手指輔助裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供根據(jù)安裝者的意圖適當?shù)剌o助手指的彎曲動作或者伸展動作的手指輔助裝置。以能夠向手指彎曲的方向以及手指伸展的方向旋轉(zhuǎn)的方式連接多個單元而形成手指輔助裝置。單元通過利用夾持部從手指的指腹以及指背夾持手指而安裝于手指，并檢測手指的指腹與夾持部之間的接觸力（第1接觸力）以及手指的指背與夾持部之間的接觸力（第2接觸力），來控制驅(qū)動力。手指輔助裝置的安裝者的意圖表現(xiàn)于第1接觸力與第2接觸力，所以通過這樣做能夠根據(jù)安裝者的意圖適當?shù)乜刂剖种篙o助裝置的驅(qū)動力，輔助手指的彎曲動作或者伸展動作。
【專利說明】手指輔助裝置

【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及手指輔助裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前提出有通過安裝于因事故、疾病等引起在手指的彎曲伸展方面產(chǎn)生了障礙的人、握力降低的人、因高齡使力量減弱的老人等的手來輔助手指的動作的裝置(專利文獻1、專利文獻2)。
[0003]專利文獻1:日本特開2002 - 345861號公報
[0004]專利文獻2:日本特開2011 - 115248號公報
[0005]然而，難于檢測關于欲使手指彎曲還是欲使手指伸展的人的意向，因此，上述提案的任何一個中均存在難以適當?shù)剌o助手指的彎曲動作或者伸展動作這樣的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]該發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所具有的上述課題而完成的，目的在于提供能夠檢測人欲使手指彎曲還是欲使其伸展，并適當?shù)剌o助手指的彎曲動作或者伸展動作的技術(shù)。
[0007]為了解決上述課題的至少一部分，本發(fā)明的手指輔助裝置采用了下面的構(gòu)成。即，
[0008]在安裝于手指來輔助上述手指彎曲的動作的手指輔助裝置中，其特征在于，具備:
[0009]多個單元，它們以能夠向上述手指彎曲的彎曲方向以及向上述手指朝上述彎曲方向的相反方向伸展的伸展方向旋轉(zhuǎn)的方式連結(jié)；
[0010]夾持部，其被設于多個上述單元，并夾持上述手指的指腹以及上述手指的指背，其中，將上述手指面向欲把持的對象物的一側(cè)作為上述手指的指腹，將手指的指腹的相反側(cè)作為上述手指的指背；
[0011]傳感器，其為設于上述夾持部，并檢測在上述夾持部與上述手指的指腹之間產(chǎn)生的第I接觸力的第I傳感器、和檢測在上述夾持部與上述手指的指背之間產(chǎn)生的第2接觸力的第2傳感器的至少一個；
[0012]驅(qū)動部，其與上述單元連結(jié)，并驅(qū)動上述單元向上述手指彎曲的方向或者向上述手指伸展的方向旋轉(zhuǎn)；以及
[0013]驅(qū)動力控制部，其基于上述第I接觸力和上述第2接觸力，控制上述驅(qū)動部驅(qū)動上述單元旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力。
[0014]這樣的本發(fā)明的手指輔助裝置通過驅(qū)動連接的多個單元向手指彎曲的方向或者手指伸展的方向旋轉(zhuǎn)，來輔助手指的動作。這里，單元通過利用夾持部從手指的指腹以及指背夾持手指，從而安裝于手指。并且，所謂的“手指的指腹”是指在使手指彎曲來把持對象物時，手指面向?qū)ο笪锏囊粋?cè)。另外，所謂的“手指的指背”是指與手指的指腹相反的一側(cè)。而且，檢測手指的指腹與夾持部之間的接觸力(第I接觸力)以及手指的指背與夾持部之間的接觸力(第2接觸力)，來控制驅(qū)動力。詳細后述，但手指輔助裝置的安裝者的意圖表現(xiàn)于第I接觸力和第2接觸力，所以通過這種方式能夠根據(jù)安裝者的意圖適當?shù)乜刂剖种篙o助裝置的驅(qū)動力，來輔助手指的彎曲動作或者伸展動作。
[0015]另外，在上述的本發(fā)明的手指輔助裝置中，在驅(qū)動單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，也可以如下述那樣使驅(qū)動力增減。即，也可以在第I接觸力比第2接觸力大的情況下使驅(qū)動力增加，在第I接觸力比第2接觸力小的情況下使驅(qū)動力減少。
[0016]在驅(qū)動單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，第I接觸力比第2接觸力大可以認為是安裝者欲使手指進一步彎曲。相反地，第I接觸力比第2接觸力小可以認為是安裝者欲減弱使手指彎曲的力。因此，通過如上述那樣檢測接觸力，能夠根據(jù)安裝者的意圖使驅(qū)動力增減。
[0017]另外，在上述的本發(fā)明的手指輔助裝置中，也可以在驅(qū)動單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)時的第I接觸力與第2接觸力的差比規(guī)定的閾值小的情況下，不使驅(qū)動力增減。即，也可以在驅(qū)動單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，當?shù)贗接觸力比第2接觸力大第I增加側(cè)閾值以上時使驅(qū)動力增加，當?shù)?接觸力比第I接觸力大第I減少側(cè)閾值以上時使驅(qū)動力減少。并且，在驅(qū)動單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，當?shù)贗接觸力比第2接觸力大且第I接觸力的相對于第2接觸力的超過量小于第I增加側(cè)閾值，或者第2接觸力比第I接觸力大且第2接觸力的相對于第I接觸力的超過量小于第I減少側(cè)閾值的情況下，維持驅(qū)動力。另外，能夠分別設定使驅(qū)動力增加的一側(cè)的閾值(第I增加側(cè)閾值)與使驅(qū)動力減少的一側(cè)的閾值(第I減少側(cè)閾值)即可，也可以將第I增加側(cè)閾值與第I減少側(cè)閾值設定為相同的值。
[0018]這樣一來，能夠避免因安裝者沒有意圖的細微的手指的動作(例如手指的抖動)而引起第I接觸力以及第2接觸力增減，并隨之使驅(qū)動力增減。其結(jié)果是，能夠根據(jù)安裝者的意圖，穩(wěn)定地輔助手指的彎曲動作以及伸展動作。
[0019]另外，在上述的本發(fā)明的手指輔助裝置中，也可以在驅(qū)動單元向伸展方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，如下述那樣使驅(qū)動力增減。即，也可以在第I接觸力比第2接觸力大的情況下使驅(qū)動力減少，在第I接觸力比第2接觸力小的情況下使驅(qū)動力增加。
[0020]在驅(qū)動單元向伸展方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，第I接觸力比第2接觸力大可以認為是安裝者欲減弱使手指伸展的力。相反地，第I接觸力比第2接觸力小可以認為是安裝者欲使手指進一步伸展。因此，通過如上述那樣控制驅(qū)動力，能夠根據(jù)安裝者的意圖使驅(qū)動力增減。
[0021]另外，在上述的本發(fā)明的手指輔助裝置中，也可以在驅(qū)動單元向伸展方向旋轉(zhuǎn)時的第I接觸力與第2接觸力的差比規(guī)定的閾值小的情況下，不使驅(qū)動力增減。即，也可以在驅(qū)動單元向伸展方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，當?shù)?接觸力比第I接觸力大第2增加側(cè)閾值以上時使驅(qū)動力增加，當?shù)贗接觸力比第2接觸力大第2減少側(cè)閾值以上的情況下使驅(qū)動力減少。并且，在驅(qū)動單元向伸展方向旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，當?shù)?接觸力比第I接觸力大且第2接觸力的相對于第I接觸力的超過量小于第2增加側(cè)閾值，或者第I接觸力比第2接觸力大且第I接觸力的相對于第2接觸力的超過量小于第2減少側(cè)閾值的情況下，維持驅(qū)動力。并且，能夠分別設定使驅(qū)動力增加的一側(cè)的閾值(第2增加側(cè)閾值)與使驅(qū)動力減少的一側(cè)的閾值(第2減少側(cè)閾值)即可，也可以將第2增加側(cè)閾值與第2減少側(cè)閾值設定為相同的值。
[0022] 這樣一來，能夠避免因安裝者沒有意圖的細微的手指的動作(例如手指的抖動)而引起第I接觸力以及第2接觸力增減，并隨之使驅(qū)動力增減。其結(jié)果是，能夠根據(jù)安裝者的意圖，穩(wěn)定地輔助手指的彎曲動作以及伸展動作。
[0023]另外，在上述的本發(fā)明的手指輔助裝置中，也可以將第2增加側(cè)閾值設定為比第I增加側(cè)閾值小的值，并將第2減少側(cè)閾值設定為比第I減少側(cè)閾值小的值。
[0024]一般有手指在伸展時相比彎曲時手指的力較小的傾向。因此，若事先設第2增加側(cè)閾值為比第I增加側(cè)閾值小的值，設第2減少側(cè)閾值為比第I減少側(cè)閾值小的值,則與彎曲時相比手指在伸展時能夠從手指受到較小的力的階段開始輔助手指的動作。
[0025]另外，在上述的本發(fā)明的手指輔助裝置中，也可以在多個單元中，特別是在手指的前端側(cè)的單元的夾持部設置第I傳感器以及第2傳感器。并且，該情況下，也可以在其他單元的夾持部也設置第I傳感器以及第2傳感器。
[0026]使手指彎曲或伸展的情況下，越至手指的前端手指的動作越大。因此，若在多個單元中特別是在手指的前端側(cè)的單元的夾持部設置第I傳感器以及第2傳感器，則能夠靈敏地檢測安裝者的意圖，適當?shù)剌o助手指的動作。
[0027]另外，在上述的本發(fā)明的手指輔助裝置中，設于手指的指腹的第I夾持部也可以形成為比設于手指的指背的第2夾持部容易變形。
[0028]這樣一來，在安裝者把持對象物的情況下，把持對象物的感觸經(jīng)由第I夾持部被傳遞至安裝者的手指的指腹，所以能夠?qū)崿F(xiàn)容易把持對象物的手指輔助裝置。
[0029]另外，在上述的本發(fā)明的手指輔助裝置中，作為驅(qū)動單元旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部，也可以使用包含壓電材料形成的振動體。作為振動體，能夠優(yōu)選使用彎曲驅(qū)動式的壓電致動器。
[0030]這樣一來，通過使振動體薄型化而能夠使手指輔助裝置薄型化。另外，振動體在按壓于連結(jié)部件的狀態(tài)下使用，所以在未驅(qū)動連結(jié)部件旋轉(zhuǎn)期間，作為防止連結(jié)部件的旋轉(zhuǎn)的制動器發(fā)揮作用。因此，即使在未利用振動體驅(qū)動連結(jié)部件的情況下，手指也不會經(jīng)不住負載而向后仰。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本實施例的手指輔助裝置的整體圖。
[0032]圖2是表示手指輔助裝置的驅(qū)動單元的結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0033]圖3是表示壓電馬達的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0034]圖4是表示壓電馬達的動作原理的說明圖。
[0035]圖5是表示手指輔助裝置的動作的說明圖。
[0036] 圖6是表示基于第I傳感器以及第2傳感器的輸出來檢測手指輔助裝置的安裝者的意圖的原理的說明圖。
[0037]圖7是調(diào)整壓電馬達的驅(qū)動力的驅(qū)動力調(diào)整處理的流程圖。
[0038]圖8是示意性地示出存儲于驅(qū)動控制部的存儲器的彎曲動作時用的對應關系以及伸展動作時用的對應關系的說明圖。
[0039]圖9是例示第I變形例的第I夾持部以及第2夾持部的說明圖。
[0040]圖10是例示在安裝部件并列地安裝了多個手指輔助裝置的第2變形例的說明圖。

【具體實施方式】
[0041]圖1是表示將本實施例的手指輔助裝置100安裝于人的手指I (食指)的情況的說明圖。圖1 (a)表示從手指I的指腹觀察到的狀態(tài)，圖1 (b)表示從手指I的側(cè)面?zhèn)扔^察到的狀態(tài)。另外，圖1中所示的編號Ia表示手指I的指甲，編號Ib表示手指I的指縫，編號Ic表示手指I的關節(jié)。并且，所謂的“手指的指腹”是指在使手指I彎曲來把持對象物時，手指I面向?qū)ο笪锏囊粋?cè)。另外，所謂的“手指的指背”是指與手指的指腹相反的一側(cè)。另外，在本實施例中對安裝于人的手指I的情況進行說明，但也可以安裝于腳趾，還可以安裝于人以外的動物的手指或者腳趾。
[0042]如圖示那樣本實施例的手指輔助裝置100具備串聯(lián)連接的多個(在圖示的例子中為兩個)驅(qū)動單元110、和與前端連接的指尖單元120。并且，兩個驅(qū)動單元110使用相同的元件，但需要區(qū)別這些元件的情況下，如圖1所示，分別稱為驅(qū)動單元110a、110b。另外，本實施例的驅(qū)動單元110對應于本發(fā)明中的“單元”。
[0043]如圖1 (a)所示，驅(qū)動單元110具備--第I部件111，其被設在手指I的一側(cè)；第2部件112，其以夾著該第I部件111的方式被設在與手指I相反的一側(cè)；圓板形狀的轉(zhuǎn)子113，其被設在第I部件111與第2部件112之間；壓電馬達200，其使轉(zhuǎn)子113旋轉(zhuǎn)；第I正齒輪114，其與轉(zhuǎn)子113 —起旋轉(zhuǎn)；第2正齒輪115，其與第I正齒輪114嵌合；以及連接螺釘116，其使第2正齒輪115與鄰接的驅(qū)動單元110的第2部件112連接。因此，各驅(qū)動單元110能夠通過緊固或松弛連接螺釘116而自由拆裝。另外，壓電馬達200與通過供給驅(qū)動信號來控制壓電馬達200的驅(qū)動方向以及驅(qū)動力的驅(qū)動控制部250連接。并且，本實施例的壓電馬達200對應于本發(fā)明中的“驅(qū)動部”或者“振動體”，本實施例的驅(qū)動控制部250對應于本發(fā)明中的“驅(qū)動力控制部”。
[0044]另外，在驅(qū)動單元IlOa的第I部件111、驅(qū)動單元IlOb的第I部件111、指尖單元120設有第I夾持部130b和第2夾持部130a，第I夾持部130b從手指I的指腹、第2夾持部130a從手指I的指背夾持手指I。因此，如圖1所示，通過利用設于驅(qū)動單元IlOaUlOb以及指尖單元120的第I夾持部130b以及第2夾持部130a夾持手指1，能夠?qū)⒈緦嵤├氖种篙o助裝置100安裝于手指I。另外，第2夾持部130a由金屬、硬質(zhì)樹脂等不容易變形的材質(zhì)形成，但第I夾持部130b由軟質(zhì)樹脂等容易變形的材質(zhì)形成。因此，即使當在將手指輔助裝置100安裝于手指I的狀態(tài)下把持對象物時，安裝者也能夠經(jīng)由第I夾持部130b在手指I的指腹感受把持對象物的感觸。并且，本實施例的第I夾持部130b以及第2夾持部130a對應于本發(fā)明中的“夾持部”。
[0045]圖1(c)表示在A — A的位置切斷指尖單元120的剖視圖。如圖所示，在指尖單元120的第I夾持部130b的與手指I的指腹接觸的位置設有第I傳感器132b。另外，在指尖單元120的第2夾持部130a的與手指I的指背接觸的位置設有第2傳感器132a。因此，若將本實施例的手指輔助裝置100安裝于手指1，則手指I的指腹成為與第I傳感器132b接觸而被輕輕按壓的狀態(tài)，手指I的指背成為與第2傳感器132a接觸而被輕輕按壓的狀態(tài)。
[0046]此外，來自第I傳感器132b以及第2傳感器132a的輸出被供給至驅(qū)動控制部250。然后驅(qū)動控制部250基于來自第I傳感器132b以及第2傳感器132a的輸出，驅(qū)動壓電馬達200。后面對該點進行詳細說明。另外，在本實施例中，對僅在指尖單元120的第I夾持部130b以及第2夾持部130a安裝有第I傳感器132b以及第2傳感器132a進行說明，但也可以在驅(qū)動單元110a、I 1b的第I夾持部130b以及第2夾持部130a安裝第I傳感器132b以及第2傳感器132a。
[0047]圖2是表示驅(qū)動單元110的詳細的結(jié)構(gòu)的說明圖。并且，在圖2中，安裝部102、104省略圖示。圖2 (a)是從與安裝在手指I的一側(cè)相反的一側(cè)(第2部件112的一側(cè))觀察到的驅(qū)動單元110的主視圖，圖2 (b)是在驅(qū)動單元110的中央位置的剖視圖，圖2 (c)是從安裝在手指I的一側(cè)(第I部件111的一側(cè))觀察到的驅(qū)動單元110的后視圖。
[0048]在第I部件111的兩個位置突出設置圓柱形狀的凸起111b，壓電馬達200在凸起Illb的頂面被螺紋固定。后述壓電馬達200的結(jié)構(gòu)。另外，在第I部件111與第2部件112之間以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝有圓板形狀的轉(zhuǎn)子113，與該轉(zhuǎn)子113同軸地安裝有第I正齒輪114，該第I正齒輪114與轉(zhuǎn)子113 —起一體地旋轉(zhuǎn)。并且，第I正齒輪114與第2正齒輪115嵌合。因此，若使用壓電馬達200使轉(zhuǎn)子113旋轉(zhuǎn)，則第I正齒輪114與轉(zhuǎn)子113—起旋轉(zhuǎn)，從而第2正齒輪115旋轉(zhuǎn)。另外，第2正齒輪115相對于第I正齒輪114齒數(shù)較多。因此，第I正齒輪114的旋轉(zhuǎn)被減速地(因此被增力)傳遞至第2正齒輪115。
[0049]圖3是表示壓電馬達200的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖所示壓電馬達200為在包括壓電材料且形成為板狀的兩個壓電元件(表壓電元件220、背壓電元件221)之間夾著由金屬平板形成的墊板210貼合而成的層疊結(jié)構(gòu)。以下，將壓電馬達200的長邊方向稱為X方向。另外，如圖中所示，將與X方向正交的壓電馬達200的短邊方向稱為Y方向，將與X方向以及Y方向正交的壓電馬達200的厚度方向稱為Z方向。
[0050]表壓電元件220的與和墊板210接觸的面相反的一側(cè)的面(上表面)設有用于給表壓電兀件220施加電壓的表電極222,如圖3所不，以將表壓電兀件220的上表面格子狀地四等分的方式設置有四個矩形形狀的表電極222。另外，雖然圖示省略，但在背壓電元件221的與和墊板210接觸的面相反的一側(cè)的面(下表面)也同樣地以將該下表面格子狀地四等分的方式設置有四個矩形形狀的背電極223。另外，金屬制的墊板210不僅加固壓電元件(表壓電元件220、背壓電元件221)，還具有作為用于對表壓電元件220以及背壓電元件221施加電壓的共用電極的作用，其與接地線連接。
[0051]壓電馬達200的長邊方向(X方向)的端部設有凸部212。另外，朝向壓電馬達200的短邊方向(Y方向)的兩側(cè)面設有一對支承部214，該一對支承部214用于以朝向設置了凸部212的一側(cè)推壓的狀態(tài)支承壓電馬達200。這些凸部212以及支承部214與墊板210 —體地形成。
[0052]圖4是表示壓電馬達200的動作原理的說明圖。在以固定周期對壓電馬達200的表電極222以及背電極223施加電壓時，壓電馬達200通過壓電馬達200的凸部212進行橢圓運動而動作。壓電馬達200的凸部212進行橢圓運動是基于下述的原因。另外，設于表壓電元件220的表電極222與設于背壓電元件221的背電極223關于X — Y平面面對稱且基本相同，所以這里以表電極222為例進行說明。
[0053] 首先，眾所周知包含壓電材料的壓電元件(表壓電元件220、背壓電元件221)具有若施加正電壓則伸展的性質(zhì)。因此，如圖4 (a)所示，若以特定的頻率反復對所有四個表電極222施加了正電壓后，再解除施加電壓，則壓電馬達200 (表壓電元件220 )能夠產(chǎn)生向長邊方向(X方向)伸縮的一種共振現(xiàn)象。另外，將壓電馬達200反復向長邊方向(X方向)伸縮的動作稱為“縱振動”，將壓電馬達200伸縮的方向(圖中的±X方向)稱為“伸縮方向”。
[0054]另外，如圖4 (b)或者圖4 (C)所示，將彼此位于對角線的位置的兩個表電極222作為一組(表電極222a以及表電極222d的組,或者表電極222b以及表電極222c的組),若施加特定頻率的電壓，則壓電馬達200 (表壓電元件220)能夠產(chǎn)生長邊方向(X方向)的前端部(設置了凸部212的部分)在附圖上向左右方向(Y方向)擺頭的一種共振現(xiàn)象。例如，如圖4 (b)所不,若以固定周期對表電極222a以及表電極222d的組施加正電壓,貝U壓電馬達200的長邊方向的前端部反復進行向右向移動的動作。另外，如圖4 (c)所示，若以固定周期對表電極222b以及表電極222c的組施加正電壓，則壓電馬達200的長邊方向的前端部反復進行向左向移動的動作。將這樣的壓電馬達200的動作稱為“彎曲振動”。以下，將壓電馬達200彎曲振動的方向(圖中的土Y方向)稱為“彎曲方向”。
[0055]而且，若適當?shù)剡x擇表壓電元件220的物性、表壓電元件220的尺寸(寬度W、長度L、厚度T)，則能夠通過以“彎曲振動”共振而同時地引起“伸縮振動”的共振。其結(jié)果是，在如圖4(b)所示的方式中對表電極222a以及表電極222d的組施加了電壓的情況下，壓電馬達200的前端部(設置了凸部212的部分)在附圖上進行順時針旋轉(zhuǎn)地描繪橢圓的動作(橢圓運動)。另外，在圖4 (c)所示的方式中對表電極222b以及表電極222c的組施加了電壓的情況下，壓電馬達200的前端部在附圖上進行逆時針旋轉(zhuǎn)的橢圓運動。對于背壓電元件221,與表壓電兀件220全部相同的動作也成立。
[0056]壓電馬達200利用這樣的橢圓運動來驅(qū)動被驅(qū)動體。即，通過將壓電馬達200的凸部212按壓至被驅(qū)動體的狀態(tài)使橢圓運動產(chǎn)生。這樣一來，凸部212反復進行在壓電馬達200伸展時以按壓至被驅(qū)動體的狀態(tài)從左向右(或者從右向左)移動，并在壓電馬達200收縮時以離開被驅(qū)動體的狀態(tài)復原至原來的位置的動作。其結(jié)果是，被驅(qū)動體通過從凸部212受到的摩擦力被單向地驅(qū)動。
[0057]安裝于本實施例的驅(qū)動單元110的壓電馬達200在將凸部212按壓到轉(zhuǎn)子113的狀態(tài)下設置(參照圖2)。因此，若驅(qū)動壓電馬達200，則轉(zhuǎn)子113以及第I正齒輪114旋轉(zhuǎn)，且該旋轉(zhuǎn)被傳遞至第2正齒輪115。而且，如圖1所示，第2正齒輪115與相鄰的驅(qū)動單元110 (或者指尖單元120)連接。因此，通過驅(qū)動壓電馬達200，能夠使驅(qū)動單元IlOa和驅(qū)動單元110b，或者驅(qū)動單元IlOb和指尖單元120彎曲、伸展。
[0058]圖5是表示本實施例的手指輔助裝置100的動作的說明圖。例如，如圖5 (a)所示，若驅(qū)動驅(qū)動單元IlOa的壓電馬達200，以使得驅(qū)動單元IlOa的轉(zhuǎn)子113在紙面上向順時針方向旋轉(zhuǎn)，則驅(qū)動單元IlOb相對于驅(qū)動單元IlOa以手指彎曲的方式移動。同樣地，若驅(qū)動驅(qū)動單元IlOb的壓電馬達200，以使得驅(qū)動單元IlOb的轉(zhuǎn)子113在紙面上向順時針方向旋轉(zhuǎn)，則指尖單兀120以相對于驅(qū)動單兀I1b彎曲的方式移動。其結(jié)果是，如圖5 (a)中的白底箭頭所示，手指輔助裝置100彎曲。
[0059]另外,如圖5 (b)所示,若向相反方向驅(qū)動驅(qū)動單元IlOa以及驅(qū)動單元IlOb的壓電馬達200，使轉(zhuǎn)子113在紙面上逆時針旋轉(zhuǎn)，則如圖中的白底箭頭所示，能夠使彎曲的手指輔助裝置100伸展。
[0060]如以上所說明那樣，本實施例的手指輔助裝置100通過安裝于手指I的側(cè)面并驅(qū)動壓電馬達200，能夠輔助手指I彎曲的動作或者伸展的動作。但是，為了利用手指輔助裝置100適當?shù)剌o助這些手指I的動作，適當?shù)貦z測在手指I安裝了手指輔助裝置100的人是想使手指I彎曲還是伸展這樣的人(安裝者)的意圖是重要的。另外，即使在安裝者使手指I彎曲，而利用手指輔助裝置100輔助該動作的情況下，檢測感覺輔助的力較弱還是較強也是重要的。安裝者使手指I伸展的情況下也相同，檢測感覺手指輔助裝置100輔助手指I的力較弱還是較強是重要的。于是，本實施例的手指輔助裝置100使用安裝于第I夾持部130b的第I傳感器132b，以及安裝于第2夾持部130a的第2傳感器132a的輸出來檢測安裝者的意圖。
[0061]圖6是表示本實施例的手指輔助裝置100基于第I傳感器132b以及第2傳感器132a的輸出來檢測安裝者的意圖的原理的說明圖。并且，圖6中所示的編號Ia表示手指I的指甲，編號Ib表示手指I的指縫，編號Ic表示手指I的關節(jié)。若使用圖1如上述那樣將手指輔助裝置100安裝于手指1，則第I夾持部130b從手指I的指腹、第2夾持部130a以從手指I的指背以輕輕按壓手指I的狀態(tài)夾持手指I。因此，在設于第I夾持部130b的第I傳感器132b與手指I之間，以及設于第2夾持部130a的第2傳感器132a與手指I之間分別作用有接觸力。另外，以下，將在第I傳感器132b與手指I之間作用的接觸力稱為“第I接觸力”，將在第2傳感器132a與手指I之間作用的接觸力稱為“第2接觸力”。
[0062]這里，如圖6 Ca)所示，考慮安裝者欲使手指I彎曲的情況。在操作者欲從手指I未動作的狀態(tài)到使手指I彎曲的情況下，由于安裝者的手指I按壓第I夾持部130b，所以由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl增加。另外，由于安裝者的手指I欲離開第2夾持部130a，所以由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2減少。或者，在手指I進行彎曲動作時安裝者欲進一步增強彎曲的力的情況下，安裝者的手指I也按壓第I夾持部130b。因此，由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl增加，由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2減少。
[0063]與此相對，在手指I進行彎曲動作時安裝者欲進一步減弱彎曲的力的情況下，安裝者減弱使手指I彎曲的力的結(jié)果是，成為手指輔助裝置100的指尖單元120以及驅(qū)動單元110的動作超過安裝者的手指I的動作的狀態(tài)。因此，由于安裝者的手指I按壓第2夾持部130a，所以由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2增加，由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl減少。
[0064]根據(jù)以上的說明顯然可知，在手指I的彎曲動作時(也包括使手指彎曲前的停止狀態(tài))，由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl比由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2大的情況下，手指輔助裝置100增加向使手指I彎曲的方向輔助的力即可。相反，在第I接觸力Fl比第2接觸力F2小的情況下，手指輔助裝置100減少向使手指I彎曲的方向輔助的力減少即可。
[0065]接下來，如圖6 (b)所示，考慮安裝者欲使手指I伸展的情況。在操作者欲從手指I未動作的狀態(tài)到使手指I伸展的情況下，由于安裝者的手指I按壓第2夾持部130a，所以由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2增加。另外，由于安裝者的手指I欲離開第I夾持部130b，所以由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl減少?；蛘?，在手指I進行伸展動作時安裝者欲進一步增強伸展的力的情況下，安裝者的手指I也按壓第2夾持部130a。因此，由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2增加，由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl減少。
[0066]另外，在手指I進行伸展動作時安裝者欲進一步減弱伸展的力的情況下，安裝者減弱使手指I伸展的力的結(jié)果是，成為手指輔助裝置100的指尖單元120以及驅(qū)動單元110的動作超過安裝者的手指I的動作的狀態(tài)。因此，由于安裝者的手指I按壓第I夾持部130b，所以由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl增加，由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2減少。
[0067]根據(jù)以上的說明顯然可知，在手指I的伸展動作時(包括使手指伸展前的停止狀態(tài))，由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2比由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl大的情況下，手指輔助裝置100增加向使手指I伸展的方向輔助的力即可。相反，在第2接觸力F2比第I接觸力Fl小的情況下，手指輔助裝置100減少向使手指I伸展的方向輔助的力即可。
[0068]這樣，若比較由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl、和由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2，則能夠根據(jù)手指輔助裝置100的安裝者的意圖，使壓電馬達200的驅(qū)動力增減。因此，能夠使用手指輔助裝置100適當?shù)剌o助手指I的彎曲動作或者伸展動作。
[0069]另外，以上，以能夠通過比較第I接觸力Fl和第2接觸力F2，進行與安裝者的意圖對應的輔助動作的原理為著眼點進行了說明。在將該原理應用于實際的控制的情況下，第I接觸力Fl與第2接觸力F2的差越大，越能夠使壓電馬達200的驅(qū)動力變化得較大。另外，在第I接觸力Fl與第2接觸力F2的差在規(guī)定的閾值以下的情況下，能夠維持此時的壓電馬達200的驅(qū)動力。
[0070]圖7是本實施例的手指輔助裝置100為了根據(jù)安裝者的意圖調(diào)整壓電馬達200的驅(qū)動力而執(zhí)行的驅(qū)動力調(diào)整處理的流程圖。手指輔助裝置100的驅(qū)動控制部250在壓電馬達200的驅(qū)動中執(zhí)行該處理。
[0071]如圖所示在驅(qū)動力調(diào)整處理中，首先獲取由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl、和由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2 (S100)，并從第I接觸力Fl減去第2接觸力F2 (S102)。接下來驅(qū)動控制部250判斷是否為向手指彎曲的方向驅(qū)動壓電馬達200中(參照圖5 (a)) (S104 )。由于壓電馬達200的驅(qū)動方向通過驅(qū)動控制部250控制，所以驅(qū)動控制部250能夠容易地判斷當前是否為向手指彎曲的方向驅(qū)動中。其結(jié)果是，在判斷為向手指彎曲的方向驅(qū)動中的情況下(S104:是)，參照彎曲動作時用的對應關系，來決定驅(qū)動力的調(diào)整量(S106)。這里所謂的“對應關系”是指減法值(=第I接觸力Fl —第2接觸力F2)、和壓電馬達200的驅(qū)動力的調(diào)整量的對應關系。在本實施例的驅(qū)動控制部250的未圖示的存儲器預先存儲有彎曲動作時用的對應關系、和伸展動作時用的對應關系。
[0072]圖8是示意性地示出存儲在驅(qū)動控制部250的存儲器中的彎曲動作時用的對應關系以及伸展動作時用的對應關系的說明圖。圖8 (a)示出彎曲動作時用的對應關系，圖8(b)示出伸展動作時用的對應關系。在圖8 (a)所示的彎曲動作時用的對應關系中，當?shù)贗接觸力Fl比第2接觸力F2大，但第I接觸力Fl的相對于第2接觸力F2的超過量小于第I增加側(cè)閾值thlu的情況下，或者第2接觸力F2比第I接觸力Fl大，但第2接觸力F2的相對于第I接觸力Fl的超過量小于第I減少側(cè)閾值thld的情況下，驅(qū)動力的調(diào)整量被設定為“O”。因此，在符合上述任意情況時，壓電馬達200的驅(qū)動力被維持為原樣。并且，第I增加側(cè)閾值thlu與第I減少側(cè)閾值thld可以設定為相同的值，也可以設定為不同的值。
[0073]另外，在第I接觸力Fl比第2接觸力F2大的情況下，第I接觸力Fl減去第2接觸力F2的減法值與第I增加側(cè)閾值thlu相比越大，驅(qū)動力的調(diào)整量越被設定為較大的正值。因此，在彎曲動作中，當?shù)贗接觸力Fl比第2接觸力F2大，并且第I接觸力Fl減去第2接觸力F2的減法值大于第I增加側(cè)閾值thlu以上的情況下，以減法值越大,越較大地增加驅(qū)動力的方式進行調(diào)整。
[0074]與此相對，在第I接觸力Fl比第2接觸力F2小的情況下，第2接觸力F2減去第I接觸力Fl的減法值與第I減少側(cè)閾值thld相比越大，驅(qū)動力的調(diào)整量越被設定為絕對值較大的負值。因此，在彎曲動作中，當?shù)?接觸力F2比第I接觸力Fl大，并且第2接觸力F2減去第I接觸力Fl的減法值大于第I減少側(cè)閾值thld以上的情況下，以減法值越大，越較大地減少驅(qū)動力的方式進行調(diào)整。
[0075]在圖7的S106中，如以上那樣，基于第I接觸力Fl減去第2接觸力F2的減法值，來決定壓電馬達200的驅(qū)動力的調(diào)整量。然后，利用決定的調(diào)整量調(diào)整壓電馬達200的驅(qū)動力之后(S108)，返回至處理的前端，再次獲取第I接觸力Fl以及第2接觸力F2 (S100),并繼續(xù)進行上述的一系列處理。
[0076]與此相對，當在S104中判斷為不為手指輔助裝置100的彎曲動作中的情況下(S104:否)，這次判斷是否為伸展動作中(S110)。其結(jié)果是，在判斷為伸展動作中的情況下(S110:是)，參照伸展動作時用的對應關系(圖8 (b))，來決定驅(qū)動力的調(diào)整量(S112)。如圖8(b)所示，在伸展動作時用的對應關系中，當?shù)贗接觸力Fl比第2接觸力F2大，但第I接觸力Fl的相對于第2接觸力F2的超過量小于第2減少側(cè)閾值th2d的情況下，或者第2接觸力F2比第I接觸力Fl大，但第2接觸力F2的相對于第I接觸力Fl的超過量小于第2增加側(cè)閾值th2u的情況下，驅(qū)動力的調(diào)整量被設定為“O”。因此，在符合上述的任意情況時，壓電馬達200的驅(qū)動力被維持為原樣。并且，第2減少側(cè)閾值th2d與第2增加側(cè)閾值th2u可以設定為相同的值，也可以設定為不同的值。
[0077]另外，伸展動作時所使用的第2增加側(cè)閾值th2u被設定為比彎曲動作時所使用的第I增加側(cè)閾值thlu小的值，同樣地，伸展動作時所使用的第2減少側(cè)閾值th2d被設定為比彎曲動作時所使用的第I減少側(cè)閾值thld小的值。這是因為手指I的力在伸展時與彎曲時相比較弱，所以能夠從手指I的力較小的階段利用手指輔助裝置100輔助手指I。
[0078]另外，在第I接觸力Fl比第2接觸力F2大的情況下，第I接觸力Fl減去第2接觸力F2的減法值與第2減少側(cè)閾值th2d相比越大，驅(qū)動力的調(diào)整量越被設定為絕對值較大的負值。因此，在伸展動作中，當?shù)贗接觸力Fl比第2接觸力F2大，并且第I接觸力Fl減去第2接觸力F2的減法值大于第2減少側(cè)閾值th2d以上的情況下，以減法值越大，越較大地減少驅(qū)動力的方式進行調(diào)整。
[0079]與此相對，在第I接觸力Fl比第2接觸力F2小的情況下，第2接觸力F2減去第I接觸力Fl的減法值與第2增加側(cè)閾值th2d相比越大，驅(qū)動力的調(diào)整量越被設定為較大的正值。因此，在伸展動作中，當?shù)?接觸力F2比第I接觸力Fl大，并且第2接觸力F2減去第I接觸力Fl的減法值大于第2增加側(cè)閾值th2d以上的情況下，以減法值越大，越較大地增加驅(qū)動力的方式進行調(diào)整。
[0080]在圖7的S112中，如以上那樣，基于第I接觸力Fl減去第2接觸力F2的減法值，來決定壓電馬達200的驅(qū)動力的調(diào)整量。然后，以決定的調(diào)整量調(diào)整壓電馬達200的驅(qū)動力之后(S114)，返回至處理的前端，再次獲取第I接觸力Fl以及第2接觸力F2 (S100)，并繼續(xù)進行上述的一系列處理。另外，在SllO中判斷為不為伸展動作時的情況下(S110:否)，直接返回至前端獲取第I接觸力Fl以及第2接觸力F2 (S100)，之后繼續(xù)進行上述的一系列處理。
[0081]通過以上方式，本實施例的手指輔助裝置100基于由第I傳感器132b檢測到的第I接觸力Fl以及由第2傳感器132a檢測到的第2接觸力F2，來調(diào)整壓電馬達200的驅(qū)動力。由于手指輔助裝置100的安裝者的意圖體現(xiàn)于第I接觸力Fl與第2接觸力F2的差的值，所以通過這種方式能夠根據(jù)安裝者的意圖，使用手指輔助裝置100適當?shù)剌o助手指I的彎曲動作以及伸展動作。
[0082]上述的本實施例的手指輔助裝置100存在有幾個變形例。以下，以與本實施例的不同點為中心對這些變形例進行簡單的說明。另外，在以下的變形例中，對與本實施例的共用部分附加相同的編號并省略詳細的說明。
[0083]在上述的實施例中，對手指I的指腹的第I夾持部130b由相比手指I的指背的第2夾持部130a容易變形的材質(zhì)形成進行了說明(參照圖1 (C))。但是，第I夾持部130b也可以與第2夾持部130a相同，由金屬、硬質(zhì)樹脂等不容易變形的材質(zhì)形成。
[0084]圖9是例示這樣的第I變形例的第I夾持部130b以及第2夾持部130a的說明圖。另外，在圖9中，示出了指尖單元120的第I夾持部130b以及第2夾持部130a，但針對驅(qū)動單元110也能夠為相同的第I夾持部130b以及第2夾持部130a。
[0085]在圖示的第I變形例中，第I夾持部130b以及第2夾持部130a均形成為大致半圓的圓弧形狀，第I夾持部130b的一端以能夠相對于第2夾持部130a的一端轉(zhuǎn)動的方式被軸支承。因此，通過使第I夾持部130b轉(zhuǎn)動，能夠成為第I夾持部130b相對于第2夾持部130a張開的狀態(tài)(在圖中以實線顯示的狀態(tài))、和第I夾持部130b相對于第2夾持部130a閉合的狀態(tài)(在圖中以虛線顯示的狀態(tài))。而且，在張開第I夾持部130b的狀態(tài)下，使第2夾持部130a的內(nèi)側(cè)與手指I的指背接觸，使第I夾持部130b轉(zhuǎn)動而成為相對于第2夾持部130a閉合的狀態(tài)，之后利用設于第I夾持部130b的另一端的緊固螺釘133將第I夾持部130b固定于第2夾持部130a。這樣一來，能夠以第I夾持部130b的第I傳感器132b按壓至手指I的指腹，第2夾持部130a的第2傳感器132a按壓至手指I的指背的狀態(tài)夾持手指1
[0086]圖10是例示在安裝部件300并列地安裝了多個手指輔助裝置100的第2變形例的說明圖。在第2變形例中，各個手指輔助裝置100經(jīng)由安裝部302，被并列地安裝于安裝部件300。在這樣的第2變形例中，通過將安裝部件300安裝于手掌或者手背，能夠相對于手指I將手指輔助裝置100安裝在適當?shù)奈恢?。因此，能夠適當?shù)剌o助手指I的彎曲動作。
[0087]另外，在圖10 (a)所示的例子中對安裝部件300安裝有四個手指輔助裝置100，所以能夠輔助食指、中指、無名指、小指這四個手指I的彎曲動作。當然，也可以在安裝部件300再安裝一個手指輔助裝置100，能夠輔助拇指的彎曲動作。另外，如圖10 (b)所例示，也可以僅對需要輔助的手指I在安裝部件300安裝手指輔助裝置100。
[0088]以上，對本實施例以及變形例的手指輔助裝置100進行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述的實施例，能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)以各種方式實施。
[0089] 符號說明
[0090]100...手指輔助裝置，102...安裝部，110...驅(qū)動單元，111...第I部件，112...第2部件，113…轉(zhuǎn)子，114...第I正齒輪，115...第5正齒輪，116…連接螺釘，120…指尖單元，130a…第2夾持部，130b…第I夾持部，132a…第2傳感器，132b…第I傳感器，133…緊固螺釘,200…壓電馬達,220…表壓電兀件,221...背壓電兀件,222…表電極,223…背電極，250…驅(qū)動控制部，300…安裝部件，302…安裝部，F(xiàn)l…第I接觸力，F(xiàn)2…第2接觸力，thld...第I減少側(cè)閾值，t hlu...第I增加側(cè)閾值，th2d...第2減少側(cè)閾值，th2u...第2增加側(cè)閾值。
【權(quán)利要求】
1.一種手指輔助裝置，其特征在于， 具備: 夾持部，其夾持安裝的手指； 多個單元，它們以能夠向所述手指彎曲的彎曲方向以及向所述手指朝所述彎曲方向的相反方向伸展的伸展方向旋轉(zhuǎn)的方式連結(jié)； 傳感器，其被設置于所述夾持部，并檢測在所述夾持部與所述手指之間產(chǎn)生的接觸力； 驅(qū)動部，其與所述單元連結(jié)并驅(qū)動所述單元；以及 驅(qū)動力控制部，其根據(jù)所述傳感器檢測出的接觸力，來控制所述驅(qū)動部的驅(qū)動力， 該手指輔助裝置輔助所述手指的動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手指輔助裝置，其特征在于， 將所述手指面向欲把持的對象物的一側(cè)作為所述手指的指腹， 將手指的指腹的相反的一側(cè)作為所述手指的指背， 所述傳感器包括檢測在 所述夾持部與所述手指的指腹之間產(chǎn)生的第I接觸力的第I傳感器、和檢測在所述夾持部與所述手指的指背之間產(chǎn)生的第2接觸力的第2傳感器， 所述驅(qū)動力控制部在所述第I接觸力比所述第2接觸力大的情況下，使驅(qū)動所述單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力增加， 在所述第I接觸力比所述第2接觸力小的情況下，使驅(qū)動所述單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力減少。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手指輔助裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動力控制部在所述第I接觸力比所述第2接觸力大規(guī)定的第I增加側(cè)閾值以上的情況下，使驅(qū)動所述單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力增加， 在所述第2接觸力比所述第I接觸力大所述第I減少側(cè)閾值以上的情況下，使驅(qū)動所述單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力減少， 在所述第I接觸力比所述第2接觸力大，并且所述第I接觸力的相對于所述第2接觸力的超過量小于所述第I增加側(cè)閾值，或者所述第2接觸力比所述第I接觸力大，并且所述第2接觸力的相對于所述第I接觸力的超過量小于所述第I減少側(cè)閾值的情況下，維持驅(qū)動所述單元向手指彎曲的方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的手指輔助裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動力控制部在所述第I接觸力比所述第2接觸力大的情況下，使驅(qū)動所述單元向伸展方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力減少， 在所述第2接觸力比所述第I接觸力大的情況下，使驅(qū)動所述單元向伸展方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的手指輔助裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動力控制部在所述第I接觸力比所述第2接觸力大規(guī)定的第2減少側(cè)閾值以上的情況下，使驅(qū)動所述單元向伸展方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力減少， 在所述第2接觸力比所述第I接觸力大所述第2增加側(cè)閾值以上的情況下，使驅(qū)動所述單元向所述伸展方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力增加， 在所述第I接觸力比所述第2接觸力大，并且所述第I接觸力的相對于所述第2接觸力的超過量小于所述第2減少側(cè)閾值，或者所述第2接觸力比所述第I接觸力大，并且所述第2接觸力的相對于所述第I接觸力的超過量小于所述第2增加側(cè)閾值的情況下，維持驅(qū)動所述單元向所述伸展方向旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手指輔助裝置，其特征在于， 所述第2增加側(cè)閾值被設定為比所述第I增加側(cè)閾值小的值， 所述第2減少側(cè)閾值被設定為比所述第I減少側(cè)閾值小的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任意一項所述的手指輔助裝置，其特征在于， 所述第I傳感器以及所述第2傳感器被設置在前端側(cè)的所述單元的夾持部。
8.根據(jù)權(quán)利要求 1~7中任意一項所述的手指輔助裝置，其特征在于， 所述夾持部具備設置在所述手指的指腹的第I夾持部、和設置在所述手指的指背的第2夾持部， 所述第I夾持部被形成為比所述第2夾持部容易變形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8中任意一項所述的手指輔助裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動部是包含壓電材料而形成的振動體。
【文檔編號】A61H1/02GK104068989SQ201410095270
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】宮澤修 申請人:精工愛普生株式會社