CN1662349A

CN1662349A - 多关节驱动机构及其制造方法、使用该机构的把持手和机器人

Info

Publication number: CN1662349A
Application number: CN03814639.8A
Authority: CN
Inventors: 横山和夫; 小野敦; 浅井胜彦; 足达勇治; 山本正树
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2023-06-23
Also published as: JPWO2004000508A1; WO2004000508A1; CN100372660C; US20050218679A1; US7654595B2; JP3723818B2; AU2003243948A1

Abstract

形成将多个骨架材料以列状且大体平面配置而成的骨架材料层部件(101)，用连结部(3A)动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的单面或者两面跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体(3)，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的关节弯曲。

Description

多关节驱动机构及其制造方法、使用该机构的把持手和机器人

技术领域

本发明涉及多关节驱动机构及其制造方法、使用该机构的把持手和机器人，尤其涉及能够把持各种各样的对象物，并且结构简单、能够便宜地制造的多关节驱动机构及其制造方法、使用该机构的把持手和机器人。

背景技术

关于以往工业机器人的把持手，提出了很多在工场内使用于产品的生产、高精度地处理特定的零件的把持手。针对于此，被期待在家庭或办公室、医院等，进行辅助家务或辅助工作、辅助高龄者和残疾人的护理等中大显身手的机器人的把持手，要求其把持手自身小型轻量柔软、且安全，并且能够灵巧地把持各种各样的对象物。

为了灵巧地把持各种各样的对象物，在机械学会论文集66，651C、3672/3678(2000)中，示出了一种研究用的仿人型机械手。该机械手具有1根4关节4自由度的拇指和4根4关节3自由度的指，4根指顶端的关节为连杆机构，其它关节装有小型的伺服电机，具有分布型压力传感器。该机械手作为研究用而投入了商业使用，但是由于为多个零件的组装体，所以价格很高，其用途受到局限。

另外，作为把持手自身为柔软结构的把持手，在日本特许第3226219号中公开了一种由内部被隔壁分离成3个室的筒状的弹性体构成的把持用的执行元件。该执行元件，虽然能够在所有的方向上柔软地动作，但是由于没有骨架结构，故具有难以可靠地把持较重的物体，且把持动作的控制困难的难点。

在上述已公开的把持手的以往例中，均未公开本发明所涉及的、利用由以列状配置的多个骨架材料构成的平面型的多关节驱动机构驱动，能够把持各种各样的对象物，并且结构简单、能够便宜地制造的把持手和使用该把持手的机器人。

要实现并普及在家庭内辅助家务等的个人机器人，其重要的课题是，作为其所使用的把持手，实现一种手自身具有小型轻量柔软、且安全，并且能够灵巧地把持各种各样的对象物的性能，并且能够以简便的结构便宜地制造的把持手。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述课题，提供一种作为其驱动机构而具有制造容易的实用水平的具体结构的多关节驱动机构及其制造方法、使用该机构的把持手和机器人。

本发明，为了实现上述目的而如下构成。

根据本发明，提供一种多关节驱动机构，其形成有将多个骨架材料以列状配置而成的骨架材料层部件，用连结部动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲。

另外，根据本发明，提供一种多关节驱动机构的制造方法，该多关节驱动机构形成有将多个骨架材料以列状配置而成的骨架材料层部件，用连结部动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲；该制造方法包括如下步骤：至少一并形成由上述多个骨架材料大体平面配置而成的上述骨架材料层部件，将由上述多个弹性膨胀收缩体一体化而成的弹性膨胀收缩体层部件连结在上述骨架材料层部件的相邻面的、上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧。

另外，根据本发明，提供一种把持手，对向设置有多个由多关节驱动机构构成的指机构，其中多关节驱动机构形成有多个骨架材料以列状配置而成的骨架材料层部件，用连结部动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲；通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，驱动上述指机构而进行对象物的把持动作。

根据本发明，提供一种机器人，设有具备多个多关节驱动机构的把持手，并在上述把持手上具有压敏传感器、摩擦传感器等触觉传感器或者连结部件的变位传感器，根据由该传感器或者天线检测到的信息控制上述把持手的把持动作，其中上述多关节驱动机构形成有多个骨架材料以列状配置而成的骨架材料层部件，用连结部动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲。

附图说明

本发明的上述以及其它目的和特征，可通过与附图所示的优选实施方式相关联的下面的记述而得以明确，在附图中：

图1A是本发明的实施方式1的面型关节驱动机构的俯视图；

图1B是上述实施方式1的关节驱动机构的剖视图；

图1C是表示上述实施方式1的关节驱动机构的变形状态的剖视图；

图1D是表示上述实施方式1的关节驱动机构的变形状态的剖视图；

图2A是本发明的实施方式2的平面型关节驱动机构的俯视图；

图2B是上述实施方式2的关节驱动机构的剖视图；

图2C是表示上述实施方式2的关节驱动机构的变形状态的剖视图；

图2D是表示上述实施方式2的关节驱动机构的变形状态的剖视图；

图3A是本发明的实施方式2的4指型把持手的立体图；

图3B是本发明的实施方式2的6指型把持手的立体图；

图4A是本发明的实施方式2的弹性铰链的立体图；

图4B表示本发明的实施方式2的把持状态的把持手的立体图；

图4C是本发明的实施方式2的其它方式的铰链的立体图；

图4D表示本发明的实施方式2的其它把持状态的把持手的立体图；

图5A是本发明的实施方式3的多轴回转型弹性铰链的立体图；

图5B是上述实施方式3的多轴回转型弹性铰链的驱动机构的立体图；

图5C是上述实施方式3的多轴回转型弹性铰链的驱动机构的剖视图；

图6是表示使用了本发明的实施方式3的多轴回转型弹性铰链的多关节驱动机构的一部分的立体图；

图7A是本发明的实施方式4的平面型关节驱动机构的剖视图；

图7B是本发明的实施方式4的平面型关节驱动机构的俯视图；

图8A是本发明的实施方式4的对抗驱动型关节驱动机构的剖视图；

图8B是本发明的实施方式4的对抗驱动型关节驱动机构的俯视图；

图9A是表示本发明的实施方式2的把持状态的把持手的立体图；

图9B是表示本发明的实施方式2的把持状态的把持手的立体图；

图10是具有本发明的实施方式2的把持手的机器人的立体图；

图11A是本发明的实施方式5的关节驱动机构的剖视图；

图11B是本发明的实施方式5的关节驱动机构的俯视图；

图12A、图12B、图12C分别是表示本发明的关节驱动机构的制造方法的框图；

图13A、图13B、图13C、图13D分别是表示本发明的关节驱动机构的其它制造方法的框图；

图14是表示本发明的实施方式1的面型关节驱动机构的空压控制关系的结构的框图。

具体实施方式

在继续本发明的记述之前，对附图中相同的零件赋予相同的附图标记。

以下，在结合附图详细说明本发明的实施方式之前，对本发明的各种方式进行说明。

根据本发明的第1方式，提供一种多关节驱动机构，形成有多个骨架材料以列状配置而成的骨架材料层部件，用连结部动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲。

根据本发明的第2方式，提供一种第1方式所述的多关节驱动机构，上述连结部的自由度大体上仅为回转自由度，至少靠近顶端的上述连结部的自由度，被限制为绕与上述骨架材料层部件的列方向大体垂直的轴的1自由度。

根据本发明的第3方式，提供一种第2方式所述的多关节驱动机构，上述连结部，由利用薄板弹簧形成的铰链构成。

根据本发明的第4方式，提供一种第2方式所述的多关节驱动机构，上述连结部，通过使上述骨架材料的一部分变细而构成由骨架材料自身形成的铰链。

根据本发明的第5方式，提供一种第1方式所述的多关节驱动机构，将具有连接检测上述连结部的变形量的变形量传感器的信号布线、和电驱动上述弹性膨胀收缩体的情况下的驱动布线的柔性布线基板，配置在上述连结部的弯曲部附近。

根据本发明的第6方式，提供一种第5方式所述的多关节驱动机构，上述柔性布线基板，兼作由薄板弹簧形成的铰链。

根据本发明的第7方式，提供一种第1～6方式中任一项所述的多关节驱动机构，其还具有使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩的装置，上述装置是，通过向橡胶弹性体外加气压而驱动的装置、或者通过对形状记忆材料加热冷却而驱动的装置、或者通过向电活性聚合物外加电场而驱动的装置。

根据本发明的第8方式，提供一种第7方式所述的多关节驱动机构，由橡胶弹性体构成上述弹性膨胀收缩体，并且使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩的装置，是通过向上述橡胶弹性体外加气压而驱动的装置，该多关节驱动机构还具备设有用于向上述橡胶弹性体外加气压的管道的叠层型气压管道层部件。

根据本发明的第9方式，提供一种多关节驱动机构的制造方法，该多关节驱动机构形成有多个骨架材料以列状配置而成的骨架材料层部件，用连结部动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲；该制造方法包括如下步骤：至少一并形成由上述多个骨架材料大体平面配置而成的上述骨架材料层部件，将由上述多个弹性膨胀收缩体一体化而成的弹性膨胀收缩体层部件连结在上述骨架材料层部件的相邻面的、上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧。

根据本发明的第10方式，提供一种把持手，对向设置多个由多关节驱动机构构成的指机构，其中多关节驱动机构形成有多个骨架材料以列状配置而成的骨架材料层部件，用连结部动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲；通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，驱动上述指机构而进行对象物的把持动作。

根据本发明的第11方式，提供一种第10方式所述的把持手，上述把持手能够通过上述多个对向的指机构把持对象物，至少在上述把持手的把持面侧具有压敏传感器、摩擦传感器等触觉传感器或者上述连结部的变位传感器或者标记信息检测用天线，根据利用该传感器或者天线检测到的信息来控制把持动作。

根据本发明的第12方式，提供一种第10或11方式所述的把持手，至少上述把持手的上述把持面侧的一部分由橡胶等高摩擦柔软材料覆盖。

根据本发明的第13方式，提供一种第10或11方式所述的把持手，在上述把持手的外侧面侧具有上述弹性膨胀收缩体，作为该弹性膨胀收缩体，具有膨胀型和收缩型的两者，利用两者的对抗作用驱动把持动作。

根据本发明的第14方式，提供一种第9或11方式所述的把持手，在把持手的根部，具有超声波式或者摄像式等的把持对象物检测传感器或者相机、或者标记信息检测用天线的把持对象物信息检测装置，根据利用上述把持对象物信息检测装置检测到的把持对象物信息控制把持动作。

根据本发明的第15方式，提供一种机器人，设有具备多个多关节驱动机构的把持手，并在上述把持手上具有压敏传感器、摩擦传感器等触觉传感器或者连结部件的变位传感器，根据由该传感器或者天线检测到的信息控制上述把持手的把持动作，其中上述多关节驱动机构形成多个骨架材料以列状配置而成的骨架材料层部件，用连结部动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲。

根据本发明的第16方式，提供一种第15方式所述的机器人，具有超声波式或者摄像式等的把持对象物检测传感器或者相机、或者标记信息检测用天线的把持对象物信息检测装置，根据利用上述把持对象物信息检测装置检测到的把持对象物信息来计划并控制上述把持手的把持动作。

根据本发明的第17方式，提供一种第1方式所述的多关节驱动机构，上述骨架材料层部件以列状且大体平面配置上述多个骨架材料。

以下，结合附图详细说明本发明的各种实施方式。

(实施方式1)

图1A和图1B是本发明的实施方式1的面型(这里为平面型)关节驱动机构100、100的俯视图和剖视图。图1A～图1D所示的关节驱动机构100、100，是以通过外加气压而膨胀的气压执行元件为驱动源的机构。

在图1A、图1B中，多个骨架材料1、例如4个长方形板状的骨架材料1(在特别指定场所的情况下使用附图标记1-1、1-2、1-3、1-4，在不特别指定场所的情况下统称而使用附图标记1)通过1个长的长方形板状的连结部件2连结在一起，并使各相邻的骨架材料1和骨架材料1彼此之间在连结部件2的各连结部2A(换言之，作为上述多关节驱动机构100的关节而发挥作用的部分)动作自如，跨越上述连结部2A、…、2A而以固定部4、…、4将弹性膨胀收缩体3(在特别指定场所的情况下使用附图标记3-1、3-2、3-3，在不特别指定的情况下统称而使用附图标记3)固定在骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4上。上述各固定部4相当于弹性膨胀收缩体3膨胀收缩时对骨架材料1作用力的部分，为了传递该力，需要在该部位固定，所以，例如通过将设于弹性膨胀收缩体3的凸部嵌合到设于骨架材料1的凹部1a中固定的结构构成。

在此，4个骨架材料1(1-1、1-2、1-3、1-4)，其顶端(图1A的左端)的骨架材料1-1和基端(图1A的右端)的骨架材料1-4的长度大体相同，第2个骨架材料1-2和第3个骨架材料1-3的长度大体相同，且比顶端的骨架材料1-1长，形成为接近于人的手臂的结构。在图1A中，图示了将关节驱动机构100、100以2列配置的情况，但是，实际上也可以通过对向配置而能够进行把持动作等。而且，各基端侧的骨架材料1-4的基端部固定在各多关节驱动机构100的固定部10上。

作为骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4，使用聚乙烯或者其泡沫体等刚性高、且质量轻的塑料制的平板，多个骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4沿其长度方向(列方向)以列状配置成一直线状的同时，多个骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4作为整体而构成大体平面配置的骨架材料层部件101。

作为连结部件2，使用磷青铜或不锈钢等金属、或者、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯等塑料制的薄板弹簧，并利用粘接剂将该连结部件2的各端部分别粘贴到相邻的骨架材料1、1的各自的凹部1a、1a中，在各连结部2A的部分，在相邻的2个骨架材料1、1之间构成弹性铰链，使之具有在与各连结部2A的长度方向垂直的方向(图1A的上下方向)的绕1轴的回转自由度。

作为弹性膨胀收缩体3(3-1、3-2、3-3)，为内置使该弹性膨胀收缩体3膨胀或者收缩的装置的部件，由外形大体接近平板形状的氯丁橡胶或者硅等橡胶制成，内部具有与气压导入通路5(在特别指定场所的情况下使用附图标记5-1、5-2、5-3，在不特别指定的情况下统称而使用附图标记5)连通的气压动作室，并内置从气压导入通路5-1、5-2、5-3向气压动作室导入气压、从而通过外加气压而向长度方向伸长的气压执行元件3-1、3-2、3-3。而且，上述各执行元件3-1、3-2、3-3，相反地通过将气压从大气压减压，而沿其长度方向收缩。上述多个空气执行元件3-1、3-2、3-3中的相邻的空气执行元件彼此之间，由相同材质的橡胶制的弹性膨胀收缩体连结部3A(在特别指定场所的情况下使用附图标记3A-2、3A-3，在不特别指定的情况下统称而使用附图标记3A)连结，作为整体而一体化。为了将该一体化的弹性膨胀收缩体层部件103一并叠层到骨架材料层部件101上，也可以根据需要而预先利用弹性膨胀收缩体连结部3B连结在一起，形成整体结构后，再分离。

作为弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3的各个气压执行元件3-1、3-2、3-3，分别通过多个气压导入通路5-1、5-2、5-3而与气压控制器6相连，通过控制气压而被驱动。

如图14所示，气压控制器6大致由加压泵等气压驱动源6B、介于连接在气压驱动源6B上的各气压导入通路5-1、5-2、5-3的连接端部之间的电磁阀等开闭阀6C-1、6C-2、6C-3、进行气压驱动源6B的驱动控制和各开闭阀6C-1、6C-2、6C-3的开闭控制的控制部6A构成，一边利用控制部6A驱动控制气压控制器6B，一边打开所需要的开闭阀6C-1、6C-2、6C-3，从气压控制器6B向所需要的气压导入通路5-1、5-2、5-3供给压缩空气，使所需要的弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3分别膨胀。

作为气压导入通路5-1、5-2、5-3，使用聚氨酯制的气压管道，根据需要，利用粘接、压入等方法连接橡胶制的执行元件3-1、3-2、3-3和连接接头零件。该气压导入通路5-1、5-2、5-3，也能够形成于弹性膨胀收缩体连结部3A-2、3A-3的内部。

作为一个具体例，制作了如下构成的长度150mm的1指结构的多关节驱动机构：使用泡沫聚乙烯树脂制的厚度5mm、宽度1 8mm、长度20mm～50mm的4根骨架材料作为骨架材料1，使用厚度0.25mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂制的薄板作为连结部件2与其粘合，使用氯丁橡胶制的外径尺寸厚度5mm、宽度13mm、长度10mm的空洞体作为弹性膨胀收缩体3，使用φ4mm的聚氨酯树脂制的空气管道作为连结部3A而与弹性膨胀收缩体3的管道连结并将弹性膨胀收缩体3连结到骨架材料1上。该多关节驱动机构的重量为20gf，很轻。

此外，图1A的32，是跨在骨架材料列之间的基端部分而配置的弹性膨胀压缩体，通过使该弹性膨胀压缩体32膨胀，还能够有效地扩大多关节驱动机构100、100的骨架材料列之间。

图1C和图1D，是表示通过利用气压控制器6，对弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3、即气压式的橡胶制执行元件3-1、3-2、3-3外加气压、或者从大气压减压，从而使之膨胀或者收缩时的各关节驱动机构100的变形的情况的剖视图。图1C表示执行元件3-1、3-2、3-3由于外加气压而沿其长度方向伸长，其结果导致连结部件2的各连结部2A的部分作为弹性铰链而弯曲的情况。在使用薄板弹簧作为连结部件2的情况下，虽然由于弹簧的弹性而作用回复力，但是通过由气压执行元件3-1、3-2、3-3产生抵抗该回复力的充分大的力，能够使上述各关节驱动机构100在其铰链部分向图1C的上凸方向弯曲。图1D表示通过气压的减压(从大气压减小压力)，执行元件3-1、3-2、3-3沿其长度方向收缩时的变形的情况。在这种情况下，向与图1C相反的方向、即向图1D的下凸方向弯曲而变形。能够通过在气压控制器6中预先设置在加压泵6B之外另行设置的减压泵(真空泵)6D(参照图14)，利用阀对其进行切换来进行减压。在任何一种情况下，其变形量能够通过改变加压或者减压的压力而容易地进行改变。此外，虽然在图1D中对通过减压使之向相反方向变形的情况进行了说明，但是也能够仅利用加压使气压执行元件3-1、3-2、3-3动作，并通过解除加压，利用薄板弹簧的弹性所产生的回复力将上述各关节驱动机构100回复到原来的姿势。

根据上述实施方式1，多个骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4在同一层上平面配置，弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3也在该层的一个面上相邻构成，从而形成为由骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4、连结部件2以及弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3构成的平面型的薄型的驱动机构，所以形成为小型轻量的关节驱动机构。

而且，在制造方法上，能够一并形成大体平面配置多个骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4的骨架材料层部件101，将弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3连结在上述骨架材料层部件101的相邻面上，所以即使为连结有较多骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4的构成，也能够用大量成批生产效率优越的制造方法来进行制造，能够提供便宜的设备。

而且，即使在较多骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4被分离的构成的情况下，由于其位于相同的骨架材料层部件101上，所以能够与上述一体化的空气执行元件3-1、3-2、3-3的情况同样地、在平面结构中将其进行配置，并预先用虚设的连结部连结，在将弹性膨胀收缩体3连结在相邻面上后，在该虚设的连结部分离。上述连结，能够通过在形成于骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4的各凹部1a中嵌合、压入或者粘接等方法简便地进行。

(实施方式2)

图2A和图2B是本发明的实施方式2的平面型关节驱动机构的俯视图和剖视图。在实施方式1中所说明的关节驱动机构100上附加了传感功能。图中仅表示了1列由列状的骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4构成的关节驱动机构100，也可以与图1情况同样地形成2列，进而也可以形成多列。并且，图2C和图2D表示通过使弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3膨胀或者收缩，使上述各关节驱动机构100变形的状态。并且，图3A、图3B分别表示使用了4个和6个该平面型的各关节驱动机构100的把持手的立体图。在把持手的外侧面侧具有弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3，并且连结部件2位于其把持面侧。

在图2A～图2D中，骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4的连结部2A、…、2A由于被驱动而大幅度弯曲，在与其相邻的位置配置柔性布线基板7，该柔性布线基板7具有连接各连结部2A的变形量传感器8、…、8等传感器的信号布线、电驱动弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3的驱动布线等布线。在柔性布线基板7上设有检测各个连结部2A、…、2A的变形量的变形量传感器8、…、8，用于检测把持手对把持对象物的作用力、换言之为把持力的压敏传感器、剪切力传感器、或者摩擦传感器等触觉传感器或标记信息检测用天线9、…、9，并用布线7A电连接在控制部6A等上。

在此，标记信息检测用天线9，能够从附加在把持对象物上的标记检测或者记录与该把持对象物有关的各种信息。特别是，通过在把持时最接近把持对象物的、相当于指的间接驱动机构部的接触面侧设置该天线，能够在接近把持对象物的位置检测标记信息，所以能够提高其检测准确度。作为理想的检测信息，检测用来可靠地进行把持的把持对象物的形状信息、重量、柔软度、脆性，以及适当的把持力、在哪个部位把持为好等、用来决定把持时的控制的信息，进行把持动作。并且，能够记录进行的把持动作的结果的信息、例如饮料瓶的剩余的重量等的重量变化、移动后的位置和姿势、把持的成功与否等、用来再次把持控制同一把持对象物的信息。

根据上述构成，通过触觉传感器或者标记信息检测用天线9、…、9，一边检测把持手对把持对象物的把持力的信息，一边利用控制部6A进行气压控制，控制执行元件3-1、3-2、3-3的驱动，控制各个关节的弯曲动作。其结果，开始用把持手把持把持对象物后，换言之，各多关节驱动机构100开始接触把持对象物后，由变形量传感器8、…、8检测出的各个连结部2A、…、2A的变形量被输入控制部6A，并根据各个连结部2A、…、2A的变形量以及基于触觉传感器或标记信息检测用天线9…、9的把持力信息，利用控制部6A进一步控制执行元件3-1、3-2、3-3的驱动，进一步控制各个关节的弯曲动作，从而更加可靠地进行把持对象物的把持动作。由此，能够防止把持手对把持对象物作用过大的把持力而损伤把持对象物，防止由于把持力的不足而产生的不充分的把持。相反，在进行把持对象物的把持解除动作时，通过利用控制部6A进行执行元件3-1、3-2、3-3的反向驱动，各多关节驱动机构100从把持对象物脱离。

这样，通过将柔性布线基板7配置在连结部2A、…、2A的弯曲部附近的层，即使上述各多关节驱动机构100被驱动，柔性基板7也不会大幅度歪斜变形，所以能够形成重复动作的可靠性高的设备。即，在薄板状的连结部件2弯曲的状态下，根据材料力学的理论，其厚度方向的中心位置是长度方向的应变为零的中面，随着从该中面沿厚度方向离开，应变增大。所以，通过靠近该连结部件2配置柔性布线基板7，就能够形成该柔性布线基板7不会较大地歪斜变形的构成。

而且，因为实施方式2的关节驱动机构100为平面型的结构，所以形成为适于将基本上同样为平面结构的柔性布线基板7叠层化的、工艺适应性优越的构成。并且，因为该关节驱动机构100整体为平面型的结构，所以即使包含传感功能，也能够作为整体而形成为小型轻量的设备。而且，例如通过驱动驱动源的执行元件3-1、3-2、3-3，使在多关节驱动机构100的各骨架材料1(1-1、1-2、1-3、1-4)上对应设置的作为触觉传感器的一例的压敏传感器的压力信号平均化，能够沿着把持对象物的形状把持各种各样的形状的把持对象物，能够以更加柔软的对应力使用本把持手进行把持。

图3A、图3B表示使用上述图2A、图2B的关节驱动机构100的把持手的立体图，通过对向设置多个上述关节驱动机构100，而具有把持功能。图3A是将由上述关节驱动机构100构成的指每2根相对向而成的4指型的把持手。图3B是将同样由上述关节驱动机构100构成的指每3根相对向而成的6指型的把持手。在图3B中，该6指型的把持手，与由上述关节驱动机构100构成的外侧的指关节机构100a、100c相比，增大由上述关节驱动机构100构成的中侧的指关节机构100c的关节间的距离，将关节位置错开并延长其长度，使中侧的指关节机构100c长于外侧的指关节机构100a、100c，从外侧的指关节机构100a、100c突出。由此，能够如同沿着把持对象物的形状包入把持对象物那样柔软地进行把持。

在图3A中，将基端侧的骨架材料1-4对向固定在多关节驱动机构100的固定部10A上。基端侧的骨架材料1-4，以相邻的2个关节驱动机构100、100共用1个长方形板状的骨架材料1-4A的方式构成。在把持手的把持面侧11，设置与控制部6A等连接的、压敏传感器、剪切力传感器、或者摩擦传感器等触觉传感器或标记信息检测用天线13，并且在其各连结部2A设置有与控制部6A等连接并检测各个连结部2A、…、2A的变位的变位传感器8。根据上述构成，通过触觉传感器或者标记信息检测用天线13、…、13，一边检测把持手对把持对象物的把持力的信息，一边利用控制部6A进行气压控制，控制执行元件3-1、3-2、3-3的驱动，控制各个关节的弯曲动作。其结果，开始用把持手把持把持对象物后，换言之，各多关节驱动机构100开始接触把持对象物后，由变形量传感器8、…、8检测出的各个连结部2A、…、2A的变形量被输入控制部6A，并根据各个连结部2A、…、2A的变形量以及基于触觉传感器或标记信息检测用天线13…、13的把持力信息，利用控制部6A进一步控制执行元件3-1、3-2、3-3的驱动，进一步控制各个关节的弯曲动作，从而更加可靠地进行把持对象物的把持动作。由此，能够防止把持手对把持对象物作用过大的把持力而损伤把持对象物，或防止由于把持力的不足而产生的不充分的把持。相反，在进行把持对象物的把持解除动作时，通过利用控制部6A进行执行元件3-1、3-2、3-3的反向驱动，各多关节驱动机构100从把持对象物脱离。

在把持手的外侧面侧12具有弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3，通过从气压导入通路5-1、5-2、5-3施加气压而被驱动。该把持手的把持面侧11，被覆有橡胶等具有高摩擦系数的柔软材料14，使牢靠把持把持对象物，并且在把持手的外侧面侧12也为了缓冲而被覆有柔软材料14。此外，该关节驱动机构，外加气压则向把持方向被驱动，减压则向与把持方向相反的打开。

该把持手由于使用上述关节驱动机构100，故小型轻量，由于以弹性膨胀收缩体3作为驱动源，所以柔量高，两者相互结合而成为对于与人的接触、碰撞本质上安全、与人的亲和性高的设备。特别是使用气压式的执行元件3作为驱动源的情况下，由于空气的压缩性而具有高的柔量，这一点较为理想。而且，例如通过驱动驱动源的执行元件3-1、3-2、3-3，使在多关节驱动机构100的各骨架材料1(1-1、1-2、1-3、1-4)上对应设置的作为触觉传感器的一例的压敏传感器的压力信号平均化，能够沿着把持对象物的形状把持各种各样的形状的把持对象物，能够以更加柔软的对应力使用本把持手进行把持。

图4A是说明与构成该把持手的多关节驱动机构100的关节相当的弹性铰链机构的力学性质的立体图，相邻的骨架材料1、1通过连结部件2的薄板弹簧连结在一起，连结部件2的连结部2A的自由度被限制为仅绕Z轴旋转的1旋转自由度。因此，施加在顶端侧(图4A的左侧)的骨架材料1的Z轴方向的力15的反力，能够在基端侧(图4A的右侧)的骨架材料1的另一端部，作为绕长度方向(X轴方向)的转矩力16而可靠地支撑。而且，该力的性质，在弹性铰链部的扭转刚性足够高的情况下，无论连结部2A的弯曲角度如何均有效，也不依存于构成关节驱动机构100的驱动源的执行元件3-1、3-2、3-3的发生力。

图4B是表示用图3A所说明的4指型的把持手把持圆柱状的把持对象物的状态的立体图。利用上述关节驱动机构100把持圆柱状的把持对象物，由该把持力产生的把持面的摩擦力足以抵抗把持对象物17的重力的情况下，该把持对象物不会掉落，而能够被保持。此时，施加在关节驱动机构100上的力15A的反力能够在基端的骨架材料1-4处作为图4A的转矩力16A而支撑。该转矩力16A的性质，与连结部2A的弯曲角度无关而有效，所以即使在把持对象物17的大小(在圆柱时为其直径)不同的情况下，也能够通过施加考虑了重力和摩擦力的把持力，进行柔软且稳定的把持动作。而且，上述转矩力16A的性质，也不依存于构成关节驱动机构100的驱动源的执行元件3-1、3-2、3-3所发生的驱动力，能够仅以考虑了重力和摩擦力的把持力，稳定且以最小限度的力进行把持。

作为气压执行元件3-1、3-2、3-3，例如通过使用其作用截面积约1cm²的执行元件，外加1个大气压，就能够以约200g的把持力夹住圆筒状的把持对象物17。该把持手能够举起在圆筒状容器中盛满了水的重量1Kg的把持对象物17。

图4D是表示用图3B所示的6指型的把持手把持蛋状的把持对象物17的状态的立体图。在图3B中，该6指型的把持手，如前面所说明的那样，与外侧的指关节机构100a、100c相比，增大中侧的指关节机构100c的关节间的距离，错开关节位置并改变其长度而使其突出。由此，能够如同沿着把持对象物17的形状包入把持对象物17那样柔软地进行把持。图4D中，可以看到，在蛋状的把持对象物17的高度方向的直径不同的位置，各指关节机构100a、100c、100c分别变形为最适宜的直径，柔软地沿着把持对象物17的状态。通过使骨架材料1(1-1、1-2、1-3、1-4)的长度、宽度、关节位置、关节数、指关节机构的长度、方向等不同地分布，能够形成更加不要求对象物17的形状，而能够柔软地沿着对象物变形并把持的把持手。

这里，对在圆柱状的把持对象物20上附有凸缘20A的情况下、用图3A、图3B所说明的上述把持手把持的情况进行说明。

图9A是表示用图3A、图3B所说明的把持手把持带有圆板状的凸缘20A的圆柱状的把持对象物20的状态的立体图。表示利用关节驱动机构100夹持带有凸缘20A的圆柱状的把持对象物20的状态。此时，如图9A所示，施加于把持对象物20的两侧的各关节驱动机构100、100的力15B、15B的反力能够在基端的骨架材料1-4A、1-4A处作为转矩力16B、16B支撑。这种情况下，成为凸缘20A的下面譬如放置在对向的关节驱动机构100、100的列的各自上部的状态，所以把持力无需使产生抵抗把持对象物20的重力的摩擦力，而能够为仅维持把持对象物20的姿势的最小限度的把持力。这是基于上述转矩力16B、16B的性质而产生的。

并且，图9A中，对把持在上部带有凸缘20A的圆柱状的把持对象物20的情况进行了说明，但是根据对向设置有多个上述多关节驱动机构100的列的把持手，在把持例如酒杯或碗等容器下部细的形状的把持对象物的情况下，该部分也与上述所说明的相同，成为把持对象物譬如放置在一部分关节驱动机构列的上部的状态，所以能够柔软地把持各种各样的把持对象物，能够以最小限度的把持力进行把持。

图9B是表示用图3A、图3B所说明的把持手把持横卧姿势(换言之，长度方向沿横向的姿势)的圆柱状的把持对象物22的状态的立体图。在把持圆柱状的把持对象物22时，通过使4个多关节驱动机构100、…、100的顶端部1B、…、1B进一步大幅度弯曲，能够如同譬如用爪抓住把持对象物22那样，可靠地支撑把持对象物22的重量而把持把持对象物22。在图9B中，把持手的4个多关节驱动机构100、…、100通过把持对象物22的重力和伴随把持产生的摩擦力而受到的力23、…、23，在上述关节驱动机构100、…、100的各连结部2A作为转矩力而被传递，其反力在各多关节驱动机构100的各基端的骨架材料1-4A的部分作为转矩力24而被支撑。上述各关节驱动机构100的列状方向的刚性高，所以把持手随着该把持而受到的力能够由各关节驱动机构100的固定部10A可靠地支撑。

图4C是表示图4A所说明的铰链结构、换言之为连结部的其它方式的图，通过使骨架材料1的一部分变细，构成由骨架材料自身形成的铰链1A。在这种情况下，不需要其它连结部件，结构简单，并且骨架材料层部件101预先被一体化，所以适于将其它层部件集成化。在图4C的情况下，也如图4A所示，为其连结部、换言之铰链1A的自由度被限制为1自由度的结构，由此，各顶端侧的骨架材料1(相当于图4A的左侧的骨架材料1)上所施加Z轴方向的力15的反力，能够在基端侧的骨架材料1(相当于图4A的右侧的骨架材料1)的另一端部作为转矩力16而被可靠地支撑。要形成这种由骨架材料自身构成的铰链，作为材质，聚丙烯很适合。聚丙烯，对于铰链部的较大的反复变形，其强度劣化小。在这种情况下，与实施方式1和实施方式2所述的由薄板弹簧构成铰链的情况不同，该铰链部不伴随有弹性回复力。在产生弹性回复力的情况下，由执行元件3-1、3-2、3-3发生的力根据其弹性变形量而减小，但是这种形式的铰链有不伴随发生力的减少的优点。

下面，图10表示具有实施方式2所述的把持手的机器人的立体图。从相当于机器人本体的移动台车51，利用2个臂52、52连结把持手50并驱动。移动台车51能够通过容纳在其内部的控制装置56的控制向任意位置移动并定位。各臂52的两端部被可转动地支撑，并且，通过控制装置56的控制，利用马达驱动使下侧的臂52相对于移动台车51转动，使上侧的臂52相对于下侧的臂52转动，从而能够使把持手50移动到任意位置。具有实施方式2所述的把持手50的机器人，在其把持手50的把持面侧具有压敏传感器或摩擦传感器等触觉传感器、或者各连结部2A的变位传感器、或者标记信息检测用天线等传感器53、…、53，所以使用该把持手50的机器人，其接收到了伴随把持对象物的把持动作而产生的上述传感器53、…、53的信号54的控制装置56，能够基于上述信号54，利用控制其把持动作的信号55，来驱动臂52和把持手50。例如，通过使在把持手50的各多关节驱动机构100的各骨架材料1上对应设置的压敏传感器53、…、53的压力信号平均化地利用从控制装置56输入了把持手50的动作控制开始信号的控制部6A的控制，驱动驱动源的执行元件3-1、3-2、3-3，能够沿着把持对象物的形状把持各种各样的形状的把持对象物，能够以更加柔软的对应力使用本把持手50进行把持。

并且，如图10所示，使用在把持手的固定部10A具有一对超声波式或者摄像式等把持对象物检测传感器或者相机、或者标记信息检测用天线等传感器等把持对象物信息检测装置57的把持手50的机器人，能够根据来自该传感器或者相机或者天线等把持对象物信息检测装置57的把持对象物信息检测信号计划把持动作，生成与把持动作有关的臂52和手50的运动轨迹来控制把持手50。这种情况下，通过同时使用从上述连结部的变位传感器得到的信号，能够一边检测把持手的姿势，一边更加高精度地把握与把持对象物的相对位置，进行把持控制。

(实施方式3)

图5A、图5B和图5C是利用由薄板弹簧形成的弹性铰链结构平面构成2轴至3轴的回转自由度的驱动机构。使骨架材料1的连结部形成为构成其宽度逐渐变窄的对接部1B的形状，并以具有适度刚性的橡胶制的薄板弹簧30连结。根据该构成，成为可绕X、Y、Z轴旋转的万向接头机构。在选用薄板弹簧30的刚性充分大的材质的情况下，薄板弹簧30的面内刚性比其弯曲刚性和扭转刚性大，所以也能够限制Z轴的回转的自由度。如图5B和图5C所示，将与上述弹性膨胀收缩体3同样的结构(例如气压执行元件)的长条状的长的弹性膨胀收缩体31配置在对接部1B的两侧的表里两面，将两端部分别固定在相邻的骨架材料1、1上，使4个弹性膨胀收缩体31、…、31的气压执行元件相对抗而驱动，从而能够向自由的方向驱动。

图6是表示取代一方的平面型多关节驱动机构的第3弹性膨胀收缩体3-3而使用了上述图5A～图5C所示的万向接头机构的、平面型的多关节驱动机构100G的一部分的立体图。2根骨架材料列在基端侧通过长方形板状的连结用骨架材料1C结合在一起。通过在构成指的多关节驱动机构100G的基端侧的一部分上使用上述万向接头机构，能够使指尖向所有的方向动作，所以能够实现把持动作的多样化。为了大幅度扩展该多关节驱动机构100、100G的骨架材料列之间，在骨架材料列间的基端部分设置弹性膨胀收缩体32，并使其膨胀，从而也能够有效地大幅度扩展。

在该例中，至少将驱动部顶端附近的连结部的自由度限制为1自由度，并具有在实施方式2的、图4A中说明过的力的性质，使用了该关节驱动机构的把持手，手所受到的力能够由其骨架材料的基端部1C可靠地支撑。

(实施方式4)

图7A和图7B是表示本发明的实施方式4的多关节驱动机构100H的剖视图和俯视图。图8A和图8B是表示该实施方式4的对抗驱动型多关节驱动机构100H的剖视图和俯视图。其中任一多关节驱动机构100H都是由形状记忆合金驱动的类型。

该实施方式4，是相对于把持对象物而在其接触面侧设有弹性膨胀收缩体的情况、以及相对于上述接触面侧而在与其对向的非接触面侧设有弹性膨胀收缩体的情况的实施方式。

而且，将后述的Mckibbin型气压式执行元件、能够电驱动的电活性聚合物作为执行元件而应用的情况，较为理想。

在图7A、图7B中通过用柔性布线基板40连结多个平板状骨架材料1，利用柔性布线基板40的弹性而构成弹性铰链40A。在柔性布线基板40上，具有利用布线41连线的弹性铰链部40A的变形量传感器42和触觉传感器46，具有检测该关节驱动机构100H的姿势和触觉的功能。跨越构成该连结部的柔性布线基板40的弹性铰链部40A，利用固定部4A、…、4A、4B、…、4B将形状记忆合金丝或者线圈43(43A、43B)固定在骨架材料1-1、1-2、1-3、1-4和固定部10上。形状记忆合金丝或者线圈43A通过固定部4A固定在指尖侧的第1骨架材料1-1上，并穿过设在其它的第2骨架材料1-2上的支架部44A而固定在另外的第3骨架材料1-3上。在从指尖侧起第2个的第2骨架材料1-2上，通过固定部4B固定形状记忆合金丝或者线圈43B，并穿过设在第3骨架材料1-3上的支架部44B而固定在另外的第4骨架材料1-4上。各个形状记忆合金丝(或者线圈)43A和43B通过利用电源45(45A和45B)独立通电加热，驱动该驱动机构。形状记忆合金丝43A和43B的形状记忆合金使用以温度上升而超过马氏体相变温度后缩小的方式进行了形状记忆处理的材料，通过断开电源而散热冷却，回复到原来的长度。

这里，支架部44A和支架部44B，是用来将随着形状记忆合金(SMA)丝或者线圈43A膨胀收缩而产生的力向骨架材料1传递的、起到力学支点的作用的部件。上述支架部44A、44B安装在骨架材料1上，通过悬架形状记忆合金丝或者线圈43A而发挥起作用。

而且，固定部4A和固定部4B固定形状记忆合金丝或者线圈43A，同样地，是用来将随着形状记忆合金丝或者线圈43A膨胀收缩而产生的力向骨架材料1传递的、起到力学支点的作用的部件。在作为固定部4A和固定部4B的固定部件而安装于骨架材料1的阶梯销等上，悬架或者卷绕固定形状记忆合金丝或者线圈43A。

图8A、图8B的对抗驱动型多关节驱动机构的构成要素也和图7A、图7B相同。夹着骨架材料层部件101而在其两侧安装有构成驱动源的形状记忆合金丝或者线圈43C和43D，通过该两者的驱动的对抗作用，能够向把持方向及其相反方向驱动。

在作为上述执行元件的一例的气压式执行元件中，有通过施加气压而向其长度方向收缩的形式的机构。

作为上述执行元件的其它例的Mckibbin型执行元件，在橡胶管上覆盖有圆筒状的网，通过外加气压而向其径方向膨胀，随着该膨胀，网眼被拉伸，从而沿长度方向收缩。在使用这种功能的空气式执行元件作为驱动源的情况下，能够将图7A、图7B中的形状记忆合金丝或者线圈置换成具有该功能的气压式执行元件，从而构成同样的驱动机构。

而且，作为上述执行元件的其它例，作为人工筋执行元件而正在研究开发能够电驱动的各种电活性聚合物材料。例如提出了在薄片状的电介质聚合物中设有柔软电极的多层结构的执行元件，凝胶电应变型、凝胶的离子驱动型、导电性聚合物方式等的方案。在驱动源中使用上述元件的情况下，如果为膨胀型元件，则能够以基于图1A～图1D和图2A～图2D的构成形成本发明的驱动机构，如果为收缩型元件，则能够以基于图7A、图7B的构成形成本发明的驱动机构。这种人工筋执行元件以聚合物材料为主体，所以材料自身分量轻，并且具有高的柔量，因此上述性能相互结合，对于与人的接触、碰撞本质上很安全。而且，人工筋执行元件一般产生能量很高，通过将其作为本发明的多关节驱动机构的驱动源，与以往的由电磁马达和减速器构成的多关节驱动机构相比，可以形成显著节省能源的设备。

将上述的Mckibbin型气压执行元件、能够电驱动的各种电活性聚合物作为执行元件而应用的情况下，由于上述执行元件为管状或薄片状及其叠层体等细长的形态，所以相对于膨胀变形而产生纵向弯曲，难以将膨胀变形使用于驱动。所以，最好使其在上述执行元件中主要以利用收缩变形拉伸的状态发挥作用。实施方式4为这种适于通过使执行元件收缩变形而在拉伸状态下作用的结构。

而且，还能够在图2A～图2D的构成上，将基于图7A、图7B的构成组合在把持手的外侧面侧，通过膨胀型和收缩型的两者的弹性膨胀收缩体的对抗作用驱动关节驱动机构。这种情况下，应用了该关节驱动机构的把持手，除向把持方向驱动的功能之外，还能够向放开把持物的方向驱动，能够大幅度扩展为了把持而对向设置的关节驱动机构列的间隔。并且，通过这样形成将驱动的执行元件仅设于把持手的外侧面侧的结构，可以将用于检测关节驱动机构的姿势的连结部的变形量传感器、用于控制把持力的触觉传感器、以及用于检测把持对象物的信息的标记信息检测用天线汇集在把持面侧而构成，适于将较多的分布的传感器集中起来。而且把持手的把持面侧，随着把持而必然接近、接触把持对象物，所以将上述传感器构成于把持面侧比较适宜。能够在靠近的位置高灵敏度地检测贴在把持对象物上的标记上所写入的有关把持对象物的形状、把持位置、把持计划等各种信息。

(实施方式5)

图11A和图11B是表示本发明的实施方式5的多关节驱动机构的剖视图和俯视图。实施方式5是将实施方式1所述的多关节驱动机构中的气压管道设为叠层型气压管道层部件60的实施方式。通过这种构成，成为由骨架材料1构成的骨架材料层部件101、和由叠层型气压管道层60及弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3构成的层分开的结构，所以成为容易将其一并形成的结构。其它部件与实施方式1所述的内容相同。

下面，图12A、图12B和图12C是表示本发明的上述实施方式的上述多关节驱动机构的制造方法的框图。本制造方法由以下步骤构成：图12A的第1步骤，一并形成骨架材料层部件101，该骨架材料层部件101由将骨架材料1包括其铰链部1A在内大体平面配置而成；图12B的第2步骤，形成由弹性膨胀收缩体3-1、3-2、3-3及其连结部3A、气压导入通路5-1、5-2、5-3构成的弹性膨胀收缩体层部件103；图12C的第3步骤，将弹性膨胀收缩体层部件103连结在上述骨架材料层部件101的相邻面上。图12A的第1步骤，能够通过将例如聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合物或者其泡沫体等，以成为其铰链部1A变细的结构的方式进行注塑(注塑成型)等，一并形成。而且，也能够通过对构成骨架材料1的平板状部件进行局部加热，形成其铰链部1A。图12B的第2步骤，在利用气压驱动的橡胶气压型的情况下，将作为弹性膨胀收缩体的氯丁橡胶或者硅或者在其中复合有纤维的弹性体，利用作为空气管道的聚氨酯管预先连结在一起而形成结构体，并将该结构体用金属模具预形成，通过加硫加热等正式形成。并且，在上述骨架材料层部件101的相邻面上连结该结构体。通过在分别形成于各骨架材料1的凹部1a中嵌合、压入或者粘接等方法进行上述连结。

下面，图13A、图13B、图13C和图13D是表示本发明的上述实施方式的多关节驱动机构的其它制造方法的框图。本制造方法，作为图13A和图13B的第1工序，在构成连结部件2的聚对苯二甲酸乙二醇酯制的薄板弹簧A上，以连结部件2的各铰链部2A为连结部，大体平面叠层粘接由聚乙烯泡沫体构成的各骨架材料1。上述骨架材料列，也能够将预先连结在一起的材料一并叠层粘接，然后切离。然后，作为图13C的第2工序，在上述骨架材料1上，作为叠层型气压管道层部件60(如60a、60b、60c那样)而叠层形成由低弹性模量且柔软的硅橡胶构成的3层结构。即，首先，形成基底层60a，然后在该基底层60a上形成中间层60b，该中间层60b具有：形成有空气导入通路5(5-1、5-2、5-3)的空间部，然后在该中间层60b上形成上部层60c，该上部层60c具有向气压执行元件的连接孔。上述3层的形成，能够通过印刷或者涂敷、以及加热硬化来进行。最后，作为图13D的第3工序，粘接叠层连结作为弹性膨胀收缩体3(3-1、3-2、3-3)的气压执行元件而成的结构体。各层的形成能够一并形成，所以与关节自由度数无关，制造容易，因此能够以低成本制造。

如上，根据本发明，能够提供一种如下构成的多关节驱动机构，即，形成多个骨架材料以列状配置而成的骨架材料层部件，用连结部动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体。

而且，能够提供一种把持手，其对向设置多个由多关节驱动机构构成的指机构，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述指机构，进行对象物的把持动作。

而且，能够提供一种机器人，其具有具备多个上述多关节驱动机构的把持手，并在上述把持手上具有压敏传感器、摩擦传感器等触觉传感器或者连结部件的变位传感器，根据由该传感器或者天线检测到的信息控制上述把持手的把持动作。

其结果，能够实现把持手自身小型轻量且柔软、安全，并且具有能够灵巧地把持各种各样的对象物的性能的把持手，能够提供一种作为其驱动机构而具有制造容易的实用水平的具体结构的多关节驱动机构。其结果，成为适合于被期待在家庭或办公室、医院等，进行辅助家务或辅助工作、辅助高龄者和残疾人的护理等中大显身手的机器人的把持手。

而且，至少一并形成由上述多个骨架材料大体平面配置而成的上述骨架材料层部件，将由上述多个弹性膨胀收缩体一体化而成的弹性膨胀收缩体层部件连结在上述骨架材料层部件的相邻面的、上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧，从而能够制造上述多关节驱动机构，所以各层的形成能够一并形成，因此与关节自由度数无关，制造容易，因此能够以低成本制造。

此外，通过将上述各实施方式中的任意的实施方式适当组合，能够得到各自具有的效果。

本发明结合附图对优选实施方式进行充分的记载，但是对于熟知该技术的人而言，可知有各种变形或修改。这种变形或修改，只要不脱离本发明的技术思想，即应理解为包含于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种多关节驱动机构，形成有将多个骨架材料(1、1-1、1-2、1-3、1-4)以列状配置而成的骨架材料层部件(101)，用连结部(1A、1B、2A、30)动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体(3、3-1、3-2、3-3)，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲。

2.根据权利要求1所述的多关节驱动机构，其中，上述连结部的自由度大体上仅为回转自由度，至少靠近顶端的上述连结部的自由度，被限制为绕与上述骨架材料层部件的列方向大体垂直的轴的1自由度。

3.根据权利要求2所述的多关节驱动机构，其中，上述连结部，由利用薄板弹簧(2、30)形成的铰链构成。

4.根据权利要求2所述的多关节驱动机构，其中，上述连结部(1A、1B)，通过使上述骨架材料的一部分变细而构成由骨架材料自身形成的铰链。

5.根据权利要求1所述的多关节驱动机构，其中，将具有连接检测出上述连结部的变形量的变形量传感器(8、42)的信号布线(41)、和电驱动上述弹性膨胀收缩体的情况的驱动布线的柔性布线基板(7、40)，配置在上述连结部的弯曲部附近。

6.根据权利要求5所述的多关节驱动机构，其中，上述柔性布线基板(40)，兼作由薄板弹簧形成的铰链(40A)。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的多关节驱动机构，其中，还具有使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩的装置，上述装置是，通过向橡胶弹性体外加气压而驱动的装置、或者通过对形状记忆材料加热冷却而驱动的装置、或者通过向电活性聚合物外加电场而驱动的装置。

8.根据权利要求7所述的多关节驱动机构，其中，由橡胶弹性体构成上述弹性膨胀收缩体，并且使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩的装置，是通过向上述橡胶弹性体外加气压而驱动的装置，该多关节驱动机构还具备设有用于向上述橡胶弹性体外加气压的管道的叠层型气压管道层部件(60)。

9.一种多关节驱动机构的制造方法，该多关节驱动机构形成有将多个骨架材料(1、1-1、1-2、1-3、1-4)以列状配置而成的骨架材料层部件(101)，用连结部(1A、1B、2A、30)动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体(3、3-1、3-2、3-3)，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲；其中，该制造方法包括如下步骤：

至少一并形成由上述多个骨架材料大体平面配置而成的上述骨架材料层部件(101)，

将由上述多个弹性膨胀收缩体一体化而成的弹性膨胀收缩体层部件(103)连结在上述骨架材料层部件的相邻面的、上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧。

10.一种把持手，对向设置多个由多关节驱动机构构成的指机构，其中多关节驱动机构，形成有将多个骨架材料(1、1-1、1-2、1-3、1-4)以列状配置而成的骨架材料层部件(101)，用连结部(1A、1B、2A、30)动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体(3、3-1、3-2、3-3)，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲；

通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述指机构进行对象物的把持动作。

11.根据权利要求10所述的把持手，其中，上述把持手能够通过上述多个对向的指机构来把持对象物，至少在上述把持手的把持面侧具有压敏传感器、摩擦传感器等触觉传感器或者上述连结部的变位传感器或者标记信息检测用天线(8、9、13、42、46)，根据由该传感器或者天线检测到的信息来控制把持动作。

12.根据权利要求10或11所述的把持手，其中，至少上述把持手的上述把持面侧的一部分由橡胶等高摩擦柔软材料覆盖。

13.根据权利要求10或11所述的把持手，其中，在上述把持手的外侧面侧具有上述弹性膨胀收缩体，作为该弹性膨胀收缩体，具有膨胀型和收缩型两者，利用两者的对抗作用来驱动把持动作。

14.根据权利要求9或11所述的把持手，其中，在把持手的根部，具有超声波式或者摄像式等的把持对象物检测传感器或者相机、或者标记信息检测用天线的把持对象物信息检测装置(57)，根据由上述把持对象物信息检测装置检测到的把持对象物信息来控制把持动作。

15.一种机器人，设有具备多个多关节驱动机构的把持手(50)，在上述把持手上具有压敏传感器、摩擦传感器等触觉传感器或者连结部件的变位传感器(8、9、13、42、46)，根据由该传感器或者天线检测到的信息来控制上述把持手的把持动作，其中上述多关节驱动机构形成有将多个骨架材料(1、1-1、1-2、1-3、1-4)以列状配置而成的骨架材料层部件(101)，用连结部(1A、1B、2A、30)动作自如地连结上述多个骨架材料，并且具有在上述骨架材料层部件的相对于对象物的接触面侧或者/以及与接触面侧对向的非接触面侧跨越上述连结部配置、且固定在上述多个骨架材料间的弹性膨胀收缩体(3、3-1、3-2、3-3)，通过使上述弹性膨胀收缩体膨胀或者收缩，来驱动上述相邻的多个骨架材料间的上述连结部作为关节弯曲。

16.根据权利要求15所述的机器人，其中，具有超声波式或者摄像式等的把持对象物检测传感器或者相机、或者标记信息检测用天线的把持对象物信息检测装置(57)，根据利用上述把持对象物信息检测装置检测到的把持对象物信息来计划并控制上述把持手的把持动作。

17.根据权利要求1所述的多关节驱动机构，其中，上述骨架材料层部件以列状且大体平面配置上述多个骨架材料。