP1 관절(15), 및 MP2 관절(16)을 구비하고, 각 관절마다 회동 자유롭게 되어 있다.

DIP 관절(13)은 1축에서 회동하고, PIP 관절(14)은 DIP 관절(13)과 평행의 축선 주위로 1축에서 회동한다. MP1 관절(15) 및 MP2 관절(16)은 2축에서 회동하는 본 발명에 있어서의 중수지절 관절을 구성하는 것이며, MP1 관절(15)은 PIP 관절(14)과 평행한 축선 주위로 회동하고, MP2 관절(16)은 MP1 관절(15)에 교차하는 축선 주위로 회동한다.

DIP 관절(13)과, PIP 관절(14)과, MP1 관절(15)은 기부(4)의 손바닥측을 향하는 방향으로 회동하여 쥐기 동작 등의 굴신 운동을 행할 수 있게 되어 있다. MP2 관절(16)은 각 손가락 기구끼리가 근접·이간하는 방향으로 각 손가락 기구를 요동시켜, 예를 들면, 손을 벌리는 동작 등을 행할 수 있게 되어 있다.

엄지손가락 기구(5)는, 도 2에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 손끝측으로부터 차례로, IP 관절(17)(본 발명에 있어서의 엄지손가락 지절간 관절), MP 관절(18)(본 발명에 있어서의 엄지손가락 중수지절 관절), CM1 관절(19), 및 CM2 관절(20)을 구비하고, 각 관절마다 회동 자유롭게 되어 있다.

IP 관절(17)은 1축에서 회동하고, MP 관절(18)은 IP 관절(17)과 평행한 축선 주위로 1축에서 회동한다. CM1 관절(19) 및 CM2 관절(20)은 2축에서 회동하는 수근중수 관절을 구성하는 것으로, CM1 관절(19)은 MP 관절(18)과 평행한 축선 주위로 회동하고, CM2 관절(20)은 CM1 관절(19)에 교차하는 축선 주위로 회동한다.

IP 관절(17)과, MP 관절(18)과, CM1 관절(19)은 기부(4)의 손바닥측 또는 다른 4개의 손가락 기구(6, 7, 8, 9) 중 어느 하나의 손가락 안쪽을 향하는 방향으로 회동하여 쥐기 동작 등의 굴신 운동을 행할 수 있게 되어 있다. CM2 관절(20)은 엄지손가락 기구(5)를 손바닥측 또는 다른 4개의 손가락 기구(6, 7, 8, 9) 중 어느 하나의 손가락 안쪽에 대향하도록 회동시킨다.

5개의 손가락 기구 중, 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 및 가운뎃손가락 기구(7)의 3개의 손가락 기구는, 후술하는 바와 같이, 손끝으로의 집기 동작을 포함하는 기용 동작을 행하는 기용 손가락으로 되고, 약손가락 기구(8) 및 새끼손가락 기구(9)는 기용 손가락의 동작에 따라 쥐기 동작을 포함하는 힘 동작을 행하는 힘 손가락으로 되어 있다.

본 발명자는 인간의 손 및 손가락의 움직임을 분석했다. 그 결과, 본 발명자는 엄지손가락, 검지손가락, 및 가운뎃손가락이 비교적 섬세한 작업을 행할 때에 사용되고, 약손가락 및 새끼손가락이 물체를 비교적 강한 힘으로 쥐어 유지하거나, 바꿔 쥘 때에 일시적으로 유지하거나 할 때에 사용되고 있는 것을 알았다.

인간이 책상 등에 재치되어 있는 원기둥 모양의 물체를 쥐어 들 때의 동작을 예로 들어 설명하면, 우선, 엄지손가락, 검지손가락, 및 가운뎃손가락에 의해 물체에 접촉하여 물체의 자세를 확인함과 아울러, 엄지손가락, 검지손가락, 및 가운뎃손가락에 있어서의 힘이 들어간 상태에 따라 물체를 쥐기 쉬운 자세로 수정한다.

이어서, 엄지손가락, 검지손가락, 및 가운뎃손가락의 각 손끝으로 물체를 집어서 물체를 집어 올린다(집기 동작). 이 때, 약손가락 및 새끼손가락이 물체를 꽉 쥐기 시작하고, 엄지손가락, 검지손가락, 및 가운뎃손가락에 의한 파지로부터 약손가락 및 새끼손가락에 의한 파지로 이행한다.

그 후, 약손가락 및 새끼손가락이 물체를 비교적 강한 힘으로 확실히 꽉 쥐고(쥐기 동작), 그것에 거들도록 하여 엄지손가락, 검지손가락, 및 가운뎃손가락이 물체를 쥐어 물체의 쥐어 들기 동작이 완료된다. 이상의 쥐어 들기 동작은 끊김없이 연속하여 신속하게 행해진다.

기용 손가락이 되는 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 및 가운뎃손가락 기구(7)는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 힘 센서인 6축력 센서(21)를 구비하고 있다. 6축력 센서(21)는 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 및 가운뎃손가락 기구(7)의 각 손끝 부재(22)에 경사지는 자세로 부착되어 있다. 6축력 센서(21)는 기용 손가락의 손끝 부재(22)에 작용하는 6축력, 즉, 서로 직교하는 3축(x축, y축, z축)방향의 병진력과 각 축 주위의 모멘트를 측정한다. 그리고, 6축력 센서(21)로부터 출력되는 6축력의 측정값에 기초하여 기용 손가락에 있어서의 손끝의 힘의 제어가 행해진다.

검지손가락 기구(6)의 구성을 설명하면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 검지손가락 기구(6)는 MP1 관절(15)의 회동축(151)(중수지절 관절의 제 1 회동축)을 회동시키는 제 1 종동 유체압 실린더(23)와, PIP 관절(14)의 회동축(141)을 회동시키는 제 2 종동 유체압 실린더(24)를 구비하고 있다.

제 1 종동 유체압 실린더(23)의 실린더 본체(231)는, 인간의 중수골에 상당하고, MP2 관절(16)의 회동축(161)(중수지절 관절의 제 2 회동축)에 의해 회동 자유롭게 상기 기부(4)의 프레임(10)(도 1참조)에 지지되어 있다. 제 2 종동 유체압 실린더(24)의 실린더 본체(241)는 인간의 기절골에 상당하고, MP1 관절(15)의 회동축(151)을 통하여 제 1 종동 유체압 실린더(23)에 회동 자유롭게 연결되어 있다.

제 2 종동 유체압 실린더(24)의 실린더 본체(241)에 유체를 공급하는 배관(244)은 MP1 관절(15)의 회동축(151)의 내부에 수용되어 있다. 이것에 의해, MP1 관절(15)의 회동시에 배관(244)이 방해되지 않고, 검지손가락 기구(6)의 굴신 동작을 원활하게 행할 수 있다.

또, 제 2 종동 유체압 실린더(24)의 실린더 본체(241)를 검지손가락 기구(6)의 길이방향을 따라 MP1 관절(15)과 PIP 관절(14) 사이에 배열 설치함으로써, 검지손가락 기구(6)를 컴팩트하게 구성할 수 있다.

PIP 관절(14)에는 인간의 중절골에 상당하는 연결 부재(25)를 통하여 DIP 관절(13)이 연결되어 있다. DIP 관절(13)의 회동축(131)에는, 상기 손끝 부재(22)에 연이어 설치된 6축력 센서(21)를 지지하는 지지 부재(26)가 회동 자유롭게 연결되어 있다. 연결 부재(25)는 그 일단이 PIP 관절(14)의 회동축(141)에 회동 자유롭게 연결되고, 타단이 DIP 관절(13)의 회동축(131)에 연결되어 있다.

또한, PIP 관절(14)과 DIP 관절(13) 사이에는, 링크 부재(27)가 설치되어 있다. 링크 부재(27)는 제 2 종동 유체압 실린더(24)의 실린더 본체(241)와 손끝 부재(22)의 6축력 센서(21)를 지지하는 지지 부재(26)를 연결한다.

제 1 종동 유체압 실린더(23)는 실린더 본체(231)(본 발명에 있어서의 제 2 실린더 본체)의 내부에 유체인 작동유가 공급됨으로써 피스톤(232)(본 발명에 있어서의 제 2 피스톤)이 슬라이딩하고, 피스톤 로드(233)(본 발명에 있어서의 제 2 피스톤 로드)가 신축하여 MP1 관절(15)을 회동시킨다. 이것에 의해, 검지손가락 기구(6)가 MP1 관절(15)을 통하여 굴신한다.

제 2 종동 유체압 실린더(24)는 실린더 본체(241)(본 발명에 있어서의 제 2 실린더 본체) 내부에 유체인 작동유가 공급됨으로써 피스톤(242)(본 발명에 있어서의 제 2 피스톤)이 슬라이딩하고, 피스톤 로드(243)(본 발명에 있어서의 제 2 피스톤 로드)가 신축하여 PIP 관절(14)을 회동시킨다. 이 때, PIP 관절(14)과 DIP 관절(13)이 연결 부재(25)와 링크 부재(27)에 의하여 연결되어 있으므로, 제 2 종동 유체압 실린더(24)에 의한 PIP 관절(14)의 회동에 추종하여 DIP 관절(13)이 회동한다.

DIP 관절(13)은, 연결 부재(25)와 링크 부재(27)에 의하여 제 2 종동 유체압 실린더(24)에 의한 PIP 관절(14)의 회동에 연동하도록 구성되어 있으므로, 인간의 손가락의 움직임에 가까운 동작이 얻어질 뿐만 아니라, DIP 관절(13)을 구동하기 위한 실린더 등이 불필요하게 되어, 검지손가락 기구(6)를 경량으로 구성할 수 있다.

이상의 구성에 의해, 검지손가락 기구(6)는, 제 1 종동 유체압 실린더(23) 및 제 2 종동 유체압 실린더(24)의 피스톤 로드(233, 243)를 신장시킴으로써 구부림 상태로 되고, 피스톤 로드(233, 243)을 수축시킴으로써 펴기 상태로 된다.

검지손가락 기구(6)의 MP2 관절(16)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 각 손가락 기구의 배열방향을 따라 피스톤 로드(283)가 신축하는 제 3 종동 유체압 실린더(28)에 의해 회동된다. 제 3 종동 유체압 실린더(28)는, 피스톤 로드(283)를 신장 시킴으로써 검지손가락 기구(6)를 가운뎃손가락 기구(7)에 근접하는 방향으로 요동시키고, 피스톤 로드(283)을 수축시킴으로써 검지손가락 기구(6)를 가운뎃손가락 기구(7)로부터 이반하는 방향으로 요동시킨다.

도 4에 도시하는 바와 같이, PIP 관절(14), MP1 관절(15) 및 MP2 관절(16)의 각각에는 코일스프링(14s, 15s, 16s)(비틀림 스프링)이 설치되어 있다. PIP 관절(14) 및 MP1 관절(15)의 각 코일스프링(14s, 15s)은 검지손가락 기구(6)를 펴는 방향으로 가압한다.

MP2 관절(16)의 코일스프링(16s)은 검지손가락 기구(6)을 가운뎃손가락 기구(7)로부터 이반시키는 방향으로 가압한다. 즉, 각 코일스프링(14s, 15s, 16s)의 가압방향은 3개의 종동 유체압 실린더(23, 24, 28)의 피스톤 로드(233, 243, 283)의 수축방향과 동일한 방향으로 되어 있다.

이상, 기용 손가락이 되는 검지손가락 기구(6)의 구성을 상세하게 기술했지만, 기용 손가락이 되는 가운뎃손가락 기구(7)의 구성도 검지손가락 기구(6)와 동일하다.

힘 손가락이 되는 약손가락 기구(8) 및 새끼손가락 기구(9)는, 검지손가락 기구(6)의 상기한 구성 중, 6축력 센서(21)와 제 3 종동 유체압 실린더(28)를 구비하지 않은 것 이외는, 검지손가락 기구(6)와 동일한 구성이다. 약손가락 기구(8) 및 새끼손가락 기구(9)는, 제 3 종동 유체압 실린더(28)를 구비하지 않음으로써, MP2 관절(16)이 힘 동작에 따라 자유롭게 회동하고, MP2 관절(16)의 코일스프링(16s)의 가압에 의해 소정 위치로 자연 복귀하게 되어 있다.

기용 손가락이 되는 엄지손가락 기구(5)의 구성을 설명하면, 도 5에 도시하는 바와 같이, 엄지손가락 기구(5)는 CM1 관절(19)의 회동축(191)(수근중수 관절의 제 1 회동축)을 회동시키는 제 1 종동 유체압 실린더(29)와, MP 관절(18)의 회동축(181)을 회동시키는 제 2 종동 유체압 실린더(30)를 구비하고 있다.

제 1 종동 유체압 실린더(29)의 실린더 본체(291)는 CM2 관절(20)의 회동축(수근중수 관절의 제 2 회동축)으로 되어 있고, 회동 자유롭게 상기 기부(4)의 프레임(10)에 지지되어 있다.

그리고, 도 2 및 도 5에 도시하는 바와 같이, CM2 관절(20)의 회동축(제 1 종동 유체압 실린더(29)의 실린더 본체(291))의 축선(a)은 검지손가락 기구(6)의 중수지절 관절과 가운뎃손가락 기구(7) 중수지절 관절 사이이며 바람직하게는 중앙을 통과하고, 펴기 상태의 검지손가락 기구(6) 및 가운뎃손가락 기구(7)의 손끝방향으로 연장되도록 배열 설치되어 있다.

이것에 의하면, 물체의 집기 동작을 행할 때에, 엄지손가락 기구(5)의 손끝을 검지손가락 기구(6)의 손끝과 가운뎃손가락 기구(7)의 손끝과의 중앙에 대향시키고, CM2 관절(20) 주위의 회전동작을 작게 하는 경우가 생긴다. 게다가, 엄지손가락 기구(5)의 손끝을 검지손가락 기구(6)의 손끝과 가운뎃손가락 기구(7)의 손끝 어디에도 균형있게 대향시킬 수 있다.

이것에 의해, CM2 관절(20) 주위의 불필요한 모멘트를 억제하여 물체를 안정하게 파지할 수 있고, 또한, 각 6축력 센서(21)에 의한 측정값의 정밀도가 향상되어, 기용 손가락에 있어서의 손끝의 힘의 제어를 고정밀도로 행할 수 있다.

또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 제 1 종동 유체압 실린더(29)의 실린더 본체(291)를 CM2 관절(20) 회동축으로서 겸용함으로써, 제 1 종동 유체압 실린더(29)와 CM2 관절(20)의 회동축을 각각 설치한 경우에 비해 컴팩트하게 된다. 게다가, CM2 관절(20)의 회동에 수반되는 제 1 종동 유체압 실린더(29)의 요동은 전혀 없어, 그 요동 스페이스가 불필요하게 되므로 극히 컴팩트하게 구성할 수 있다.

제 2 종동 유체압 실린더(30)의 실린더 본체(301)는 CM1 관절(19)의 회동축(191)을 통하여 제 1 종동 유체압 실린더(29)에 회동 자유롭게 연결되어 있다.

제 2 종동 유체압 실린더(30)의 실린더 본체(301)에 유체를 공급하는 배관(304)은 CM1 관절(19)의 회동축(191)의 내부에 수용되어 있다. 이것에 의해, CM1 관절(19)의 회동시에 배관(304)이 방해되지 않아, 엄지손가락 기구(5)의 굴신 동작을 원활하게 행할 수 있다.

MP 관절(18)에는, 연결 부재(31)를 통하여 IP 관절(17)이 연결되어 있다. IP 관절(17)의 회동축(171)에는, 상기 손끝 부재(22)가 회동 자유롭게 연결되어 있다. 연결 부재(31)는 그 일단이 MP 관절(18)의 회동축(181)에 회동 자유롭게 연결되고, 타단이 IP 관절(17)의 회동축(171)에 연결되어 있다.

또한, MP 관절(18)과 IP 관절(17) 사이에는, 링크 부재(32)가 설치되어 있다. 링크 부재(32)는 제 2 종동 유체압 실린더(30)의 실린더 본체(301)와 손끝 부재(22)의 6축력 센서(21)를 지지하는 지지 부재(33)를 연결한다.

제 1 종동 유체압 실린더(29)는 실린더 본체(291) 내부에 유체가 공급됨으로써 피스톤(292)이 슬라이딩하고, 피스톤 로드(293)가 신축하여 CM1 관절(19)을 회동시킨다. 이것에 의해, 엄지손가락 기구(5)가 CM1 관절(19)을 통하여 굴신한다.

제 2 종동 유체압 실린더(30)는, 실린더 본체(301) 내부에 유체가 공급됨으로써 피스톤(302)이 슬라이딩하고, 피스톤 로드(303)가 신축하여 MP 관절(18)을 회동시킨다. 이 때, MP 관절(18)과 IP 관절(17)이, 연결 부재(31)와 링크 부재(32)에 의해 연결되어 있음으로써, 제 2 종동 유체압 실린더(30)에 의한 MP 관절(18)의 회동에 추종하여 IP 관절(17)이 회동한다.

IP 관절(17)은 제 2 종동 유체압 실린더(30)에 의한 MP 관절(18)의 회동에 연동하도록 구성되어 있으므로, 인간의 손가락의 움직임에 가까운 동작이 얻어질 뿐만 아니라, IP 관절(17)을 구동하기 위한 실린더 등이 불필요하게 되어, 엄지손가락 기구(5)를 경량으로 구성할 수 있다.

이상의 구성에 의해, 엄지손가락 기구(5)는 제 1 종동 유체압 실린더(29) 및 제 2 종동 유체압 실린더(30)의 피스톤 로드(293, 303)를 신장시킴으로써 구부림 상태로 되고, 피스톤 로드(293, 303)를 수축시킴으로써 펴기 상태로 된다.

엄지손가락 기구(5)의 CM2 관절(20)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 각 손가락 기구의 배열방향을 따라 피스톤 로드(343)가 신축하는 제 3 종동 유체압 실린더(34)에 의해 회동된다.

엄지손가락 기구(5)는, 제 3 종동 유체압 실린더(34)의 피스톤 로드(343)를 신장시킴으로써, 기부(4)의 손바닥측으로 회동하고, 제 3 종동 유체압 실린더(34)의 피스톤 로드(343)를 수축시킴으로써 검지손가락 기구(6)에 이웃하는 방향으로 회동한다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 제 1 종동 유체압 실린더(29)의 실린더 본체(291)로의 유체의 공급은 CM2 관절(20)의 회동축인 제 1 종동 유체압 실린더(29)의 실린더 본체(291)의 축수부(101)의 내부에 형성된 유체로(294)를 통하여 행해진다.

이것에 의해, 제 1 종동 유체압 실린더(29)의 실린더 본체(291)를 원활하게 회동시킬 수 있고, CM2 관절(20)에 의한 엄지손가락 기구(5)의 회동을 원활하게 행할 수 있다.

도 3 및 도 5에 도시하는 바와 같이, MP 관절(18), CM1 관절(19) 및 CM2 관절(20)의 각각에는 코일스프링(18s, 19s, 20s)(비틀림 스프링)이 설치되어 있다.

MP 관절(18) 및 CM1 관절(19)의 각 코일스프링(18s, 19s)은 엄지손가락 기구(5)를 펴기 방향으로 가압한다. CM2 관절(20)의 코일스프링(20s)은, 제 1 종동 유체압 실린더(29)의 실린더 본체(291)의 외주를 포위하도록 하여 설치되고, 엄지손가락 기구(5)를 검지손가락 기구(6)에 이웃하는 방향으로 회동하는 방향으로 가압한다. 바꿔 말하면, 각 코일스프링(18s, 19s, 20s)의 가압방향은, 3개의 종동 유체압 실린더(29, 30, 34)의 각 피스톤 로드(293, 303, 343)의 수축방향과 동일한 방향으로 되어 있다.

그리고 도시하지 않지만, 핸드 본체(2)의 손가락 안쪽을 덮는 손가락 표피 부재(11)나 손바닥측을 덮는 기부 표피 부재(12)에는 소정 위치에 복수의 접촉 센서가 설치되어 있다.

여기에서, 도 4 및 도 5에서는 도시 생략했지만, 각 종동 유체압 실린더(23, 24, 28, 29, 30, 34)에 채용된 바람직한 구성에 대하여 설명한다.

도 6은 종동 유체압 실린더(23)의 일부를 확대하여 도시하고 있다. 도 6에 있어서, 종동 유체압 실린더(23)의 피스톤(232)은, 합성 수지(예를 들면, 폴리에테르에테르케톤 수지)에 의해 형성되어 있고, 도 6에 도시하는 바와 같이, 실린더 본체(231)의 압력실(234)을 폐색하는 개스킷(232a)을 구비하고 있다.

또한, 피스톤(232)의 내부에는 구면 받이부(232b)가 형성되어 있다. 또한 실린더 본체(231)의 내면에 슬라이딩 접촉하는 피스톤(232)의 외주면에는 단면 V자 형상의 웅덩이부(232c)가 둘레방향으로 형성되어 있다.

종동 유체압 실린더(23)의 피스톤 로드(233)는, 금속(예를 들면, 알루미늄 합금 등의 경금속)에 의해 형성되어 있고, 도 6에 도시하는 바와 같이, 그 기단부에 구부(233a)를 구비하고 있다. 이 구부(233a)가 피스톤(232)의 구면 받이부(232b)에 끼워맞추어짐으로써 피스톤(232)에 요동 자유롭게 연결되어 있다.

그리고, 웅덩이부(232c)는, 피스톤(232)의, 적어도 구면 받이부(232b)에 끼워맞추어진 구부(233a)의 외면과 실린더 본체(231)의 내면이 가장 근접한 부분(즉, 구면 받이부(232b)에 끼워맞추는 구부(233a)에 의해 가장 변형되기 쉬운 부분)에 있어서의 외주면에 형성되어 있다.

이와 같이, 피스톤(232)의 외주면에 웅덩이부(232c)가 형성되어 있으므로, 피스톤 로드(233)의 구부(233a)를 구면 받이부(232b)에 압입 끼워맞추어지게 했을 때 구면 받이부(232b)가 구부(233a)에 의해 눌려 벌어져도, 그 때의 피스톤(232)의 변형을, 웅덩이부(232c)에 의해 흡수할 수 있다.

이것에 의해, 구면 받이부(232b)에 구부(233a)를 끼워맞추어지게 함으로 인한 피스톤(232)의 외주면에 있어서의 부풀어오름의 발생을 방지할 수 있어, 실린더 본체(231) 내면에 대한 피스톤(232)의 슬라이딩 저항의 증가를 방지할 수 있다. 또한 피스톤(232)의 외주면에 웅덩이부(232c)가 형성되어 있음으로써, 실린더 본체(231)의 내면에 대하여 피스톤(232)의 외주면의 슬라이딩 접촉 면적이 작아, 슬라이딩 저항을 작게 할 수 있으므로, 실린더 본체(231) 내부에 있어서의 피스톤(232)의 왕복운동을 원활하게 행할 수 있다. 또한, 웅덩이부(232c)의 단면 형상은 단면 V자 형상이 아니어도 되고, 예를 들면, 단면 U자 형상이어도 된다.

상세하게는 도시하고 있지 않지만, 다른 각 종동 유체압 실린더(24, 28, 29, 30, 34)에서도 동일한 구성을 가지고 있고, 모두 종동 유체압 실린더(23)와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상, 핸드 본체(2)의 구성에 대하여 설명했지만, 다음에 핸드 본체(2)의 각 손가락 기구를 구동하기 위한 구동 수단(3)에 대하여 설명한다.

구동 수단(3)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 핸드 본체(2)의 외부에 설치된 구동 실린더 유닛(35)과, 이 구동 실린더 유닛(35)를 통하여 핸드 본체(2)를 제어하는 콘트롤러(36)(본 발명에 있어서의 제어 수단)와, 전술한 각 종동 유체압 실린더(23, 24, 28, 29, 30, 34)에 의해 구성된다.

구동 실린더 유닛(35)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수의 구동 유체압 실린더(37)를 구비하고 있다.

구동 유체압 실린더(37)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 내부에 작동용 유체로서의 작동유를 수용하는 실린더 본체(371)(본 발명에 있어서의 제 1 실린더 본체)와, 실린더 본체(371)의 내부에 작동유에 의한 압력실(37a)을 형성하고 왕복운동 자유로운 피스톤(372)(본 발명에 있어서의 제 1 피스톤)을 구비하고 있다.

피스톤(372)은 선단이 폐색되고, 기단이 개방된 중공의 로드부(372a)(본 발명에 있어서의 제 1 피스톤 로드)를 구비하고 있다. 로드부(372a)는 실린더 본체(371)의 전체길이에 상당하는 길이를 갖고, 그 둘레벽이 실린더 본체(371)의 내경에 슬라이딩 접촉하는 외경에 형성되어 있다. 로드부(372a)의 선단에는 고무제의 개스킷(372b)이 설치되어 있다.

또, 피스톤(372)의 로드부(372a)가 개방된 한쪽 끝으로부터는 로드부(372a)의 축선을 따라 볼 나사(38)가 삽입되고, 볼 나사(38)에 나사결합 하는 너트(39)가 로드부(372a)에 고정 설치되어 있다. 볼 나사(38)는 모터(40)(본 발명에 있어서의 회전구동 수단)에 의해 회전구동되고, 이것에 의해 너트(39)를 통하여 피스톤(372)이 진퇴된다. 또한 모터(40)에는 작동량을 검출하기 위한 인코더(41)가 설치되어 있다.

모터(40)는 회전전달 수단으로서의 풀리(42, 43)에 걸쳐진 벨트(44)를 통하여 볼 나사(38)를 회전구동한다. 이것에 의해, 모터(40)의 출력축(401)과 로드부(372a)와의 축선이 평행하게 되고, 모터(40)를 실린더 본체(371)에 인접하게 설치할 수 있어 컴팩트하게 형성된다.

구동 유체압 실린더(37)는 실린더 본체(371)의 상기 한쪽 끝을 상방으로서의 피스톤(372)의 후퇴방향이 상방향이 되는 자세(즉, 압력실(37a)이 하측에 위치하는 자세)로 설치되어 있다. 구동 유체압 실린더(37)에는, 상방으로 후퇴한 피스톤(372)을 회전 불능의 상태에서 상하방향으로 안내하는 가이드 부재(373)가 연이어 설치되고, 가이드 부재(373)의 상단에는 베어링(45)을 통하여 볼 나사(38)를 회전 자유롭게 지지하는 지지 부재(46)가 연이어 설치되어 있다.

가이드 부재(373)와 실린더 본체(371) 사이에는, 피스톤(372)의 외주에 접하여 실링하는 환상의 실링 부재(47)를 구비하여 가이드 부재(373)와 실린더 본체(371)를 연결하는 연결 블록(374)이 일체로 설치되어 있다. 이렇게 함으로써, 피스톤(372)의 진퇴 동작시에도 실링 부재(47)에 의해 실린더 본체(371)가 폐쇄된 상태가 확실하게 유지되어, 실린더 본체(371)의 기밀성을 향상시켜 작동 유압을 효율적으로 발생시킬 수 있다.

또한 연결 블록(374)의 내주면에는, 실린더 본체(371)보다도 내경이 크게 되고 실린더 본체(371)의 상단측으로 후퇴한 피스톤(372)의 선단부를 수용하는 수용부(374a)가 형성되어 있고, 실린더 본체(371)의 상단에는 실린더 본체(371)의 압력실(37a)로부터 점차로 직경 확장하여 수용부(374a)에 연속하는 테이퍼부(37b)가 형성되어 있다. 수용부(374a)는 피스톤(372)과의 사이에 공극(s)을 형성하고, 수용부(374a)에 피스톤(372)의 선단부가 수용되었을 때에는, 실린더 본체(371)의 압력실(37a)이 테이퍼부(37b)를 통하여 수용부(374a)와 피스톤(372) 사이의 공극(s)에 연통한다.

또, 구동 실린더 유닛(35)은 각 구동 유체압 실린더(37)에 접속되는 유체 저류 탱크(48)를 구비하고 있다. 유체 저류 탱크(48)는 작동용 유체로서 사용하는 작동유(액상 유체)를 저류한다. 그리고, 상기 수용부(374a)에는, 유체 저류 탱크(48)에 제 1 배관(481)을 통하여 접속되어 작동유를 도통시키는 도통 구멍(374b)과, 이 도통 구멍(374b)의 상방에 형성되어 실린더 본체(371) 내부의 에어를 수용부(374a)로부터 도출하는 공기빼기 구멍(374c)이 형성되어 있다. 공기빼기 구멍(374c)은 제 2 배관(482)을 통하여 유체 저류 탱크(48)에 접속되어 있다. 또한, 제 1 배관(481)은 유체 저류 탱크(48) 내의 작동유의 저류 위치에 접속되고, 제 2 배관(482)은 유체 저류 탱크(48)의 작동유상의 에어 고임부의 위치에 접속되어 있다.

구동 실린더 유닛(35)의 각 구동 유체압 실린더(37)는, 핸드 본체(2)에 내장되어 있는 전술의 종동 유체압 실린더(23, 24, 28, 29, 30, 34)에, 1개씩 대응하여 계 13개 설치되어 있다. 도 1에 개략을 도시하고 있는데, 구동 실린더 유닛(35)의 각 구동 유체압 실린더(37)와 핸드 본체(2)의 각 종동 유체압 실린더(23, 24, 28, 29, 30, 34)는 각각이 유체압 전달관(45)을 통하여 각각 별도로 접속된다.

콘트롤러(36)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 신호선(46)을 통하여 구동 실린더 유닛(35)에 접속되고, 각 구동 유체압 실린더(37)로부터 각 종동 유체압 실린더(23, 24, 28, 29, 30, 34에 전달되는 작동용 유체압을 조절함으로써 각 손가락 기구의 굴신을 제어한다.

또한, 콘트롤러(36)는 신호선(47)을 통하여 핸드 본체(2)에 접속되고, 기용 손가락으로 되어 있는 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 및 가운뎃손가락 기구(7)의 각 6축력 센서(21)나 상기 접촉 센서로부터 얻어지는 정보에 기초하여, 각 구동 유체압 실린더(37)의 제어를 행한다. 이것에 의해, 콘트롤러(36)는 전술한 구성의 핸드 본체(2)의 각 손가락 기구에 의해 인간의 동작을 모방한 파지 동작을 하도록 제어한다.

또, 본 실시형태에서는, 콘트롤러(36)에 의해, 구동 유체압 실린더(37)의 출력 유체압과 각 종동 유체압 실린더(23이나 24)로의 입력 유체압의 양쪽을 검출하고 있다. 즉, 도 7에 도시하는 바와 같이, 구동 유체압 실린더(37)의 압력실(37a)에 개설된 유체 출입구(375)에는, 이 압력실(37a)에서 발생한 출력 유체압을 측정하는 제 1 압력센서(48)가 설치되어 있다.

또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제 1 종동 유체압 실린더(23)의 압력실(234)에 개설된 유체 출입구(235)의 근방에는, 이 압력실(234)에 부여되는 입력 유체압을 측정하는 제 2 압력센서(49)가 설치되어 있다.

또한, 도시하지 않지만, 제 2 종동 유체압 실린더(24)나 그 밖의 손가락 기구에 설치된 종동 유체압 실린더에도, 각각의 입력 유체압을 측정하는 제 2 압력센서가 설치되어 있다.

이 구성에 의해, 도 8(a) 및 (b)에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 구동 유체압 실린더(37)의 내부에 유체를 송출·흡입하면, 그것에 대응하여 각 종동 유체압 실린더(23)(24, 28, 29, 30, 34)에서는 유체가 압입·배출되고, 종구 유체압 실린더(37)에 의한 손가락 기구(6)(7, 8, 9, 5)의 구동이 행해진다.

이 때, 유체압 전달관(45)의 내부에 부주의하게 에어가 혼입되어 있거나, 유체압 전달관(45)의 직경이 팽창수축하여 유체의 유동저항이 변화되고 있는 경우에는, 구동 유체압 실린더(37)의 출력 유체압과 각 종동 유체압 실린더(23이나 24)로의 입력 유체압에 압력차가 생기는 경우가 있다.

그러나, 콘트롤러(36)는, 제 1 압력센서(48)와 제 2 압력센서(49)에 의하여 측정한 각각의 유체압에 의해, 유체의 유동경로로의 에어의 혼입이나, 유체압 전달관(45)의 직경의 팽창수축에 수반되는 유체의 유동저항의 변화 등에 의한 응답성의 저하를 검출한다. 그리고, 콘트롤러(36)는, 이 검출에 따라, 모터(40)를 통하여 구동 유체압 실린더(37)에 있어서의 유체의 송출량 및 흡입량을 보정함으로써 응답성의 저하를 해소한다.

이것에 의해, 종동 유체압 실린더(23이나 24) 등으로의 입력 유체압을 충분하게 얻어, 손가락 기구(6)(7, 8, 9, 5)에 원하는 굴신 작동을 행하게 할 수 있다.

그리고, 구동 실린더 유닛(35)을 핸드 본체(2)의 외부에 설치함으로써, 핸드 본체(2)를 소형 경량으로 하여, 예를 들면, 인간의 표준적인 손과 동등한 크기의 핸드 본체(2)를 얻을 수 있다.

또한, 각 구동 유체압 실린더(37) 및 각 종동 유체압 실린더(23, 24, 28, 29, 30, 34)의 유체압에 의해 각 손가락 기구(5, 6, 7, 8, 9)를 작동시키므로, 소형이어도 충분한 파지력을 얻을 수 있다.

또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 구동 유체압 실린더(37)의 실린더 본체(371)는, 압력실(37a)이 하측에 위치하는 자세로 설치되어 있음으로써, 만일 작동유에 혼입한 에어가 실린더 본체(371)의 내부에 침입해도, 에어는 실린더 본체(371)의 상방을 향한다. 따라서, 피스톤(372)을 후퇴시켜 그 선단을 수용부(374a)에 수용 함으로써, 실린더 본체(371)의 압력실(37a)의 에어가 테이퍼부(37b)를 통하여 수용부(374a)와 피스톤(372) 사이의 공극(s)에 들어가고, 공기빼기 구멍(374c)으로부터 유체 저류 탱크(48)의 에어 고임부로 배출된다.

그리고, 피스톤(372)이 하방으로 이동하면, 피스톤(372)의 선단이 테이퍼부(37b)를 통하여 실린더 본체(371)의 압력실(37a)로 들어가, 에어가 배출된 압력실(37a)에 보다 확실하게 작동 유압을 얻을 수 있다. 게다가, 피스톤(372)이 테이퍼부(37b)로부터 압력실(37a)로 침입할 때, 수용부(374a)가 부압으로 되어 유체 저류 탱크(48)의 작동유가 수용부(374a) 내로 끌려 들어가므로, 수용부(374a)에 작동유를 충전할 수 있다. 따라서, 에어가 빠진 것에 의한 실린더(371) 본체 내부의 작동유의 충전량의 감소를 방지할 수 있다.

콘트롤러(36)는, 예를 들면, 핸드 본체(2)의 각 손가락 기구에 의해 원기둥 형상의 물체(도시 생략)를 집어 올리는 동작을 행할 때, 다음과 같이 하여 손가락 기구를 제어한다.

우선, 기용 손가락으로 되어 있는 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 및 가운뎃손가락 기구(7)의 손끝으로 물체를 집는 동작을 행한다.

이 때, CM2 관절(20)의 회동축(실린더 본체(291))의 축선(a)(도 2 참조)이 검지손가락 기구(6) 중수지절 관절과 가운뎃손가락 기구(7) 중수지절 관절과의 중앙을 통과하여 연장되도록 설치되어 있으므로, 검지손가락 기구(6)의 손끝과 가운뎃손가락 기구(7)의 손끝 사이에 엄지손가락 기구(5)의 손끝이 원활하게 대향하므로, 물체의 집기 상태가 극히 안정된다.

이어서, 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 및 가운뎃손가락 기구(7)에 의해 손바닥측의 기부 표피 부재(12)에 접촉할 때까지 물체를 파지한다. 이 때, 콘트롤러(36)는 각 6축력 센서(21), 및 손가락 안쪽의 손가락 표피 부재(11)나 손바닥측의 기부 표피 부재(12)에 설치되어 있는 접촉 센서의 정보에 기초하여, 물체의 위치·크기·자세 등을 연산한다. 콘트롤러(36)는 그 연산결과에 기초하여 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 및 가운뎃손가락 기구(7)를 동작시키므로, 집는 동작으로부터 파지하는 동작으로 연속적으로 이행할 때에 물체의 밸런스를 채용하면서 물체의 자세를 능숙하게 조종할 수 있다.

게다가, CM2 관절(20)의 회동축(실린더 본체(291))의 축선(a)이, 검지손가락 기구(6) 중수지절 관절과 가운뎃손가락 기구(7) 중수지절 관절과의 중앙에 있으므로, 불필요한 모멘트가 생기지 않고, 파지하는 동작으로 이행할 때에도 물체의 자세를 안정시킬 수 있다.

계속해서, 콘트롤러(36)는 약손가락 기구(8) 및 새끼손가락 기구(9)를 작동시켜, 힘손가락이 되는 약손가락 기구(8) 및 새끼손가락 기구(9)에 의해 비교적 강한 힘으로 물체를 꽉 쥐고, 그 후, 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 및 가운뎃손가락 기구(7)에 의해 비교적 강한 힘으로 물체를 꽉 쥔다.

이러한 동작이 콘트롤러(36)의 제어에 의해 행해짐으로써, 인간을 모방하여 물체의 파지 동작을 행할 수 있다. 또한 각 손가락 기구에, 기용 손가락과 힘손가락과의 역할분담을 설정함으로써, 기용 손가락으로 되어 있는 엄지손가락 기구(5), 검지손가락 기구(6), 및 가운뎃손가락 기구(7)에만 6축력 센서(21)를 설치하면 되어, 약손가락 기구(8) 및 새끼손가락 기구(9)를 소형 경량으로 형성할 수 있다.

(산업상의 이용가능성)

본 발명의 5지형 핸드 장치는, 인간의 손과 동일한 동작과 충분한 파지력을 얻으면서 소형 경량화를 가능하게 함으로써, 휴머노이드 로봇에 적합하게 채용할 수 있는 것이다.

Claims (15)

1. 인간의 손을 모방함으로써 손바닥 및 손등을 갖는 기부와 5개의 손가락에 각각 대응하는 굴신 기능을 가진 엄지손가락 기구, 검지손가락 기구, 가운뎃손가락 기구, 약손가락 기구, 및 새끼손가락 기구를 구비하는 핸드 본체와, 이 핸드 본체의 5개의 손가락 기구를 각각 별도로 구동하는 구동 수단을 구비하는 5지형 핸드 장치에 있어서,
   상기 구동 수단은 핸드 본체에 내장되어 각 손가락 기구를 각각 별도로 굴신 작동시키는 복수의 종동 유체압 실린더와, 핸드 본체의 외부에서 각 종동 유체압 실린더의 각각에 유체압 전달관을 통하여 접속되고, 각 종동 유체압 실린더에 각각 별도로 작동용 유체압을 부여하는 복수의 구동 유체압 실린더와, 각 구동 유체압 실린더로부터 각 종동 유체압 실린더에 전달되는 작동용 유체압을 조절함으로써 각 손가락 기구의 굴신을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
   상기 검지손가락 기구와 상기 가운뎃손가락 기구 중 어느 한쪽 또는 양쪽 및 상기 엄지손가락 기구는, 손가락의 끝부분에 작용하는 힘을 검출하는 힘 센서를 구비함과 아울러 상기 제어 수단에 의해 손가락의 끝부분으로의 집기 동작을 포함하는 기용 동작을 행하는 기용 손가락으로 되고,
   이 기용 손가락 이외의 손가락 기구는 상기 제어 수단에 의해 상기 기용 손가락의 동작에 따라 쥐기 동작을 포함하는 힘 동작을 행하는 힘 손가락으로 되고,
   상기 엄지 손가락 기구를 제외한 4개의 손가락 기구의 중수지절 관절은 근위지절간 관절의 회동축에 평행한 축선을 갖는 제 1 회동축과, 이 제 1 회동축의 축선에 교차하는 축선을 갖는 제 2 회동축을 구비하고,
   상기 기용 손가락으로 되는 손가락 기구의 중수지절 관절은 양 회동축의 각각의 각각 별도의 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되고,
   상기 힘 손가락이 되는 손가락 기구의 중수지절 관절은 제 1 회동축만이 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되어 있고, 제 2 회동축은 상기 힘 동작에 따라 자유롭게 회동하는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 유체압 실린더는, 내부에 유체를 수용하는 제 1 실린더 본체와, 이 제 1 실린더 본체의 한쪽 끝으로부터 삽입되고 진퇴 자유로운 중공의 제 1 피스톤 로드와, 이 제 1 피스톤 로드에 연이어 설치된 제 1 피스톤과, 이 제 1 피스톤의 진퇴 이동을 허용하면서 상기 제 1 실린더 본체를 폐색하는 실링 부재와, 이 제 1 피스톤 로드의 축선을 따라 이 제 1 피스톤 로드 내에 삽입되는 볼 나사와, 이 볼 나사에 나사결합되고 또한 상기 제 1 피스톤 로드에 고정 설치된 너트와, 상기 볼 나사를 회전구동함으로써 상기 너트를 통하여 상기 제 1 피스톤 로드를 진퇴시키는 회전구동 수단을 구비하고,
   상기 종동 유체압 실린더는, 상기 구동 유체압 실린더로부터의 작동용 유체가 공급되는 제 2 실린더 본체와, 이 제 2 실린더 본체 내를 왕복운동 자유로운 제 2 피스톤과, 이 제 2 피스톤에 연이어 설치되고, 이 제 2 피스톤의 왕복운동에 따라 진퇴하는 제 2 피스톤 로드를 구비하는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전구동 수단은 회전을 출력하는 출력축이 상기 제 1 피스톤의 축선과 평행이 되는 자세로 상기 제 1 실린더 본체에 인접하여 설치되고,
   상기 출력축은 상기 볼 나사에 회전전달 수단을 통하여 접속되는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 구동 수단에 액상 유체를 상기 작동용 유체로서 사용하여 이 액상 유체를 저류하는 유체 저류 탱크를 설치하고,
   상기 구동 유체압 실린더를, 상기 제 1 실린더 본체의 상기 한쪽 끝을 상방으로 하여 상기 제 1 피스톤의 후퇴방향이 상방향이 되는 자세로 설치하고,
   이 제 1 실린더 본체의 상단부에, 후퇴한 상기 제 1 피스톤의 선단을 비접촉 상태에서 수용하는 수용부를 설치하고,
   이 수용부에, 상기 유체 저류 탱크에 접속되어 액상 유체를 도통시키는 도통 구멍과, 이 도통 구멍의 상방에 형성되어 상기 제 1 실린더 본체 내부의 에어를 도출하는 공기빼기 구멍을 설치한 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 종동 유체압 실린더의 상기 제 2 피스톤 로드는 금속에 의해 형성되고, 이 종동 유체압 실린더의 상기 제 2 피스톤은 합성 수지에 의해 형성되고,
   제 2 피스톤 로드와 제 2 피스톤은 제 2 피스톤 로드의 기단부(基端部)에 형성된 구부가 제 2 피스톤에 형성된 구면 받이부에 끼워맞추어짐으로써 서로 연결되고,
   제 2 피스톤의 적어도 상기 구면 받이부에 끼워맞추어진 상기 구부의 외면과 상기 제 2 실린더 본체의 내면이 가장 근접한 부분에서의 외주면에는, 그 둘레방향으로 연장되는 웅덩이부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 수단에, 상기 구동 유체압 실린더로부터 상기 유체압 전달관에 출력되는 출력 유체압을 측정하는 제 1 압력센서와, 상기 종동 유체압 실린더에 상기 유체압 전달관으로부터 입력된 입력 유체압을 측정하는 제 2 압력센서를 설치하고,
   상기 제어 수단은, 제 1 및 제 2 압력센서에 의한 측정결과에 기초하여 상기 구동 유체압 실린더의 작동용 유체압을 조절함으로써 손가락 기구의 굴신을 제어하는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 엄지손가락 기구를 제외한 4개의 손가락 기구는, 그 각각에, 1축으로 회동하는 원위지절간 관절과, 이 원위지절간 관절의 회동축에 평행한 축선 주위로 1축에서 회동하는 근위지절간 관절과, 이 근위지절간 관절의 회동축에 평행한 축선 주위와 이 축선에 교차하는 축선 주위로 2축에서 회동하는 중수지절 관절을 구비하고,
   원위지절간 관절은 근위지절간 관절에 링크 기구를 통하여 연결되어 이 근위지절간 관절의 회동에 연동하고,
   근위지절간 관절 및 중수지절 관절은 각각이 각각 별도의 상기 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되어 이 피스톤 로드의 신축에 의해 회동하는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 근위지절간 관절을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더는 이 근위지절간 관절과 상기 중수지절 관절 사이에 배열 설치되고,
   상기 중수지절 관절을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더는 상기 기부에 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 엄지손가락 기구는 1축에서 회동하는 엄지손가락 지절간 관절과, 이 엄지손가락 지절간 관절의 회동축에 평행한 축선 주위로 1축에서 회동하는 엄지손가락 중수지절 관절과, 이 엄지손가락 중수지절 관절의 회동축에 평행한 축선 주위와 이 축선에 교차하는 축선 주위로 2축에서 회동하는 수근중수 관절을 구비하고,
   엄지손가락 지절간 관절은 엄지손가락 중수지절 관절에 링크 기구를 통하여 연결되어 이 엄지손가락 중수지절 관절의 회동에 연동하고,
   엄지손가락 중수지절 관절 및 수근중수 관절은 각각이 각각 별도의 상기 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되어 이 피스톤 로드의 신축에 의해 회동하는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 엄지손가락 중수지절 관절을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더는 이 엄지손가락 중수지절 관절과 상기 수근중수 관절 사이에 배열 설치되고,
    상기 수근중수 관절을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더는 상기 기부에 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 수근중수 관절은 상기 엄지손가락 중수지절 관절의 회동축에 평행한 축선을 갖는 제 1 회동축과, 이 제 1 회동축의 축선에 교차하는 축선을 갖는 제 2 회동축을 구비하고, 그 각각의 회동축이 각각 별도의 상기 종동 유체압 실린더의 피스톤 로드에 연결되고,
    상기 제 2 회동축은 중공으로 형성되어 상기 기부에 배열 설치되고,
    이 제 2 회동축의 내부에, 상기 제 1 회동축을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더가 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 회동축을 회동시키는 상기 종동 유체압 실린더에 의한 일방의 구동방향에 대항하여 가압하는 코일스프링을 설치하고,
    이 코일스프링의 내부에 제 2 회동축을 배치한 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 엄지손가락 기구의 수근중수 관절의 제 2 회동축은 그 축선이 상기 검지손가락 기구 중수지절 관절과 상기 가운뎃손가락 기구 중수지절 관절 사이를 통과하여 연장되도록 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 5지형 핸드 장치.
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