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人間型ハンド(The TUAT/Karlsruhe/Double humanoid hand)

  実際に作業を実行する手に当る部分(手先具)は,義手の機能を決定付ける非常に重要な部位である.図6は代表的な把持動作を示したものであるが,我々は20自由度以上を有する極めて複雑な構造を巧みに操作し,これを実現する.これを機械的に実現するには数多くのモータやセンサが必要と考えられるが,義手のような限られた領域にこれら全てを投入するのは,形状,重量そして操作性からして,およそ現実的な話ではない.また義手のような福祉機器には更に,解決すべき特有の課題がある.それは,見た目や動作の「自然さ」の実現である.仮にもし,装用する腕が見た目や動作に違和感を覚えるようなものならば,それは周囲の好奇の目に晒されることを意味する.これは成人のみならず,特に多感な子供たちにとっては極めて重要な配慮せねばならない問題である.このように小型・軽量,簡便な操作,自然さといった要求を満たしつつ,優れた機能を両立せねばならないというジレンマの解消,これこそが,動力義手の開発における最大の課題である.
  そこで我々は財団法人長寿科学振興財団の研究者派遣事業による補助により,病院やオフィス,家庭での補佐を目的とするヒューマノイドロボットARMAR(図7)の研究で有名な独カールスルーエ工科大学と共同で,義手のみならず介護ロボットなどに適したハンドの開発を行った.図8に開発された人間型ハンド,The TUAT/Karlsruhe Humanoid Handを示す.
このハンドを開発するに当り,設計指針としてまず着目したのは人間と同様の骨格構造の構築,従来はセンサを利用せねばできなかった把持力の均一化,そして自然な動作の実現という3点である.このために図9にあるように,従来は単に板状とみなされてきた掌部に関しても同じような骨格構造を与え,腱に相当するリンクで連結することで人間と同様の構造を実現した.また指の各関節に関しては独立作動リンクを与えることで,全ての関節は一連の連動リンクとして作動することが可能となった.
以上の機構により,このハンドは対象物に沿って屈曲動作を行い,均一な把持力を以って最適な握りを実現できる.このため動作に要するアクチュエータは1個で良く,結果操作性,軽量性は極めて高い.また図10にあるように基本的な動作を再現することも可能であり,その動作は人間のものに極めて近く,開発時の最大の目標を達成できていることが理解できる.
   
特願2000−289691
東京都立航空工業高等専門学校 准教授 深谷 直樹
ダブル技研株式会社 代表取締役 和田 博
東京農工大学工学部 教授 遠山 茂樹
   
   

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