電動義手
【課題】作動音を低減して静粛性を高めつつ、軽量化を図ることのできる電動義手を提供する。
【解決手段】義手本体１０に支持された第１指部３５及び第２指部４２を回動させる駆動源として、高分子材料により形成され、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータ５０を用いる。上記直線往復運動を回動運動に変換して各指部３５，４２に伝達する動力伝達部６０を設ける。高分子アクチュエータ５０から動力伝達部６０を経て両指部３５，４２に至る動力伝達経路に、両指部３５，４２を含む複数のレバーを有するリンク機構７０を設ける。これらのレバーの少なくとも１つを、支点、力点及び作用点を有するてことして機能させる。そして、力点を通じてレバーに入力される変位量を増幅して、作用点から出力させる。
【解決手段】義手本体１０に支持された第１指部３５及び第２指部４２を回動させる駆動源として、高分子材料により形成され、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータ５０を用いる。上記直線往復運動を回動運動に変換して各指部３５，４２に伝達する動力伝達部６０を設ける。高分子アクチュエータ５０から動力伝達部６０を経て両指部３５，４２に至る動力伝達経路に、両指部３５，４２を含む複数のレバーを有するリンク機構７０を設ける。これらのレバーの少なくとも１つを、支点、力点及び作用点を有するてことして機能させる。そして、力点を通じてレバーに入力される変位量を増幅して、作用点から出力させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電により作動する駆動源を用いて複数の指部を開閉駆動するようにした電動義手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
義手として、義手本体にそれぞれ回動可能に支持された複数の指部を、駆動源により開閉駆動するようにした電動義手が種々開発されている。駆動源としては通電により作動するものが一般的である。例えば、特許文献１には、駆動源として小型の電動モータを用いた例が記載されている。また、特許文献２には、駆動源として電磁アクチュエータを用いた例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０５０６９号公報
【特許文献２】特開平１１−５６８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、電動モータを駆動源とする特許文献１では、減速のために複数のギヤが用いられるため、電動モータの回転に伴いギヤ間の噛合い部分で異音が発生し、静粛性の点で改良の余地がある。
【０００５】
また、特許文献１及び特許文献２では、電動モータ及び電磁アクチュエータのいずれも大部分が金属によって形成されていることから、駆動源の重量が電動義手全体の重量に占める割合が大きく、このことが電動義手の軽量化の阻害要因となっている。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、作動音を低減して静粛性を高めつつ、軽量化を図ることのできる電動義手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、義手本体にそれぞれ回動可能に支持されたレバーからなる複数の指部と、高分子材料により形成されて前記義手本体に取付けられ、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータ及び前記各指部間に設けられ、前記高分子アクチュエータの前記直線往復運動を回動運動に変換して前記各指部に伝達し、同指部を回動させる動力伝達部とを備え、前記高分子アクチュエータから前記動力伝達部を経て前記各指部に至る動力伝達経路には、前記各指部を含む複数のレバーを有するリンク機構が設けられており、前記リンク機構の少なくとも１つの前記レバーは、支点、力点及び作用点を有するてこを構成しており、前記リンク機構は、前記力点を通じて前記レバーに入力される変位量を増幅して、前記作用点から出力するものであることを要旨とする。
【０００８】
上記の構成によれば、高分子材料からなる高分子アクチュエータは、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する。この直線往復運動は、動力伝達部によって回動運動に変換される。運動形態の変換の際、リンク機構では、レバーの少なくとも１つが「てこ（梃子）」として機能する。すなわち、リンク機構では、力点を通じてレバーに入力される変位量が増幅されて、作用点から出力される。その結果、高分子アクチュエータの直線往復運動に伴う変位量が、指部の開閉に伴う変位量よりも少なくても、上記リンク機構での増幅により各指部が開閉し、把持対象物の把持及び開放が行なわれる。
【０００９】
ところで、上記各指部を回動駆動する駆動源として用いられる高分子アクチュエータは、高分子材料によって形成されているため、金属によって形成された駆動源、例えば、電動モータや電磁アクチュエータよりも軽量である。そのため、電動義手全体も軽量となる。
【００１０】
また、駆動源として電動モータが用いられた場合には、その電動モータの回転を減速して各指部に伝達するために複数のギヤが必要となる。請求項１に記載の発明では、駆動源として、直線往復運動する高分子アクチュエータが用いられ、その直線往復運動を回動運動に変換するのにリンク機構が用いられているため、上記のようなギヤは不要である。複数のギヤが用いられた場合には、ギヤ同士の噛合い部分で音が発生するが、リンク機構の場合にはこのような噛合いがないため、噛合いに起因する音の発生は起こらない。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記リンク機構は、前記てこを構成する前記レバーを複数有していることを要旨とする。
上記の構成によれば、リンク機構の複数のレバーが「てこ（梃子）」として機能する。てこを構成するレバーでは、それぞれ力点を通じて入力される変位量が増幅されて作用点から出力される。この変位量の入力及び出力が複数回行なわれることで、増幅率が大きくなって、変位量がより多く増幅される。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記高分子アクチュエータは、弾性を有する絶縁性高分子材料により形成された誘電体層と、弾性を有する導電性高分子材料により形成されて前記誘電体層を両側から挟む一対の電極とを備え、前記両電極間への電圧印加に応じ、前記誘電体層をその面に沿う方向へ伸長させ、前記電圧印加の停止に応じ、前記誘電体層を収縮させて元の形状に復元させることにより直線往復運動するものであることを要旨とする。
【００１３】
上記の構成によれば、一対の電極間に電圧が印加されると、一方の電極がプラスの電荷を帯び、他方の電極がマイナスの電荷を帯びる。ここで、各電極に電荷が所定量蓄積されるまでは電流が流れるが、電荷が所定量蓄積されると電流はほとんど流れなくなる。そのため、高分子アクチュエータの直線往復運動のために消費される電力は少なくてすむ。
【００１４】
両電極が上記のように電荷を帯びると、プラスの電荷とマイナスの電荷とが互いに引きつけ合う力（クーロン力）が両電極に作用し、誘電体層が両電極によって両側から押圧される。誘電体層は弾性を有する絶縁性高分子材料によって形成されているため、上記のように両電極によって両側から押圧されると、自身の面に沿う方向に伸長する。電極も弾性を有する導電性高分子材料によって形成されているため、上記誘電体層に追従して伸長する。
【００１５】
両電極間への上記電圧印加が停止されると、各電極に蓄積されていた電荷が放出（放電）される。この放電により、各電極が帯びている電荷が少なくなり、上記クーロン力が小さくなる。その結果、誘電体層は、自身の弾性復元力により、同誘電体層の面に沿う方向に収縮する。弾性を有する電極もまた誘電体層に追従して収縮する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記高分子アクチュエータの主要部をなすアクチュエータ本体は、前記誘電体層及び前記両電極が中心軸線の周りで渦巻き状に巻かれることにより円筒状に形成されており、前記両電極間への電圧印加に応じ前記中心軸線に沿って伸長し、電圧印加の停止に応じ前記中心軸線に沿って収縮して元の形状に復元するものであることを要旨とする。
【００１７】
上記の構成によれば、高分子アクチュエータは、誘電体層及びその両側の電極が渦巻き状に巻かれることにより、コンパクトな形態（円筒状）となり、義手本体への搭載性が向上する。
【００１８】
円筒状をなすアクチュエータ本体は、両電極間への電圧印加に応じ、誘電体層の面に沿う方向のうち中心軸線ＣＬに沿う方向（アクチュエータ本体の長さ方向）へ伸長する。アクチュエータ本体は、両電極間への上記電圧印加の停止に応じ、上記中心軸線ＣＬに沿う方向（長さ方向）に収縮して元の形状に復元する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記義手本体には、前記リンク機構に連結された可動部材が、前記アクチュエータ本体の伸縮方向に沿って移動可能に設けられており、前記アクチュエータ本体の前記中心軸線に沿う方向についての一端は固定端として前記義手本体に移動不能に固定され、他端は可動端として前記可動部材に取付けられていることを要旨とする。
【００２０】
上記の構成によれば、両電極間に電圧が印加されると、アクチュエータ本体は、中心軸線に沿う方向についての一端である固定端から、他端である可動端が遠ざかるように伸長する。これに伴い、可動端に取付けられた可動部材がアクチュエータ本体の伸長方向前側（可動端が固定端から遠ざかる側）へ移動する。このときの可動部材の変位がリンク機構に伝達される。
【００２１】
また、上記電圧印加が停止されると、アクチュエータ本体は上記可動端が固定端に近付くように収縮する。これに伴い、上記可動部材がアクチュエータ本体の収縮方向前側（可動端が固定端に近付く側）へ移動する。このときの可動部材の変位がリンク機構に伝達される。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記アクチュエータ本体は複数本用いられ、伸縮方向を揃えた状態で配置されており、前記アクチュエータ本体毎の前記可動端は共通の前記可動部材に取付けられていることを要旨とする。
【００２３】
上記の構成によれば、各アクチュエータ本体から出力される力が小さいと、可動部材に加わる力が小さい。しかし、請求項６に記載の発明によるように、複数本のアクチュエータ本体が伸縮方向を揃えた状態で配置され、各々の可動端が共通の可動部材に取付けられることで、同可動部材に大きな力が加えられる。その結果、可動部材を通じリンク機構に大きな力が伝達され、把持対象物が指部によって強い力で把持される。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の発明において、前記義手本体には、前記可動部材が前記アクチュエータ本体の前記伸縮方向へ移動するのを案内するガイド部が設けられていることを要旨とする。
【００２５】
上記の構成によれば、アクチュエータ本体が伸縮すると、それに伴い可動部材が移動する。この際、可動部材はガイド部により、アクチュエータ本体の伸縮方向へ移動することを案内される。そのため、上記のように移動する可動部材を通じ、アクチュエータ本体の伸縮（直線往復運動）がリンク機構に対し、ロスの少ない状態で伝達される。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１つに記載の発明において、前記リンク機構は、前記てこを構成する前記レバーと前記可動部材との間に配置され、かつ前記アクチュエータ本体の伸縮に伴い、その伸縮方向に変位する駆動レバーを備えることを要旨とする。
【００２７】
上記の構成によれば、アクチュエータ本体が伸縮すると、それに伴い可動部材が変位し、その変位がリンク機構に伝達される。リンク機構では、てこを構成するレバーと可動部材との間に配置された駆動レバーが、アクチュエータ本体の伸縮方向に変位する。そのため、上記のように変位する駆動レバーを通じ、アクチュエータ本体の伸縮（直線往復運動）がリンク機構に対し、ロスの少ない状態で伝達される。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１つに記載の発明において、前記義手本体、前記各指部及び前記動力伝達部は、それぞれ高分子材料により形成されていることを要旨とする。
【００２９】
上記の構成によれば、それぞれ高分子材料によって形成された義手本体、各指部及び動力伝達部は重量が軽い。従って、上記義手本体、各指部及び動力伝達部を構成部材とする電動義手は、これらの少なくとも１つの構成部材が金属によって形成されたものよりも軽量となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の電動義手によれば、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータを用い、その直線往復運動に伴う変位量を増幅して複数の指部に伝達し、同指部を回動（開閉）させるようにしたため、作動音を低減して静粛性を高めつつ、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を具体化した一実施形態における電動義手の全体構成を示す斜視図。
【図２】図１の電動義手から高分子アクチュエータが取り外された状態を示す斜視図。
【図３】一実施形態の電動義手における高分子アクチュエータを示す図であり、（Ａ）は電圧印加の停止に応じ収縮した高分子アクチュエータの断面構造を概念的に示す断面図、（Ｂ）は電圧印加に応じ伸長した高分子アクチュエータの断面構造を概念的に示す断面図、（Ｃ）は展開させられた状態の高分子アクチュエータの構造を概念的に示す斜視図。
【図４】一実施形態における電動義手の平断面図。
【図５】一実施形態における電動義手の底断面図。
【図６】一実施形態の電動義手において、両指部が開かれたときの調整板部及び動力伝達部の概略構成を示す模式図。
【図７】一実施形態の電動義手において、両指部が閉じられたときの調整板部及び動力伝達部の概略構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の電動義手は、大きくは義手本体１０、複数の指部、高分子アクチュエータ５０及び動力伝達部６０からなる。電動義手を構成する上記部材のうち、義手本体１０、各指部及び動力伝達部６０は、それぞれ高分子材料、例えばエンジニアリングプラスチック等の強度の高い合成樹脂によって形成されている。
【００３３】
次に、電動義手の各構成部材について説明する。
＜義手本体１０＞
義手本体１０は、電動義手の骨格部分をなすものである。ここで、電動義手において、人の手首に相当する箇所に向かう方向を「後方」とし、指先に相当する箇所に向かう方向を「前方」とすると、義手本体１０は前後方向に細長い形状をなしている。義手本体１０は、後面が開放された収容部１１を有している。収容部１１の後面の開放部分は、人の手の手首に相当する箇所である後壁部１２によって塞がれている。後壁部１２は板状をなし、前後方向に対し直交しており、義手本体１０の後部の複数箇所に対し、ボルト１３及びナット１４によって締結されている。後壁部１２の複数箇所（本実施形態では９箇所）には、シャフト支持孔１５が前後に貫通されている。
【００３４】
義手本体１０は、収容部１１の側方に一対の対向壁部１６，１７を有している。一方（図１及び図２の各右方）の対向壁部１６は、人の手の甲（手を握ると外側になる、手首から指のつけ根までの面）に相当する箇所である。他方（図２の左方）の対向壁部１７は、手の平（手首から指の付け根までの、手を握ったときに内側になる面）に相当する箇所である。
【００３５】
義手本体１０は、収容部１１の前方に前壁部１８を有している。前壁部１８において、上記シャフト支持孔１５の前方となる複数箇所には、シャフト支持孔（図示略）が前後に貫通されている。前壁部１８は板状をなし、前後方向に対し直交している。前壁部１８の前側であって、同前壁部１８に近接した箇所には蓋部１９が配置されており、上記前壁部１８のシャフト支持孔がこの蓋部１９によって覆い隠されている。蓋部１９は、前壁部１８の複数箇所に対し、ボルト２１及びナット（図示略）によって締結されている。
【００３６】
義手本体１０は、上記前壁部１８に近接する箇所に一対の支持壁部２３を有している。両支持壁部２３は、一定の間隙をおいて互いに離間している。
収容部１１内には、後述するリンク機構７０の連結される可動部材２４が、前後方向へ移動可能に配設されている。可動部材２４は、前後方向へ延びるスライド板部２５と、スライド板部２５の後端から同スライド板部２５に直交する方向（図１及び図２の上方）へ延びる可動壁部２６と、前後方向へ延び、かつスライド板部２５に対し前後方向への位置調整可能に設けられた調整板部２８とを備えている。可動壁部２６は、上記後壁部１２の前方に近接した箇所に位置している。可動壁部２６において、上記前壁部１８及び後壁部１２の各シャフト支持孔１５に対応する複数箇所には、同シャフト支持孔１５よりも大径の取付孔２７が前後に貫通されている。
【００３７】
各対向壁部１６，１７には、前後方向へ延びるガイド溝２９Ａを有するガイド部２９が形成されており、これらのガイド溝２９Ａに上記スライド板部２５の両側部が前後方向へのスライド可能に係合されている。
【００３８】
図２及び図５に示すように、調整板部２８には、それぞれ前後方向に延びる一対の調整孔３１が形成されている。そして、スライド板部２５に移動不能に挿通され、かつ各調整孔３１に移動可能に挿通されたボルト３２と、同ボルト３２に螺合されたナット３３とによって調整板部２８がスライド板部２５に締結されている。各調整孔３１におけるボルト３２の前後位置を調整することで、スライド板部２５に対する調整板部２８の前後位置調整が可能となっている。
【００３９】
＜指部＞
図４及び図５に示すように、複数の指部は、本実施形態では第１指部３５及び第２指部４２からなる。第１指部３５は、人の手の人差し指、中指等に相当するものであり、その前端は指先３６を構成している。第１指部３５は、両支持壁部２３間であって、対向壁部１６寄りの箇所に設けられた回動中心軸３７により回動可能に支持されている。第１指部３５において回動中心軸３７よりも後側には、後部ほど第２指部４２に近付くように、前後方向に対し傾斜して延びる長孔３８があけられている（図４参照）。また、第１指部３５において、上記回動中心軸３７よりも前側、かつ第２指部４２側には、連結軸３９が設けられている。
【００４０】
第２指部４２は、人の手の親指に相当するものであり、その前端は指先４３を構成している。第２指部４２は、両支持壁部２３間であって、対向壁部１７寄りの箇所に設けられた回動中心軸４４により回動可能に支持されている。第２指部４２において、上記回動中心軸４４よりも後側、かつ第１指部３５側には、連結軸４５が設けられている。
【００４１】
＜高分子アクチュエータ５０＞
高分子アクチュエータ５０は、高分子材料により形成され、かつ電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動するアクチュエータであり、人の手における筋肉に相当するものである。
【００４２】
高分子アクチュエータ５０としては、誘電方式と呼ばれるものと、イオン方式と呼ばれるものとがあるが、本実施形態では、変位、発生力等の点で誘電方式の高分子アクチュエータが採用されている。
【００４３】
図３（Ｃ）は、誘電方式の高分子アクチュエータ５０を、平面状に展開させた状態で示している。この図３（Ｃ）に示すように、高分子アクチュエータ５０は、弾性を有する絶縁性高分子材料によって形成された誘電体層５１と、弾性を有する導電性高分子材料により形成されて誘電体層５１を両側から挟む一対の電極５２，５３とを備えている。
【００４４】
誘電体層５１は、架橋点の動く高分子化合物（高分子ゲル等）、例えばポリロタキサンによって形成されている。
両電極５２，５３は、汎用ゴム等によって形成されている。一方の電極５２は電源５４のプラス極に接続され、他方の電極５３はスイッチ５５を介し電源５４のマイナス極に接続されている。
【００４５】
高分子アクチュエータ５０は、両電極５２，５３間への電圧印加に応じ、誘電体層５１をその面に沿う方向へ伸長させ、電圧印加の停止に応じ、誘電体層５１を収縮させて元の形状に復元させることにより直線往復運動するものである。
【００４６】
高分子アクチュエータ５０の主要部をなすアクチュエータ本体５６は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、誘電体層５１及びその両側の電極５２，５３が、中心軸線ＣＬの周りで渦巻き状に巻かれることにより、両端が開口された円筒状に形成されている。このように、アクチュエータ本体５６はコンパクトな形態を採っており、義手本体１０への搭載性のよいものとなっている。
【００４７】
また、アクチュエータ本体５６は、図３（Ｂ）に示すように、両電極５２，５３間への電圧印加により、誘電体層５１の面に沿う方向のうち中心軸線ＣＬに沿う方向（アクチュエータ本体５６の長さ方向）に伸長し、図３（Ａ）に示すように、電圧印加の停止により、上記中心軸線ＣＬに沿う方向（長さ方向）に収縮して元の形状に復元する。
【００４８】
なお、アクチュエータ本体５６の伸縮に伴う高分子アクチュエータ５０の変位量は、両指部３５，４２の開閉に伴う変位量に比べ少ないが、図３（Ａ），（Ｂ）では、説明の便宜上、アクチュエータ本体５６の伸縮の状態が誇張して図示されている。
【００４９】
上記アクチュエータ本体５６の中心軸線ＣＬに沿う方向についての両方の開口には、円筒状のパイプ５７がそれぞれ挿入されて固定されている。アクチュエータ本体５６内において、上記両パイプ５７間にはコイルばね５８が圧縮された状態で配置されている。このコイルばね５８は、両パイプ５７を、互いに遠ざける方向（図３（Ａ），（Ｂ）の各左右方向）へ付勢している。このコイルばね５８の付勢力は、両パイプ５７を通じてアクチュエータ本体５６に伝わる。従って、アクチュエータ本体５６は、その中心軸線ＣＬに沿う方向に伸びるように付勢されていることになる。このような構成を採っているのは、誘電体層５１を面に沿う方向へ伸長させる際に、中心軸線ＣＬを中心とする渦に沿う方向へ伸長するのを極力抑えることにより、中心軸線ＣＬに沿う方向へのアクチュエータ本体５６の変位量を可能な限り大きくするためである。
【００５０】
図１に示すように、本実施形態では、上記の構成を有する高分子アクチュエータ５０が複数本用いられている。これらの高分子アクチュエータ５０のアクチュエータ本体５６は、伸縮方向を前後方向に揃えた状態で配置されている。すなわち、本実施形態では、高分子アクチュエータ５０毎のアクチュエータ本体５６の伸縮方向と、前後方向とが合致している。
【００５１】
図１及び図３に示すように、上記高分子アクチュエータ５０毎のアクチュエータ本体５６、アクチュエータ本体５６毎のパイプ５７、及びアクチュエータ本体５６毎のコイルばね５８には、前後方向へ延びるシャフト５９が挿通されている。シャフト５９毎の前端部は前側のパイプ５７から前方へ露出し、前壁部１８のシャフト支持孔に挿通されて固定されている。シャフト５９毎の後端部は後側のパイプ５７から後方へ露出し、後壁部１２のシャフト支持孔１５に挿通されて固定されている。各アクチュエータ本体５６の前端は、固定端５６Ａとして前壁部１８に固定されており、義手本体１０に対し移動不能である。各アクチュエータ本体５６の後端部は、可動端５６Ｂとして可動壁部２６に取付けられている。
【００５２】
＜動力伝達部６０＞
動力伝達部６０は、各アクチュエータ本体５６（可動部材２４）及び各指部３５，４２（回動中心軸３７，４４）間に設けられ、各アクチュエータ本体５６（可動部材２４）の直線往復運動を回動運動に変換して各指部３５，４２に伝達し、同指部３５，４２を回動（開閉）させるためのものである。
【００５３】
図６は、指部３５，４２が開かれたときの可動部材２４の調整板部２８及び動力伝達部６０の概略構成を示している。図７は、指部３５，４２が閉じられたときの可動部材２４の調整板部２８及び動力伝達部６０の概略構成を示している。これらの図６及び図７に示すように、動力伝達部６０は複数のレバーを備えている。複数のレバーは、１本の駆動レバー６１と、前後一対の従動レバー６２，６３とからなる。
【００５４】
後側の従動レバー６３は、後側ほど第２指部４２に近付くように、前後方向に対し傾斜した状態で配置されている。後側の従動レバー６３は、その後端部に設けられた回動中心軸６４により、義手本体１０の底壁部２０に回動可能に支持されている。後側の従動レバー６３の前端部には軸６５が設けられており、この軸６５が、上記第１指部３５の長孔３８に対し、その長孔３８の延びる方向への移動可能に係合されている。
【００５５】
前記調整板部２８の前端部には連結軸３０が設けられている（図２参照）。また、後側の従動レバー６３において、上記連結軸３０の前方となる箇所（軸６５と回動中心軸６４との間）には、連結軸６６が設けられている。そして、前後方向に延びる駆動レバー６１が、上記両連結軸３０，６６において、調整板部２８及び後側の従動レバー６３に連結されている。
【００５６】
前側の従動レバー６２は、後側ほど第２指部４２に近付くように傾斜した状態で配置されている。前側の従動レバー６２の前端部は上記第１指部３５の連結軸３９に連結され、後端部は第２指部４２の連結軸４５に連結されている。
【００５７】
動力伝達部６０における上記複数本のレバー（駆動レバー６１、従動レバー６２，６３）に、上述した第１指部３５及び第２指部４２がレバーとして加わることで、リンク機構７０が構成されている。両指部３５，４２を含む複数のレバーを有する上記リンク機構７０は、高分子アクチュエータ５０から動力伝達部６０を経て両指部３５，４２に至る動力伝達経路に設けられている。
【００５８】
図６に示すように、後側の従動レバー６３は、連結軸６６を力点とし、回動中心軸６４を支点とし、軸６５を作用点とする「てこ（梃子）」を構成している。この後側の従動レバー６３において、力点（連結軸６６）及び支点（回動中心軸６４）間の長さＬ１は、力点（連結軸６６）及び作用点（軸６５）間の長さＬ２よりも短く設定されている。
【００５９】
レバーとして機能する第１指部３５は、軸６５を力点とし、回動中心軸３７を支点とし、指先３６を作用点とする「てこ（梃子）」を構成している。この第１指部３５において、力点（軸６５）及び支点（回動中心軸３７）間の長さＬ３は、支点（回動中心軸３７）及び作用点（指先３６）間の長さＬ４よりも短く設定されている。
【００６０】
従って、高分子アクチュエータ５０の伸縮（変位）は、可動部材２４を介して駆動レバー６１に入力されて第１指部３５の指先３６から出力されるまでの間に、てこ（梃子）を構成する２つのレバー（従動レバー６３、第１指部３５）を経ることとなる。
【００６１】
レバーとして機能する第２指部４２は、連結軸４５を力点とし、回動中心軸４４を支点とし、指先４３を作用点とする「てこ（梃子）」を構成している。この第２指部４２において、力点（連結軸４５）及び支点（回動中心軸４４）間の長さＬ５は、支点（回動中心軸４４）及び作用点（指先４３）間の長さＬ６よりも短く設定されている。
【００６２】
従って、高分子アクチュエータ５０の伸縮（変位）は、可動部材２４を介して駆動レバー６１に入力されて第２指部４２の指先４３から出力されるまでの間に、てこ（梃子）を構成する２つのレバー（従動レバー６３、第２指部４２）を経ることとなる。
【００６３】
上記のようにして本実施形態の電動義手が構成されている。次に、この電動義手の作用について説明する。
図１、図３（Ａ），（Ｃ）及び図６は、スイッチ５５（図３（Ｃ））が開かれてアクチュエータ本体５６の両電極５２，５３間への電圧印加が停止されているときの電動義手の状態を示している。この状態では、高分子アクチュエータ５０では、放電（電荷の放出）により、両電極５２，５３に電荷が蓄積されておらず、アクチュエータ本体５６が収縮している（図３（Ａ））。アクチュエータ本体５６の前端は固定端５６Ａとして、義手本体１０の前壁部１８に固定されているため、その前後位置を変えない。これに対し、アクチュエータ本体５６の後端は可動端５６Ｂとされていて、可動壁部２６に取付けられているにすぎず、義手本体１０に固定されていない。アクチュエータ本体５６の後端は、可動範囲の最も前側の箇所に位置している。アクチュエータ本体５６の可動端５６Ｂ（後端）に取付けられ、かつ前後方向への移動を許容された可動部材２４は、可動範囲の最も前側の箇所に位置している。駆動レバー６１と後側の従動レバー６３とを連結する連結軸６６は、回動中心軸６４よりも前方に位置している。後側の従動レバー６３は、前後方向に対し比較的小さな角度で傾斜している。軸６５は、長孔３８の前端に位置している。第１指部３５の指先３６は、第２指部４２の指先４３から最も遠く離れた箇所に位置している。これに伴い、第１指部３５の連結軸３９は、可動範囲の最も前側の箇所に位置している。第２指部４２の連結軸４５が可動範囲の最も前側の箇所に位置している。第２指部４２の指先４３は、第１指部３５の指先３６から最も遠く離れた箇所に位置している。その結果、両指部３５，４２の指先３６，４３は、互いに大きく離れている。
【００６４】
上記の状態から、電動義手によって把持対象物（図示略）を把持する場合には、上記スイッチ５５（図３（Ｃ））が閉じられる。アクチュエータ本体５６の両電極５２，５３間に電圧が印加される。一方の電極５２がプラスの電荷を帯び、他方の電極５３がマイナスの電荷を帯びる。
【００６５】
ここで、各電極５２，５３に電荷が所定量蓄積されるまでは電流が流れるが、電荷が所定量蓄積されると電流はほとんど流れなくなる。ほとんど流れなくなるというのは、電化が所定量蓄積された後に放電が少なからず生ずるため、その放電により減少した電荷を補うための電流は流れるという意味である。
【００６６】
両電極５２，５３が上記のように電荷を帯びると、プラスの電荷とマイナスの電荷とが互いに引きつけ合う力（クーロン力）が両電極５２，５３に作用し、誘電体層５１が両側から押圧されて、その面に沿う方向に伸長する。電極５２，５３も弾性を有する導電性高分子材料によって形成されているため、上記誘電体層５１に追従して伸長する。
【００６７】
誘電体層５１及びその両側の電極５２，５３が中心軸線ＣＬの周りで渦巻き状に巻かれることにより円筒状に形成されたアクチュエータ本体５６は、誘電体層５１の面に沿う方向のうち中心軸線ＣＬに沿う方向（長さ方向）に伸長する。
【００６８】
この伸長の際には、アクチュエータ本体５６の固定端５６Ａ（前端）が、義手本体１０の前壁部１８に固定されているのに対し、可動端５６Ｂは義手本体１０に固定されていない。そのため、アクチュエータ本体５６は、固定端５６Ａから可動端５６Ｂが遠ざかる方向である後方へ伸長する。これに伴い、可動端５６Ｂが取付けられた可動部材２４は、アクチュエータ本体５６の伸長方向（後方）へ移動する。
【００６９】
この際、可動部材２４のスライド板部２５はガイド部２９により、アクチュエータ本体５６の伸長方向（後方）へ移動することを案内される（図２参照）。上記のように移動する可動部材２４を通じ、高分子アクチュエータ５０の伸長に伴う変位量がリンク機構７０に対し、ロスの少ない状態で伝達される。
【００７０】
また、可動部材２４（調整板部２８）の上記移動に伴い、駆動レバー６１が前後方向（アクチュエータ本体５６の伸長方向）に延びる姿勢を維持しながら後方へ引っ張られる。この際の引っ張り力が連結軸６６を通じて後側の従動レバー６３に伝達されることで、同従動レバー６３が回動中心軸６４を支点として図６の反時計回り方向へ回動する。この回動により、後側の従動レバー６３の前後方向に対しなす角度が大きくなる。軸６５が、回動中心軸３７の後方で、第２指部４２から遠ざかる側へ移動する。この際、軸６５が長孔３８の延びる方向に沿って、同長孔３８の後端まで移動することで、駆動レバー６１が前後方向に延びる姿勢を維持する。
【００７１】
後側の従動レバー６３の上記回動が軸６５を通じて第１指部３５に伝達され、同第１指部３５が回動中心軸３７を支点として、図６の時計回り方向へ回動する。この回動により、図７に示すように、第１指部３５の指先３６が第２指部４２の指先４３に近付く。また、第１指部３５の上記回動により連結軸３９が第２指部４２側へ移動し、同連結軸３９に連結された前側の従動レバー６２が第２指部４２側へ移動する。この前側の従動レバー６２の移動が、連結軸４５を介して第２指部４２の後端に伝達され、同第２指部４２が回動中心軸４４を支点として図６の反時計回り方向へ回動する。この回動により、図７に示すように、第２指部４２の指先４３が第１指部３５の指先３６に近付き、両指先４３，３６間で把持対象物が把持される。
【００７２】
これに対し、上記の状態からスイッチ５５（図３（Ｃ））が再び開かれると、アクチュエータ本体５６の両電極５２，５３間への電圧印加が停止される。この停止により、両電極５２，５３に蓄積されていた電荷が放出（放電）される。この放電により、両電極５２，５３が帯びている電荷が少なくなり、上記クーロン力が小さくなる。その結果、誘電体層５１は、自身の弾性復元力により、同誘電体層５１の面に沿う方向に収縮する。
【００７３】
誘電体層５１及び両電極５２，５３が渦巻き状に巻かれることにより円筒状に形成されたアクチュエータ本体５６は、誘電体層５１の面に沿う方向のうち同アクチュエータ本体５６の中心軸線ＣＬに沿う方向（長さ方向）に収縮する（図３（Ａ））。
【００７４】
弾性を有する導電性高分子材料によって形成されている電極５２，５３は、上記誘電体層５１に追従して、中心軸線ＣＬに沿う方向に収縮する。
この収縮の際には、アクチュエータ本体５６は、可動端５６Ｂが固定端５６Ａに近付く方向である前方へ収縮する。これに伴い可動部材２４は、アクチュエータ本体５６の収縮方向（前方）へ移動する。
【００７５】
この際、可動部材２４のスライド板部２５はガイド部２９により、アクチュエータ本体５６の収縮方向（前方）へ移動することを案内される。上記のように移動する可動部材２４を通じ、高分子アクチュエータ５０の収縮に伴う変位量がリンク機構７０に対し、ロスの少ない状態で伝達される。
【００７６】
また、可動部材２４（調整板部２８）の上記変位に伴い、駆動レバー６１が前方へ押圧される。この際の押圧力が連結軸６６を通じて後側の従動レバー６３に伝達されることで、同従動レバー６３が回動中心軸６４を支点として図７の時計回り方向へ回動する。この回動により、後側の従動レバー６３の前後方向に対しなす角度が小さくなる。軸６５が、回動中心軸３７の後方で、第２指部４２に近付く側へ移動する。この際、軸６５が長孔３８の延びる方向に沿って前端まで移動することで、駆動レバー６１が前後方向に延びる姿勢を維持する。
【００７７】
後側の従動レバー６３の上記回動が軸６５を通じて第１指部３５に伝達され、同第１指部３５が回動中心軸３７を支点として、図７の反時計回り方向へ回動する。この回動により、図６に示すように、第１指部３５の指先３６が、第２指部４２の指先４３から遠ざかる。また、第１指部３５の上記回動により、連結軸３９が第２指部４２から遠ざかる側へ移動し、同連結軸３９に連結された前側の従動レバー６２が第１指部３５側へ移動する。この前側の従動レバー６２の移動が、連結軸４５を介して第２指部４２の後端に伝達され、同第２指部４２が回動中心軸４４を支点として図７の時計回り方向へ回動する。この回動により、図６に示すように、第２指部４２の指先４３が第１指部３５の指先３６から遠ざかり、両指先４３，３６間での把持対象物の把持が解除される（把持対象物が開放される）。
【００７８】
上記のようにして、アクチュエータ本体５６の伸縮（直線往復運動）が動力伝達部６０によって回動運動に変換されて、第１指部３５及び第２指部４２に伝達される。この動力伝達部６０による動力の変換及び伝達の際、リンク機構７０では、後側の従動レバー６３、レバーとしての第１指部３５、及びレバーとしての第２指部４２が、それぞれ「てこ（梃子）」として機能する。
【００７９】
すなわち、図６に示すように、後側の従動レバー６３によって構成されるてこ（梃子）では、連結軸６６が力点とされ、回動中心軸６４が支点とされ、軸６５が作用点とされる。この後側の従動レバー６３では、力点（連結軸６６）及び支点（回動中心軸６４）間の長さＬ１が、力点（連結軸６６）及び作用点（軸６５）間の長さＬ２よりも短い。このことから、リンク機構７０では、力点（連結軸６６）を通じて後側の従動レバー６３に入力される駆動レバー６１の変位量が、（Ｌ２／Ｌ１）倍増幅されて、作用点（軸６５）から出力される。
【００８０】
また、第１指部３５によって構成されるてこ（梃子）では、軸６５が力点とされ、回動中心軸３７が支点とされ、指先３６が作用点とされる。この第１指部３５において、力点（軸６５）及び支点（回動中心軸３７）間の長さＬ３が、支点（回動中心軸３７）及び作用点（指先３６）間の長さＬ４よりも短い。このことから、リンク機構７０では、力点（軸６５）を通じて第１指部３５（レバー）に入力される従動レバー６３の変位量が、（Ｌ４／Ｌ３）倍増幅されて、作用点（指先３６）から出力される。
【００８１】
従って、高分子アクチュエータ５０の伸縮（直線往復運動）が、可動部材２４を介してリンク機構７０（駆動レバー６１）に入力されて第１指部３５の作用点（指先３６）から出力されるまでの間に、その伸縮（直線往復運動）に伴う変位量が２度増幅される。この場合、変位量は、（Ｌ２／Ｌ１）・（Ｌ４／Ｌ３）倍増幅されることとなる。
【００８２】
さらに、第２指部４２によって構成されるてこ（梃子）では、連結軸４５が力点とされ、回動中心軸４４が支点とされ、指先４３が作用点とされる。この第２指部４２において、力点（連結軸４５）及び支点（回動中心軸４４）間の長さＬ５が、支点（回動中心軸４４）及び作用点（指先４３）間の長さＬ６よりも短い。このことから、リンク機構７０では、力点（連結軸４５）を通じて第２指部４２（レバー）に入力される前側の従動レバー６２の変位量（第１指部３５の回動に伴う連結軸３９の変位量と等しい）が、（Ｌ６／Ｌ５）倍増幅されて、作用点（指先４３）から出力される。
【００８３】
従って、高分子アクチュエータ５０の伸縮（直線往復運動）が、可動部材２４を介してリンク機構７０（駆動レバー６１）に入力されて第２指部４２の作用点（指先４３）から出力されるまでの間に、その伸縮（直線往復運動）に伴う変位量が２度増幅される。この場合、変位量は、（Ｌ２／Ｌ１）・（Ｌ６／Ｌ５）倍増幅されることとなる。
【００８４】
その結果、アクチュエータ本体５６の伸縮に伴う変位量が、両指部３５，４２の開閉に伴う変位量に比べて少ないものの、上記リンク機構７０で増幅が行なわれることにより、各指部３５，４２が大きく回動し（開閉し）、把持対象物の把持及び開放が好適に行なわれる。
【００８５】
ここで、各アクチュエータ本体５６が伸長するときに発生する力が小さいと、可動部材２４に加わる力が小さい。しかし、本実施形態では、高分子アクチュエータ５０が複数本用いられ、それらのアクチュエータ本体５６が伸縮方向を揃えた状態で配置されていて、アクチュエータ本体５６毎の可動端５６Ｂ（後端）が共通の可動部材２４（可動壁部２６）に取付けられているため、可動壁部２６を介して可動部材２４に大きな力が加えられる。リンク機構７０を介して第１指部３５及び第２指部４２に加わる力が大きくなり、把持対象物が大きな力で把持される。
【００８６】
ところで、上記第１指部３５及び第２指部４２をそれぞれ回動駆動する駆動源として用いられる高分子アクチュエータ５０は高分子材料（誘電体層５１：絶縁性高分子材料、電極５２，５３：導電性高分子材料）によって形成されているため、金属によって形成された駆動源、例えば、電動モータや電磁アクチュエータよりも軽量である。そのため、電動義手全体も軽量となる。
【００８７】
また、駆動源として電動モータが用いられた場合には、その電動モータの回転を減速して各指部３５，４２に伝達するために複数のギヤが必要となる。この点、本実施形態では、駆動源として、伸縮（直線往復運動）する高分子アクチュエータ５０が用いられ、その伸縮（直線往復運動）を回動運動に変換するのにリンク機構７０が用いられているため、上記のようなギヤは不要である。複数のギヤが用いられた場合には、電動モータの回転に伴い、ギヤ同士の噛合い部分で音が発生するが、リンク機構７０の場合にはこのような噛合いがないため、噛合いに起因する音の発生は起こらない。
【００８８】
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）義手本体１０に支持された一対の指部（第１指部３５、第２指部４２）を回動させる駆動源として、高分子材料により形成され、かつ電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータ５０を用いる。高分子アクチュエータ５０の直線往復運動を回動運動に変換して各指部３５，４２に伝達する動力伝達部６０を設ける。高分子アクチュエータ５０から動力伝達部６０を経て両指部３５，４２に至る動力伝達経路に、両指部３５，４２を含む複数のレバーを有するリンク機構７０を設ける。これらのレバーの少なくとも１つ（従動レバー６３、第１指部３５、第２指部４２）を、支点、力点及び作用点を有するてこ（梃子）として機能させる。そして、力点を通じてレバー（従動レバー６３、第１指部３５、第２指部４２）に入力される変位量を増幅して、作用点から出力させるようにしている（図６）。
【００８９】
そのため、電動モータを駆動源とする従来の電動義手に必要な、複数のギヤを用いた減速機構を不要にし、構造を簡素にすることができる。これに伴い、電動義手のメンテナンスの容易化を図ることができる。
【００９０】
また、駆動源として電動モータを用いた場合とは異なり、ギヤ同士の噛合いに起因する音の発生をなくして作動音を低減し、静粛性を高めることができる。
さらに、駆動源として、高分子材料からなる高分子アクチュエータ５０を用いたことにより、電動義手全体の軽量化を図ることができる。
【００９１】
（２）リンク機構７０における複数のレバー（従動レバー６３、第１指部３５、第２指部４２）を「てこ（梃子）」として機能させるようにしている（図６）。
そのため、てこ（梃子）を構成するレバー（従動レバー６３、第１指部３５、第２指部４２）毎に、力点を通じて入力される変位量を増幅して作用点から出力させることで、大きな増幅率で変位量を増幅することができる。高分子アクチュエータ５０の伸縮に伴う変位量が少なくても、各指部３５，４２を多く回動させて、開閉させることができる。
【００９２】
（３）高分子アクチュエータ５０として、弾性を有する絶縁性高分子材料により形成された誘電体層５１と、弾性を有する導電性高分子材料により形成されて誘電体層５１を両側から挟む一対の電極５２，５３とを備えるものを用いている（図３（Ｃ））。
【００９３】
そのため、両電極５２，５３間への電圧印加により、誘電体層５１をその面に沿う方向へ伸長させ、電圧印加の停止に応じ、誘電体層５１を前記面に沿う方向へ収縮させて元の形状に復元させることができ、上記（１），（２）の効果を得ることができる。
【００９４】
また、各電極５２，５３に電荷が所定量蓄積されるまでは電流が流れるが、電荷が所定量蓄積されると電流はほとんど流れなくなるため、高分子アクチュエータ５０の作動（伸縮）のために消費される電力が少なくてすむ。その結果、電源５４として、容量の少ないバッテリを使用することができ、利便性が向上する。
【００９５】
（４）誘電体層５１及び両電極５２，５３を、中心軸線ＣＬの周りに渦巻き状に巻くことにより、高分子アクチュエータ５０の主要部をなすアクチュエータ本体５６を円筒状に形成している（図３（Ａ），（Ｂ））。
【００９６】
そのため、アクチュエータ本体５６をコンパクトな形態（円筒状）とし、義手本体１０への搭載性を向上させることができる（図１）。
また、電圧印加により、アクチュエータ本体５６を、誘電体層５１の面に沿う方向のうち中心軸線ＣＬに沿う方向（アクチュエータ本体５６の長さ方向）へ伸長させることができる（図３（Ｂ））。上記電圧印加の停止に応じ、アクチュエータ本体５６を上記中心軸線ＣＬに沿う方向に収縮させることができる（図３（Ａ））。
【００９７】
（５）リンク機構７０に連結される可動部材２４を、義手本体１０に対しアクチュエータ本体５６の伸縮方向への移動可能に設ける。アクチュエータ本体５６の長さ方向についての一端（前端）を固定端５６Ａとして義手本体１０に移動不能に固定し、他端（後端）を可動端５６Ｂとして可動部材２４（可動壁部２６）に取付けている（図１、図２）。
【００９８】
そのため、固定端５６Ａ（前端）から可動端５６Ｂ（後端）が遠ざかるようにアクチュエータ本体５６を伸長させ、アクチュエータ本体５６の可動端５６Ｂ（後端）に取付けられた可動部材２４を、同アクチュエータ本体５６の伸長方向前側（可動端５６Ｂが固定端５６Ａから遠ざかる側）へ移動させることができる。このときの可動部材２４の変位をリンク機構７０（駆動レバー６１）に伝達することができる。
【００９９】
（６）複数本のアクチュエータ本体５６を伸縮方向の揃えられた状態で配置し、アクチュエータ本体５６毎の可動端５６Ｂ（後端）を共通の可動部材２４（可動壁部２６）に取付けている（図１）。
【０１００】
そのため、各高分子アクチュエータ５０から出力される力が小さくても、可動部材２４に大きな力を加えることができる。可動部材２４を通じリンク機構７０に大きな力を伝達し、把持対象物を指部３５，４２によって強い力で把持することができる。
【０１０１】
（７）義手本体１０における対向壁部１６，１７にガイド溝２９Ａを有するガイド部２９をそれぞれ設け、各ガイド溝２９Ａに可動部材２４のスライド板部２５の両側部をスライド可能に係合している（図２）。
【０１０２】
そのため、可動部材２４がアクチュエータ本体５６の伸縮方向へ移動するのをガイド部２９によって案内することができる。その結果、上記のように移動する可動部材２４を通じ、アクチュエータ本体５６の伸縮（直線往復運動）をリンク機構７０に対し、ロスの少ない状態で伝達することができる。
【０１０３】
（８）リンク機構７０の一部を、てこ（梃子）を構成する後側の従動レバー６３と可動部材２４の調整板部２８との間に配置され、かつアクチュエータ本体５６の伸縮に伴い、その伸縮方向に変位する駆動レバー６１によって構成している（図６）。
【０１０４】
そのため、アクチュエータ本体５６の伸縮方向へ変位する駆動レバー６１を通じ、同アクチュエータ本体５６の伸縮（直線往復運動）をリンク機構７０に対し、ロスの少ない状態で伝達することができる。
【０１０５】
（９）電動義手の構成部材である義手本体１０、各指部３５，４２及び動力伝達部６０のそれぞれを高分子材料（強度の高い合成樹脂）によって形成している。
そのため、上記義手本体１０、各指部３５，４２及び動力伝達部６０の各々の重量を軽くし、これらの少なくとも１つの構成部材が金属によって形成されたものよりも電動義手を軽量にすることができる。
【０１０６】
（１０）高分子アクチュエータ５０を柔軟な高分子材料（誘電体層５１：弾性を有する絶縁性高分子材料、電極５２，５３：弾性を有する導電性高分子材料）によって形成している（図３（Ｃ））。
【０１０７】
そのため、両指部３５，４２に対し、これらを開閉させようとする力が外部から加わっても、アクチュエータ本体５６を伸縮させることで、その力を吸収することができる。
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
【０１０８】
＜指部について＞
・複数の指部３５，４２の数が３以上に変更されてもよい。
＜高分子アクチュエータについて＞
・上述した誘電方式の高分子アクチュエータ５０に代え、イオン方式の高分子アクチュエータが用いられてもよい。
【０１０９】
イオン方式の高分子アクチュエータは、イオン交換樹脂と電極との接合体からなる。このタイプの高分子アクチュエータとしては、フッ素系イオン交換樹脂膜の両面に、金、白金等の貴金属によって形成された電極を、無電解メッキにより接合したものが代表的である。この高分子アクチュエータでは、電極間に数ボルトの電圧が印加されることで、イオン交換樹脂の内部でイオンの移動が起こり（陽イオンが陰極側へ移動し）、このイオンの移動により、高分子アクチュエータの表裏で膨潤に差が生じて、同高分子アクチュエータが弾性変形する。電圧印加が停止されると、弾性復元力により高分子アクチュエータは元の形状に復元する。これらの弾性変形及び復元により、高分子アクチュエータを直線往復運動させる。
【０１１０】
＜動力伝達部６０について＞
・動力伝達部６０の構成を変更することで、上記実施形態とは逆に、高分子アクチュエータ５０のアクチュエータ本体５６が伸長するときに第１指部３５及び第２指部４２を開く側へ回動させ、同アクチュエータ本体５６が収縮するときに両指部３５，４２を閉じる側へ回動させるようにしてもよい。
【０１１１】
＜リンク機構７０について＞
・リンク機構７０を構成する複数のレバー（第１指部３５及び第２指部４２を含む）のうち、てこ（梃子）として機能させるものの数が、上記実施形態とは異なる数に変更されてもよい。この数の最小値は「１」である。また、てこ（梃子）として機能させるレバーの数は３以上であってもよい。
【０１１２】
てこ（梃子）を構成するレバーでは、それぞれ力点を通じて入力される変位量が増幅されて作用点から出力される。てこ（梃子）として機能させるレバーの数を３以上とすることで、変位量の入力及び出力をそれぞれ３回以上行なわせ、増幅率を上記実施形態よりも大きくする（変位量をより多く増幅する）ことが可能となる。
【０１１３】
ただし、てこ（梃子）を構成するレバーの数が多くなるに従い、それらの占める設置スペースが大きくなる。また、レバー間では摺動抵抗が生ずるが、レバーの数が多くなるに従い摺動抵抗の発生箇所も増え、電動義手全体で発生する摺動抵抗が大きくなる。そのため、これらの変位量の増幅率、設置スペース及び摺動抵抗についてそれぞれの得失を考慮してレバーの数を設定することが望ましい。
【０１１４】
＜第１指部３５及び第２指部４２が閉じる（把持対象物を把持する）力について＞
・この力は、次の要素を調整することで変更可能である。
（ｉ）アクチュエータ本体５６毎の電極５２，５３に印加する電圧。この電圧が高くなるに従い、上記力が増大する。
【０１１５】
（ii）アクチュエータ本体５６の直径。この直径が大きくなるに従い、上記力が増大する。
（iii ）伸縮動作する高分子アクチュエータ５０の本数。この本数が多くなるに従い、上記力が増大する。
【０１１６】
この場合、電動義手に装着される高分子アクチュエータ５０の本数が変更されてもよいし、電圧印加の対象となる高分子アクチュエータ５０の本数が状況に応じて、制御により、又は操作により変更されてもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１０…義手本体、２４…可動部材、２９…ガイド部、３５…第１指部（指部）、４２…第２指部（指部）、５０…高分子アクチュエータ、５１…誘電体層、５２，５３…電極、５６…アクチュエータ本体、５６Ａ…固定端、５６Ｂ…可動端、６０…動力伝達部、６１…駆動レバー、７０…リンク機構、ＣＬ…中心軸線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通電により作動する駆動源を用いて複数の指部を開閉駆動するようにした電動義手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
義手として、義手本体にそれぞれ回動可能に支持された複数の指部を、駆動源により開閉駆動するようにした電動義手が種々開発されている。駆動源としては通電により作動するものが一般的である。例えば、特許文献１には、駆動源として小型の電動モータを用いた例が記載されている。また、特許文献２には、駆動源として電磁アクチュエータを用いた例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０５０６９号公報
【特許文献２】特開平１１−５６８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、電動モータを駆動源とする特許文献１では、減速のために複数のギヤが用いられるため、電動モータの回転に伴いギヤ間の噛合い部分で異音が発生し、静粛性の点で改良の余地がある。
【０００５】
また、特許文献１及び特許文献２では、電動モータ及び電磁アクチュエータのいずれも大部分が金属によって形成されていることから、駆動源の重量が電動義手全体の重量に占める割合が大きく、このことが電動義手の軽量化の阻害要因となっている。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、作動音を低減して静粛性を高めつつ、軽量化を図ることのできる電動義手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、義手本体にそれぞれ回動可能に支持されたレバーからなる複数の指部と、高分子材料により形成されて前記義手本体に取付けられ、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータ及び前記各指部間に設けられ、前記高分子アクチュエータの前記直線往復運動を回動運動に変換して前記各指部に伝達し、同指部を回動させる動力伝達部とを備え、前記高分子アクチュエータから前記動力伝達部を経て前記各指部に至る動力伝達経路には、前記各指部を含む複数のレバーを有するリンク機構が設けられており、前記リンク機構の少なくとも１つの前記レバーは、支点、力点及び作用点を有するてこを構成しており、前記リンク機構は、前記力点を通じて前記レバーに入力される変位量を増幅して、前記作用点から出力するものであることを要旨とする。
【０００８】
上記の構成によれば、高分子材料からなる高分子アクチュエータは、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する。この直線往復運動は、動力伝達部によって回動運動に変換される。運動形態の変換の際、リンク機構では、レバーの少なくとも１つが「てこ（梃子）」として機能する。すなわち、リンク機構では、力点を通じてレバーに入力される変位量が増幅されて、作用点から出力される。その結果、高分子アクチュエータの直線往復運動に伴う変位量が、指部の開閉に伴う変位量よりも少なくても、上記リンク機構での増幅により各指部が開閉し、把持対象物の把持及び開放が行なわれる。
【０００９】
ところで、上記各指部を回動駆動する駆動源として用いられる高分子アクチュエータは、高分子材料によって形成されているため、金属によって形成された駆動源、例えば、電動モータや電磁アクチュエータよりも軽量である。そのため、電動義手全体も軽量となる。
【００１０】
また、駆動源として電動モータが用いられた場合には、その電動モータの回転を減速して各指部に伝達するために複数のギヤが必要となる。請求項１に記載の発明では、駆動源として、直線往復運動する高分子アクチュエータが用いられ、その直線往復運動を回動運動に変換するのにリンク機構が用いられているため、上記のようなギヤは不要である。複数のギヤが用いられた場合には、ギヤ同士の噛合い部分で音が発生するが、リンク機構の場合にはこのような噛合いがないため、噛合いに起因する音の発生は起こらない。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記リンク機構は、前記てこを構成する前記レバーを複数有していることを要旨とする。
上記の構成によれば、リンク機構の複数のレバーが「てこ（梃子）」として機能する。てこを構成するレバーでは、それぞれ力点を通じて入力される変位量が増幅されて作用点から出力される。この変位量の入力及び出力が複数回行なわれることで、増幅率が大きくなって、変位量がより多く増幅される。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記高分子アクチュエータは、弾性を有する絶縁性高分子材料により形成された誘電体層と、弾性を有する導電性高分子材料により形成されて前記誘電体層を両側から挟む一対の電極とを備え、前記両電極間への電圧印加に応じ、前記誘電体層をその面に沿う方向へ伸長させ、前記電圧印加の停止に応じ、前記誘電体層を収縮させて元の形状に復元させることにより直線往復運動するものであることを要旨とする。
【００１３】
上記の構成によれば、一対の電極間に電圧が印加されると、一方の電極がプラスの電荷を帯び、他方の電極がマイナスの電荷を帯びる。ここで、各電極に電荷が所定量蓄積されるまでは電流が流れるが、電荷が所定量蓄積されると電流はほとんど流れなくなる。そのため、高分子アクチュエータの直線往復運動のために消費される電力は少なくてすむ。
【００１４】
両電極が上記のように電荷を帯びると、プラスの電荷とマイナスの電荷とが互いに引きつけ合う力（クーロン力）が両電極に作用し、誘電体層が両電極によって両側から押圧される。誘電体層は弾性を有する絶縁性高分子材料によって形成されているため、上記のように両電極によって両側から押圧されると、自身の面に沿う方向に伸長する。電極も弾性を有する導電性高分子材料によって形成されているため、上記誘電体層に追従して伸長する。
【００１５】
両電極間への上記電圧印加が停止されると、各電極に蓄積されていた電荷が放出（放電）される。この放電により、各電極が帯びている電荷が少なくなり、上記クーロン力が小さくなる。その結果、誘電体層は、自身の弾性復元力により、同誘電体層の面に沿う方向に収縮する。弾性を有する電極もまた誘電体層に追従して収縮する。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記高分子アクチュエータの主要部をなすアクチュエータ本体は、前記誘電体層及び前記両電極が中心軸線の周りで渦巻き状に巻かれることにより円筒状に形成されており、前記両電極間への電圧印加に応じ前記中心軸線に沿って伸長し、電圧印加の停止に応じ前記中心軸線に沿って収縮して元の形状に復元するものであることを要旨とする。
【００１７】
上記の構成によれば、高分子アクチュエータは、誘電体層及びその両側の電極が渦巻き状に巻かれることにより、コンパクトな形態（円筒状）となり、義手本体への搭載性が向上する。
【００１８】
円筒状をなすアクチュエータ本体は、両電極間への電圧印加に応じ、誘電体層の面に沿う方向のうち中心軸線ＣＬに沿う方向（アクチュエータ本体の長さ方向）へ伸長する。アクチュエータ本体は、両電極間への上記電圧印加の停止に応じ、上記中心軸線ＣＬに沿う方向（長さ方向）に収縮して元の形状に復元する。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記義手本体には、前記リンク機構に連結された可動部材が、前記アクチュエータ本体の伸縮方向に沿って移動可能に設けられており、前記アクチュエータ本体の前記中心軸線に沿う方向についての一端は固定端として前記義手本体に移動不能に固定され、他端は可動端として前記可動部材に取付けられていることを要旨とする。
【００２０】
上記の構成によれば、両電極間に電圧が印加されると、アクチュエータ本体は、中心軸線に沿う方向についての一端である固定端から、他端である可動端が遠ざかるように伸長する。これに伴い、可動端に取付けられた可動部材がアクチュエータ本体の伸長方向前側（可動端が固定端から遠ざかる側）へ移動する。このときの可動部材の変位がリンク機構に伝達される。
【００２１】
また、上記電圧印加が停止されると、アクチュエータ本体は上記可動端が固定端に近付くように収縮する。これに伴い、上記可動部材がアクチュエータ本体の収縮方向前側（可動端が固定端に近付く側）へ移動する。このときの可動部材の変位がリンク機構に伝達される。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記アクチュエータ本体は複数本用いられ、伸縮方向を揃えた状態で配置されており、前記アクチュエータ本体毎の前記可動端は共通の前記可動部材に取付けられていることを要旨とする。
【００２３】
上記の構成によれば、各アクチュエータ本体から出力される力が小さいと、可動部材に加わる力が小さい。しかし、請求項６に記載の発明によるように、複数本のアクチュエータ本体が伸縮方向を揃えた状態で配置され、各々の可動端が共通の可動部材に取付けられることで、同可動部材に大きな力が加えられる。その結果、可動部材を通じリンク機構に大きな力が伝達され、把持対象物が指部によって強い力で把持される。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の発明において、前記義手本体には、前記可動部材が前記アクチュエータ本体の前記伸縮方向へ移動するのを案内するガイド部が設けられていることを要旨とする。
【００２５】
上記の構成によれば、アクチュエータ本体が伸縮すると、それに伴い可動部材が移動する。この際、可動部材はガイド部により、アクチュエータ本体の伸縮方向へ移動することを案内される。そのため、上記のように移動する可動部材を通じ、アクチュエータ本体の伸縮（直線往復運動）がリンク機構に対し、ロスの少ない状態で伝達される。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１つに記載の発明において、前記リンク機構は、前記てこを構成する前記レバーと前記可動部材との間に配置され、かつ前記アクチュエータ本体の伸縮に伴い、その伸縮方向に変位する駆動レバーを備えることを要旨とする。
【００２７】
上記の構成によれば、アクチュエータ本体が伸縮すると、それに伴い可動部材が変位し、その変位がリンク機構に伝達される。リンク機構では、てこを構成するレバーと可動部材との間に配置された駆動レバーが、アクチュエータ本体の伸縮方向に変位する。そのため、上記のように変位する駆動レバーを通じ、アクチュエータ本体の伸縮（直線往復運動）がリンク機構に対し、ロスの少ない状態で伝達される。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１つに記載の発明において、前記義手本体、前記各指部及び前記動力伝達部は、それぞれ高分子材料により形成されていることを要旨とする。
【００２９】
上記の構成によれば、それぞれ高分子材料によって形成された義手本体、各指部及び動力伝達部は重量が軽い。従って、上記義手本体、各指部及び動力伝達部を構成部材とする電動義手は、これらの少なくとも１つの構成部材が金属によって形成されたものよりも軽量となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の電動義手によれば、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータを用い、その直線往復運動に伴う変位量を増幅して複数の指部に伝達し、同指部を回動（開閉）させるようにしたため、作動音を低減して静粛性を高めつつ、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を具体化した一実施形態における電動義手の全体構成を示す斜視図。
【図２】図１の電動義手から高分子アクチュエータが取り外された状態を示す斜視図。
【図３】一実施形態の電動義手における高分子アクチュエータを示す図であり、（Ａ）は電圧印加の停止に応じ収縮した高分子アクチュエータの断面構造を概念的に示す断面図、（Ｂ）は電圧印加に応じ伸長した高分子アクチュエータの断面構造を概念的に示す断面図、（Ｃ）は展開させられた状態の高分子アクチュエータの構造を概念的に示す斜視図。
【図４】一実施形態における電動義手の平断面図。
【図５】一実施形態における電動義手の底断面図。
【図６】一実施形態の電動義手において、両指部が開かれたときの調整板部及び動力伝達部の概略構成を示す模式図。
【図７】一実施形態の電動義手において、両指部が閉じられたときの調整板部及び動力伝達部の概略構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の電動義手は、大きくは義手本体１０、複数の指部、高分子アクチュエータ５０及び動力伝達部６０からなる。電動義手を構成する上記部材のうち、義手本体１０、各指部及び動力伝達部６０は、それぞれ高分子材料、例えばエンジニアリングプラスチック等の強度の高い合成樹脂によって形成されている。
【００３３】
次に、電動義手の各構成部材について説明する。
＜義手本体１０＞
義手本体１０は、電動義手の骨格部分をなすものである。ここで、電動義手において、人の手首に相当する箇所に向かう方向を「後方」とし、指先に相当する箇所に向かう方向を「前方」とすると、義手本体１０は前後方向に細長い形状をなしている。義手本体１０は、後面が開放された収容部１１を有している。収容部１１の後面の開放部分は、人の手の手首に相当する箇所である後壁部１２によって塞がれている。後壁部１２は板状をなし、前後方向に対し直交しており、義手本体１０の後部の複数箇所に対し、ボルト１３及びナット１４によって締結されている。後壁部１２の複数箇所（本実施形態では９箇所）には、シャフト支持孔１５が前後に貫通されている。
【００３４】
義手本体１０は、収容部１１の側方に一対の対向壁部１６，１７を有している。一方（図１及び図２の各右方）の対向壁部１６は、人の手の甲（手を握ると外側になる、手首から指のつけ根までの面）に相当する箇所である。他方（図２の左方）の対向壁部１７は、手の平（手首から指の付け根までの、手を握ったときに内側になる面）に相当する箇所である。
【００３５】
義手本体１０は、収容部１１の前方に前壁部１８を有している。前壁部１８において、上記シャフト支持孔１５の前方となる複数箇所には、シャフト支持孔（図示略）が前後に貫通されている。前壁部１８は板状をなし、前後方向に対し直交している。前壁部１８の前側であって、同前壁部１８に近接した箇所には蓋部１９が配置されており、上記前壁部１８のシャフト支持孔がこの蓋部１９によって覆い隠されている。蓋部１９は、前壁部１８の複数箇所に対し、ボルト２１及びナット（図示略）によって締結されている。
【００３６】
義手本体１０は、上記前壁部１８に近接する箇所に一対の支持壁部２３を有している。両支持壁部２３は、一定の間隙をおいて互いに離間している。
収容部１１内には、後述するリンク機構７０の連結される可動部材２４が、前後方向へ移動可能に配設されている。可動部材２４は、前後方向へ延びるスライド板部２５と、スライド板部２５の後端から同スライド板部２５に直交する方向（図１及び図２の上方）へ延びる可動壁部２６と、前後方向へ延び、かつスライド板部２５に対し前後方向への位置調整可能に設けられた調整板部２８とを備えている。可動壁部２６は、上記後壁部１２の前方に近接した箇所に位置している。可動壁部２６において、上記前壁部１８及び後壁部１２の各シャフト支持孔１５に対応する複数箇所には、同シャフト支持孔１５よりも大径の取付孔２７が前後に貫通されている。
【００３７】
各対向壁部１６，１７には、前後方向へ延びるガイド溝２９Ａを有するガイド部２９が形成されており、これらのガイド溝２９Ａに上記スライド板部２５の両側部が前後方向へのスライド可能に係合されている。
【００３８】
図２及び図５に示すように、調整板部２８には、それぞれ前後方向に延びる一対の調整孔３１が形成されている。そして、スライド板部２５に移動不能に挿通され、かつ各調整孔３１に移動可能に挿通されたボルト３２と、同ボルト３２に螺合されたナット３３とによって調整板部２８がスライド板部２５に締結されている。各調整孔３１におけるボルト３２の前後位置を調整することで、スライド板部２５に対する調整板部２８の前後位置調整が可能となっている。
【００３９】
＜指部＞
図４及び図５に示すように、複数の指部は、本実施形態では第１指部３５及び第２指部４２からなる。第１指部３５は、人の手の人差し指、中指等に相当するものであり、その前端は指先３６を構成している。第１指部３５は、両支持壁部２３間であって、対向壁部１６寄りの箇所に設けられた回動中心軸３７により回動可能に支持されている。第１指部３５において回動中心軸３７よりも後側には、後部ほど第２指部４２に近付くように、前後方向に対し傾斜して延びる長孔３８があけられている（図４参照）。また、第１指部３５において、上記回動中心軸３７よりも前側、かつ第２指部４２側には、連結軸３９が設けられている。
【００４０】
第２指部４２は、人の手の親指に相当するものであり、その前端は指先４３を構成している。第２指部４２は、両支持壁部２３間であって、対向壁部１７寄りの箇所に設けられた回動中心軸４４により回動可能に支持されている。第２指部４２において、上記回動中心軸４４よりも後側、かつ第１指部３５側には、連結軸４５が設けられている。
【００４１】
＜高分子アクチュエータ５０＞
高分子アクチュエータ５０は、高分子材料により形成され、かつ電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動するアクチュエータであり、人の手における筋肉に相当するものである。
【００４２】
高分子アクチュエータ５０としては、誘電方式と呼ばれるものと、イオン方式と呼ばれるものとがあるが、本実施形態では、変位、発生力等の点で誘電方式の高分子アクチュエータが採用されている。
【００４３】
図３（Ｃ）は、誘電方式の高分子アクチュエータ５０を、平面状に展開させた状態で示している。この図３（Ｃ）に示すように、高分子アクチュエータ５０は、弾性を有する絶縁性高分子材料によって形成された誘電体層５１と、弾性を有する導電性高分子材料により形成されて誘電体層５１を両側から挟む一対の電極５２，５３とを備えている。
【００４４】
誘電体層５１は、架橋点の動く高分子化合物（高分子ゲル等）、例えばポリロタキサンによって形成されている。
両電極５２，５３は、汎用ゴム等によって形成されている。一方の電極５２は電源５４のプラス極に接続され、他方の電極５３はスイッチ５５を介し電源５４のマイナス極に接続されている。
【００４５】
高分子アクチュエータ５０は、両電極５２，５３間への電圧印加に応じ、誘電体層５１をその面に沿う方向へ伸長させ、電圧印加の停止に応じ、誘電体層５１を収縮させて元の形状に復元させることにより直線往復運動するものである。
【００４６】
高分子アクチュエータ５０の主要部をなすアクチュエータ本体５６は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、誘電体層５１及びその両側の電極５２，５３が、中心軸線ＣＬの周りで渦巻き状に巻かれることにより、両端が開口された円筒状に形成されている。このように、アクチュエータ本体５６はコンパクトな形態を採っており、義手本体１０への搭載性のよいものとなっている。
【００４７】
また、アクチュエータ本体５６は、図３（Ｂ）に示すように、両電極５２，５３間への電圧印加により、誘電体層５１の面に沿う方向のうち中心軸線ＣＬに沿う方向（アクチュエータ本体５６の長さ方向）に伸長し、図３（Ａ）に示すように、電圧印加の停止により、上記中心軸線ＣＬに沿う方向（長さ方向）に収縮して元の形状に復元する。
【００４８】
なお、アクチュエータ本体５６の伸縮に伴う高分子アクチュエータ５０の変位量は、両指部３５，４２の開閉に伴う変位量に比べ少ないが、図３（Ａ），（Ｂ）では、説明の便宜上、アクチュエータ本体５６の伸縮の状態が誇張して図示されている。
【００４９】
上記アクチュエータ本体５６の中心軸線ＣＬに沿う方向についての両方の開口には、円筒状のパイプ５７がそれぞれ挿入されて固定されている。アクチュエータ本体５６内において、上記両パイプ５７間にはコイルばね５８が圧縮された状態で配置されている。このコイルばね５８は、両パイプ５７を、互いに遠ざける方向（図３（Ａ），（Ｂ）の各左右方向）へ付勢している。このコイルばね５８の付勢力は、両パイプ５７を通じてアクチュエータ本体５６に伝わる。従って、アクチュエータ本体５６は、その中心軸線ＣＬに沿う方向に伸びるように付勢されていることになる。このような構成を採っているのは、誘電体層５１を面に沿う方向へ伸長させる際に、中心軸線ＣＬを中心とする渦に沿う方向へ伸長するのを極力抑えることにより、中心軸線ＣＬに沿う方向へのアクチュエータ本体５６の変位量を可能な限り大きくするためである。
【００５０】
図１に示すように、本実施形態では、上記の構成を有する高分子アクチュエータ５０が複数本用いられている。これらの高分子アクチュエータ５０のアクチュエータ本体５６は、伸縮方向を前後方向に揃えた状態で配置されている。すなわち、本実施形態では、高分子アクチュエータ５０毎のアクチュエータ本体５６の伸縮方向と、前後方向とが合致している。
【００５１】
図１及び図３に示すように、上記高分子アクチュエータ５０毎のアクチュエータ本体５６、アクチュエータ本体５６毎のパイプ５７、及びアクチュエータ本体５６毎のコイルばね５８には、前後方向へ延びるシャフト５９が挿通されている。シャフト５９毎の前端部は前側のパイプ５７から前方へ露出し、前壁部１８のシャフト支持孔に挿通されて固定されている。シャフト５９毎の後端部は後側のパイプ５７から後方へ露出し、後壁部１２のシャフト支持孔１５に挿通されて固定されている。各アクチュエータ本体５６の前端は、固定端５６Ａとして前壁部１８に固定されており、義手本体１０に対し移動不能である。各アクチュエータ本体５６の後端部は、可動端５６Ｂとして可動壁部２６に取付けられている。
【００５２】
＜動力伝達部６０＞
動力伝達部６０は、各アクチュエータ本体５６（可動部材２４）及び各指部３５，４２（回動中心軸３７，４４）間に設けられ、各アクチュエータ本体５６（可動部材２４）の直線往復運動を回動運動に変換して各指部３５，４２に伝達し、同指部３５，４２を回動（開閉）させるためのものである。
【００５３】
図６は、指部３５，４２が開かれたときの可動部材２４の調整板部２８及び動力伝達部６０の概略構成を示している。図７は、指部３５，４２が閉じられたときの可動部材２４の調整板部２８及び動力伝達部６０の概略構成を示している。これらの図６及び図７に示すように、動力伝達部６０は複数のレバーを備えている。複数のレバーは、１本の駆動レバー６１と、前後一対の従動レバー６２，６３とからなる。
【００５４】
後側の従動レバー６３は、後側ほど第２指部４２に近付くように、前後方向に対し傾斜した状態で配置されている。後側の従動レバー６３は、その後端部に設けられた回動中心軸６４により、義手本体１０の底壁部２０に回動可能に支持されている。後側の従動レバー６３の前端部には軸６５が設けられており、この軸６５が、上記第１指部３５の長孔３８に対し、その長孔３８の延びる方向への移動可能に係合されている。
【００５５】
前記調整板部２８の前端部には連結軸３０が設けられている（図２参照）。また、後側の従動レバー６３において、上記連結軸３０の前方となる箇所（軸６５と回動中心軸６４との間）には、連結軸６６が設けられている。そして、前後方向に延びる駆動レバー６１が、上記両連結軸３０，６６において、調整板部２８及び後側の従動レバー６３に連結されている。
【００５６】
前側の従動レバー６２は、後側ほど第２指部４２に近付くように傾斜した状態で配置されている。前側の従動レバー６２の前端部は上記第１指部３５の連結軸３９に連結され、後端部は第２指部４２の連結軸４５に連結されている。
【００５７】
動力伝達部６０における上記複数本のレバー（駆動レバー６１、従動レバー６２，６３）に、上述した第１指部３５及び第２指部４２がレバーとして加わることで、リンク機構７０が構成されている。両指部３５，４２を含む複数のレバーを有する上記リンク機構７０は、高分子アクチュエータ５０から動力伝達部６０を経て両指部３５，４２に至る動力伝達経路に設けられている。
【００５８】
図６に示すように、後側の従動レバー６３は、連結軸６６を力点とし、回動中心軸６４を支点とし、軸６５を作用点とする「てこ（梃子）」を構成している。この後側の従動レバー６３において、力点（連結軸６６）及び支点（回動中心軸６４）間の長さＬ１は、力点（連結軸６６）及び作用点（軸６５）間の長さＬ２よりも短く設定されている。
【００５９】
レバーとして機能する第１指部３５は、軸６５を力点とし、回動中心軸３７を支点とし、指先３６を作用点とする「てこ（梃子）」を構成している。この第１指部３５において、力点（軸６５）及び支点（回動中心軸３７）間の長さＬ３は、支点（回動中心軸３７）及び作用点（指先３６）間の長さＬ４よりも短く設定されている。
【００６０】
従って、高分子アクチュエータ５０の伸縮（変位）は、可動部材２４を介して駆動レバー６１に入力されて第１指部３５の指先３６から出力されるまでの間に、てこ（梃子）を構成する２つのレバー（従動レバー６３、第１指部３５）を経ることとなる。
【００６１】
レバーとして機能する第２指部４２は、連結軸４５を力点とし、回動中心軸４４を支点とし、指先４３を作用点とする「てこ（梃子）」を構成している。この第２指部４２において、力点（連結軸４５）及び支点（回動中心軸４４）間の長さＬ５は、支点（回動中心軸４４）及び作用点（指先４３）間の長さＬ６よりも短く設定されている。
【００６２】
従って、高分子アクチュエータ５０の伸縮（変位）は、可動部材２４を介して駆動レバー６１に入力されて第２指部４２の指先４３から出力されるまでの間に、てこ（梃子）を構成する２つのレバー（従動レバー６３、第２指部４２）を経ることとなる。
【００６３】
上記のようにして本実施形態の電動義手が構成されている。次に、この電動義手の作用について説明する。
図１、図３（Ａ），（Ｃ）及び図６は、スイッチ５５（図３（Ｃ））が開かれてアクチュエータ本体５６の両電極５２，５３間への電圧印加が停止されているときの電動義手の状態を示している。この状態では、高分子アクチュエータ５０では、放電（電荷の放出）により、両電極５２，５３に電荷が蓄積されておらず、アクチュエータ本体５６が収縮している（図３（Ａ））。アクチュエータ本体５６の前端は固定端５６Ａとして、義手本体１０の前壁部１８に固定されているため、その前後位置を変えない。これに対し、アクチュエータ本体５６の後端は可動端５６Ｂとされていて、可動壁部２６に取付けられているにすぎず、義手本体１０に固定されていない。アクチュエータ本体５６の後端は、可動範囲の最も前側の箇所に位置している。アクチュエータ本体５６の可動端５６Ｂ（後端）に取付けられ、かつ前後方向への移動を許容された可動部材２４は、可動範囲の最も前側の箇所に位置している。駆動レバー６１と後側の従動レバー６３とを連結する連結軸６６は、回動中心軸６４よりも前方に位置している。後側の従動レバー６３は、前後方向に対し比較的小さな角度で傾斜している。軸６５は、長孔３８の前端に位置している。第１指部３５の指先３６は、第２指部４２の指先４３から最も遠く離れた箇所に位置している。これに伴い、第１指部３５の連結軸３９は、可動範囲の最も前側の箇所に位置している。第２指部４２の連結軸４５が可動範囲の最も前側の箇所に位置している。第２指部４２の指先４３は、第１指部３５の指先３６から最も遠く離れた箇所に位置している。その結果、両指部３５，４２の指先３６，４３は、互いに大きく離れている。
【００６４】
上記の状態から、電動義手によって把持対象物（図示略）を把持する場合には、上記スイッチ５５（図３（Ｃ））が閉じられる。アクチュエータ本体５６の両電極５２，５３間に電圧が印加される。一方の電極５２がプラスの電荷を帯び、他方の電極５３がマイナスの電荷を帯びる。
【００６５】
ここで、各電極５２，５３に電荷が所定量蓄積されるまでは電流が流れるが、電荷が所定量蓄積されると電流はほとんど流れなくなる。ほとんど流れなくなるというのは、電化が所定量蓄積された後に放電が少なからず生ずるため、その放電により減少した電荷を補うための電流は流れるという意味である。
【００６６】
両電極５２，５３が上記のように電荷を帯びると、プラスの電荷とマイナスの電荷とが互いに引きつけ合う力（クーロン力）が両電極５２，５３に作用し、誘電体層５１が両側から押圧されて、その面に沿う方向に伸長する。電極５２，５３も弾性を有する導電性高分子材料によって形成されているため、上記誘電体層５１に追従して伸長する。
【００６７】
誘電体層５１及びその両側の電極５２，５３が中心軸線ＣＬの周りで渦巻き状に巻かれることにより円筒状に形成されたアクチュエータ本体５６は、誘電体層５１の面に沿う方向のうち中心軸線ＣＬに沿う方向（長さ方向）に伸長する。
【００６８】
この伸長の際には、アクチュエータ本体５６の固定端５６Ａ（前端）が、義手本体１０の前壁部１８に固定されているのに対し、可動端５６Ｂは義手本体１０に固定されていない。そのため、アクチュエータ本体５６は、固定端５６Ａから可動端５６Ｂが遠ざかる方向である後方へ伸長する。これに伴い、可動端５６Ｂが取付けられた可動部材２４は、アクチュエータ本体５６の伸長方向（後方）へ移動する。
【００６９】
この際、可動部材２４のスライド板部２５はガイド部２９により、アクチュエータ本体５６の伸長方向（後方）へ移動することを案内される（図２参照）。上記のように移動する可動部材２４を通じ、高分子アクチュエータ５０の伸長に伴う変位量がリンク機構７０に対し、ロスの少ない状態で伝達される。
【００７０】
また、可動部材２４（調整板部２８）の上記移動に伴い、駆動レバー６１が前後方向（アクチュエータ本体５６の伸長方向）に延びる姿勢を維持しながら後方へ引っ張られる。この際の引っ張り力が連結軸６６を通じて後側の従動レバー６３に伝達されることで、同従動レバー６３が回動中心軸６４を支点として図６の反時計回り方向へ回動する。この回動により、後側の従動レバー６３の前後方向に対しなす角度が大きくなる。軸６５が、回動中心軸３７の後方で、第２指部４２から遠ざかる側へ移動する。この際、軸６５が長孔３８の延びる方向に沿って、同長孔３８の後端まで移動することで、駆動レバー６１が前後方向に延びる姿勢を維持する。
【００７１】
後側の従動レバー６３の上記回動が軸６５を通じて第１指部３５に伝達され、同第１指部３５が回動中心軸３７を支点として、図６の時計回り方向へ回動する。この回動により、図７に示すように、第１指部３５の指先３６が第２指部４２の指先４３に近付く。また、第１指部３５の上記回動により連結軸３９が第２指部４２側へ移動し、同連結軸３９に連結された前側の従動レバー６２が第２指部４２側へ移動する。この前側の従動レバー６２の移動が、連結軸４５を介して第２指部４２の後端に伝達され、同第２指部４２が回動中心軸４４を支点として図６の反時計回り方向へ回動する。この回動により、図７に示すように、第２指部４２の指先４３が第１指部３５の指先３６に近付き、両指先４３，３６間で把持対象物が把持される。
【００７２】
これに対し、上記の状態からスイッチ５５（図３（Ｃ））が再び開かれると、アクチュエータ本体５６の両電極５２，５３間への電圧印加が停止される。この停止により、両電極５２，５３に蓄積されていた電荷が放出（放電）される。この放電により、両電極５２，５３が帯びている電荷が少なくなり、上記クーロン力が小さくなる。その結果、誘電体層５１は、自身の弾性復元力により、同誘電体層５１の面に沿う方向に収縮する。
【００７３】
誘電体層５１及び両電極５２，５３が渦巻き状に巻かれることにより円筒状に形成されたアクチュエータ本体５６は、誘電体層５１の面に沿う方向のうち同アクチュエータ本体５６の中心軸線ＣＬに沿う方向（長さ方向）に収縮する（図３（Ａ））。
【００７４】
弾性を有する導電性高分子材料によって形成されている電極５２，５３は、上記誘電体層５１に追従して、中心軸線ＣＬに沿う方向に収縮する。
この収縮の際には、アクチュエータ本体５６は、可動端５６Ｂが固定端５６Ａに近付く方向である前方へ収縮する。これに伴い可動部材２４は、アクチュエータ本体５６の収縮方向（前方）へ移動する。
【００７５】
この際、可動部材２４のスライド板部２５はガイド部２９により、アクチュエータ本体５６の収縮方向（前方）へ移動することを案内される。上記のように移動する可動部材２４を通じ、高分子アクチュエータ５０の収縮に伴う変位量がリンク機構７０に対し、ロスの少ない状態で伝達される。
【００７６】
また、可動部材２４（調整板部２８）の上記変位に伴い、駆動レバー６１が前方へ押圧される。この際の押圧力が連結軸６６を通じて後側の従動レバー６３に伝達されることで、同従動レバー６３が回動中心軸６４を支点として図７の時計回り方向へ回動する。この回動により、後側の従動レバー６３の前後方向に対しなす角度が小さくなる。軸６５が、回動中心軸３７の後方で、第２指部４２に近付く側へ移動する。この際、軸６５が長孔３８の延びる方向に沿って前端まで移動することで、駆動レバー６１が前後方向に延びる姿勢を維持する。
【００７７】
後側の従動レバー６３の上記回動が軸６５を通じて第１指部３５に伝達され、同第１指部３５が回動中心軸３７を支点として、図７の反時計回り方向へ回動する。この回動により、図６に示すように、第１指部３５の指先３６が、第２指部４２の指先４３から遠ざかる。また、第１指部３５の上記回動により、連結軸３９が第２指部４２から遠ざかる側へ移動し、同連結軸３９に連結された前側の従動レバー６２が第１指部３５側へ移動する。この前側の従動レバー６２の移動が、連結軸４５を介して第２指部４２の後端に伝達され、同第２指部４２が回動中心軸４４を支点として図７の時計回り方向へ回動する。この回動により、図６に示すように、第２指部４２の指先４３が第１指部３５の指先３６から遠ざかり、両指先４３，３６間での把持対象物の把持が解除される（把持対象物が開放される）。
【００７８】
上記のようにして、アクチュエータ本体５６の伸縮（直線往復運動）が動力伝達部６０によって回動運動に変換されて、第１指部３５及び第２指部４２に伝達される。この動力伝達部６０による動力の変換及び伝達の際、リンク機構７０では、後側の従動レバー６３、レバーとしての第１指部３５、及びレバーとしての第２指部４２が、それぞれ「てこ（梃子）」として機能する。
【００７９】
すなわち、図６に示すように、後側の従動レバー６３によって構成されるてこ（梃子）では、連結軸６６が力点とされ、回動中心軸６４が支点とされ、軸６５が作用点とされる。この後側の従動レバー６３では、力点（連結軸６６）及び支点（回動中心軸６４）間の長さＬ１が、力点（連結軸６６）及び作用点（軸６５）間の長さＬ２よりも短い。このことから、リンク機構７０では、力点（連結軸６６）を通じて後側の従動レバー６３に入力される駆動レバー６１の変位量が、（Ｌ２／Ｌ１）倍増幅されて、作用点（軸６５）から出力される。
【００８０】
また、第１指部３５によって構成されるてこ（梃子）では、軸６５が力点とされ、回動中心軸３７が支点とされ、指先３６が作用点とされる。この第１指部３５において、力点（軸６５）及び支点（回動中心軸３７）間の長さＬ３が、支点（回動中心軸３７）及び作用点（指先３６）間の長さＬ４よりも短い。このことから、リンク機構７０では、力点（軸６５）を通じて第１指部３５（レバー）に入力される従動レバー６３の変位量が、（Ｌ４／Ｌ３）倍増幅されて、作用点（指先３６）から出力される。
【００８１】
従って、高分子アクチュエータ５０の伸縮（直線往復運動）が、可動部材２４を介してリンク機構７０（駆動レバー６１）に入力されて第１指部３５の作用点（指先３６）から出力されるまでの間に、その伸縮（直線往復運動）に伴う変位量が２度増幅される。この場合、変位量は、（Ｌ２／Ｌ１）・（Ｌ４／Ｌ３）倍増幅されることとなる。
【００８２】
さらに、第２指部４２によって構成されるてこ（梃子）では、連結軸４５が力点とされ、回動中心軸４４が支点とされ、指先４３が作用点とされる。この第２指部４２において、力点（連結軸４５）及び支点（回動中心軸４４）間の長さＬ５が、支点（回動中心軸４４）及び作用点（指先４３）間の長さＬ６よりも短い。このことから、リンク機構７０では、力点（連結軸４５）を通じて第２指部４２（レバー）に入力される前側の従動レバー６２の変位量（第１指部３５の回動に伴う連結軸３９の変位量と等しい）が、（Ｌ６／Ｌ５）倍増幅されて、作用点（指先４３）から出力される。
【００８３】
従って、高分子アクチュエータ５０の伸縮（直線往復運動）が、可動部材２４を介してリンク機構７０（駆動レバー６１）に入力されて第２指部４２の作用点（指先４３）から出力されるまでの間に、その伸縮（直線往復運動）に伴う変位量が２度増幅される。この場合、変位量は、（Ｌ２／Ｌ１）・（Ｌ６／Ｌ５）倍増幅されることとなる。
【００８４】
その結果、アクチュエータ本体５６の伸縮に伴う変位量が、両指部３５，４２の開閉に伴う変位量に比べて少ないものの、上記リンク機構７０で増幅が行なわれることにより、各指部３５，４２が大きく回動し（開閉し）、把持対象物の把持及び開放が好適に行なわれる。
【００８５】
ここで、各アクチュエータ本体５６が伸長するときに発生する力が小さいと、可動部材２４に加わる力が小さい。しかし、本実施形態では、高分子アクチュエータ５０が複数本用いられ、それらのアクチュエータ本体５６が伸縮方向を揃えた状態で配置されていて、アクチュエータ本体５６毎の可動端５６Ｂ（後端）が共通の可動部材２４（可動壁部２６）に取付けられているため、可動壁部２６を介して可動部材２４に大きな力が加えられる。リンク機構７０を介して第１指部３５及び第２指部４２に加わる力が大きくなり、把持対象物が大きな力で把持される。
【００８６】
ところで、上記第１指部３５及び第２指部４２をそれぞれ回動駆動する駆動源として用いられる高分子アクチュエータ５０は高分子材料（誘電体層５１：絶縁性高分子材料、電極５２，５３：導電性高分子材料）によって形成されているため、金属によって形成された駆動源、例えば、電動モータや電磁アクチュエータよりも軽量である。そのため、電動義手全体も軽量となる。
【００８７】
また、駆動源として電動モータが用いられた場合には、その電動モータの回転を減速して各指部３５，４２に伝達するために複数のギヤが必要となる。この点、本実施形態では、駆動源として、伸縮（直線往復運動）する高分子アクチュエータ５０が用いられ、その伸縮（直線往復運動）を回動運動に変換するのにリンク機構７０が用いられているため、上記のようなギヤは不要である。複数のギヤが用いられた場合には、電動モータの回転に伴い、ギヤ同士の噛合い部分で音が発生するが、リンク機構７０の場合にはこのような噛合いがないため、噛合いに起因する音の発生は起こらない。
【００８８】
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）義手本体１０に支持された一対の指部（第１指部３５、第２指部４２）を回動させる駆動源として、高分子材料により形成され、かつ電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータ５０を用いる。高分子アクチュエータ５０の直線往復運動を回動運動に変換して各指部３５，４２に伝達する動力伝達部６０を設ける。高分子アクチュエータ５０から動力伝達部６０を経て両指部３５，４２に至る動力伝達経路に、両指部３５，４２を含む複数のレバーを有するリンク機構７０を設ける。これらのレバーの少なくとも１つ（従動レバー６３、第１指部３５、第２指部４２）を、支点、力点及び作用点を有するてこ（梃子）として機能させる。そして、力点を通じてレバー（従動レバー６３、第１指部３５、第２指部４２）に入力される変位量を増幅して、作用点から出力させるようにしている（図６）。
【００８９】
そのため、電動モータを駆動源とする従来の電動義手に必要な、複数のギヤを用いた減速機構を不要にし、構造を簡素にすることができる。これに伴い、電動義手のメンテナンスの容易化を図ることができる。
【００９０】
また、駆動源として電動モータを用いた場合とは異なり、ギヤ同士の噛合いに起因する音の発生をなくして作動音を低減し、静粛性を高めることができる。
さらに、駆動源として、高分子材料からなる高分子アクチュエータ５０を用いたことにより、電動義手全体の軽量化を図ることができる。
【００９１】
（２）リンク機構７０における複数のレバー（従動レバー６３、第１指部３５、第２指部４２）を「てこ（梃子）」として機能させるようにしている（図６）。
そのため、てこ（梃子）を構成するレバー（従動レバー６３、第１指部３５、第２指部４２）毎に、力点を通じて入力される変位量を増幅して作用点から出力させることで、大きな増幅率で変位量を増幅することができる。高分子アクチュエータ５０の伸縮に伴う変位量が少なくても、各指部３５，４２を多く回動させて、開閉させることができる。
【００９２】
（３）高分子アクチュエータ５０として、弾性を有する絶縁性高分子材料により形成された誘電体層５１と、弾性を有する導電性高分子材料により形成されて誘電体層５１を両側から挟む一対の電極５２，５３とを備えるものを用いている（図３（Ｃ））。
【００９３】
そのため、両電極５２，５３間への電圧印加により、誘電体層５１をその面に沿う方向へ伸長させ、電圧印加の停止に応じ、誘電体層５１を前記面に沿う方向へ収縮させて元の形状に復元させることができ、上記（１），（２）の効果を得ることができる。
【００９４】
また、各電極５２，５３に電荷が所定量蓄積されるまでは電流が流れるが、電荷が所定量蓄積されると電流はほとんど流れなくなるため、高分子アクチュエータ５０の作動（伸縮）のために消費される電力が少なくてすむ。その結果、電源５４として、容量の少ないバッテリを使用することができ、利便性が向上する。
【００９５】
（４）誘電体層５１及び両電極５２，５３を、中心軸線ＣＬの周りに渦巻き状に巻くことにより、高分子アクチュエータ５０の主要部をなすアクチュエータ本体５６を円筒状に形成している（図３（Ａ），（Ｂ））。
【００９６】
そのため、アクチュエータ本体５６をコンパクトな形態（円筒状）とし、義手本体１０への搭載性を向上させることができる（図１）。
また、電圧印加により、アクチュエータ本体５６を、誘電体層５１の面に沿う方向のうち中心軸線ＣＬに沿う方向（アクチュエータ本体５６の長さ方向）へ伸長させることができる（図３（Ｂ））。上記電圧印加の停止に応じ、アクチュエータ本体５６を上記中心軸線ＣＬに沿う方向に収縮させることができる（図３（Ａ））。
【００９７】
（５）リンク機構７０に連結される可動部材２４を、義手本体１０に対しアクチュエータ本体５６の伸縮方向への移動可能に設ける。アクチュエータ本体５６の長さ方向についての一端（前端）を固定端５６Ａとして義手本体１０に移動不能に固定し、他端（後端）を可動端５６Ｂとして可動部材２４（可動壁部２６）に取付けている（図１、図２）。
【００９８】
そのため、固定端５６Ａ（前端）から可動端５６Ｂ（後端）が遠ざかるようにアクチュエータ本体５６を伸長させ、アクチュエータ本体５６の可動端５６Ｂ（後端）に取付けられた可動部材２４を、同アクチュエータ本体５６の伸長方向前側（可動端５６Ｂが固定端５６Ａから遠ざかる側）へ移動させることができる。このときの可動部材２４の変位をリンク機構７０（駆動レバー６１）に伝達することができる。
【００９９】
（６）複数本のアクチュエータ本体５６を伸縮方向の揃えられた状態で配置し、アクチュエータ本体５６毎の可動端５６Ｂ（後端）を共通の可動部材２４（可動壁部２６）に取付けている（図１）。
【０１００】
そのため、各高分子アクチュエータ５０から出力される力が小さくても、可動部材２４に大きな力を加えることができる。可動部材２４を通じリンク機構７０に大きな力を伝達し、把持対象物を指部３５，４２によって強い力で把持することができる。
【０１０１】
（７）義手本体１０における対向壁部１６，１７にガイド溝２９Ａを有するガイド部２９をそれぞれ設け、各ガイド溝２９Ａに可動部材２４のスライド板部２５の両側部をスライド可能に係合している（図２）。
【０１０２】
そのため、可動部材２４がアクチュエータ本体５６の伸縮方向へ移動するのをガイド部２９によって案内することができる。その結果、上記のように移動する可動部材２４を通じ、アクチュエータ本体５６の伸縮（直線往復運動）をリンク機構７０に対し、ロスの少ない状態で伝達することができる。
【０１０３】
（８）リンク機構７０の一部を、てこ（梃子）を構成する後側の従動レバー６３と可動部材２４の調整板部２８との間に配置され、かつアクチュエータ本体５６の伸縮に伴い、その伸縮方向に変位する駆動レバー６１によって構成している（図６）。
【０１０４】
そのため、アクチュエータ本体５６の伸縮方向へ変位する駆動レバー６１を通じ、同アクチュエータ本体５６の伸縮（直線往復運動）をリンク機構７０に対し、ロスの少ない状態で伝達することができる。
【０１０５】
（９）電動義手の構成部材である義手本体１０、各指部３５，４２及び動力伝達部６０のそれぞれを高分子材料（強度の高い合成樹脂）によって形成している。
そのため、上記義手本体１０、各指部３５，４２及び動力伝達部６０の各々の重量を軽くし、これらの少なくとも１つの構成部材が金属によって形成されたものよりも電動義手を軽量にすることができる。
【０１０６】
（１０）高分子アクチュエータ５０を柔軟な高分子材料（誘電体層５１：弾性を有する絶縁性高分子材料、電極５２，５３：弾性を有する導電性高分子材料）によって形成している（図３（Ｃ））。
【０１０７】
そのため、両指部３５，４２に対し、これらを開閉させようとする力が外部から加わっても、アクチュエータ本体５６を伸縮させることで、その力を吸収することができる。
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
【０１０８】
＜指部について＞
・複数の指部３５，４２の数が３以上に変更されてもよい。
＜高分子アクチュエータについて＞
・上述した誘電方式の高分子アクチュエータ５０に代え、イオン方式の高分子アクチュエータが用いられてもよい。
【０１０９】
イオン方式の高分子アクチュエータは、イオン交換樹脂と電極との接合体からなる。このタイプの高分子アクチュエータとしては、フッ素系イオン交換樹脂膜の両面に、金、白金等の貴金属によって形成された電極を、無電解メッキにより接合したものが代表的である。この高分子アクチュエータでは、電極間に数ボルトの電圧が印加されることで、イオン交換樹脂の内部でイオンの移動が起こり（陽イオンが陰極側へ移動し）、このイオンの移動により、高分子アクチュエータの表裏で膨潤に差が生じて、同高分子アクチュエータが弾性変形する。電圧印加が停止されると、弾性復元力により高分子アクチュエータは元の形状に復元する。これらの弾性変形及び復元により、高分子アクチュエータを直線往復運動させる。
【０１１０】
＜動力伝達部６０について＞
・動力伝達部６０の構成を変更することで、上記実施形態とは逆に、高分子アクチュエータ５０のアクチュエータ本体５６が伸長するときに第１指部３５及び第２指部４２を開く側へ回動させ、同アクチュエータ本体５６が収縮するときに両指部３５，４２を閉じる側へ回動させるようにしてもよい。
【０１１１】
＜リンク機構７０について＞
・リンク機構７０を構成する複数のレバー（第１指部３５及び第２指部４２を含む）のうち、てこ（梃子）として機能させるものの数が、上記実施形態とは異なる数に変更されてもよい。この数の最小値は「１」である。また、てこ（梃子）として機能させるレバーの数は３以上であってもよい。
【０１１２】
てこ（梃子）を構成するレバーでは、それぞれ力点を通じて入力される変位量が増幅されて作用点から出力される。てこ（梃子）として機能させるレバーの数を３以上とすることで、変位量の入力及び出力をそれぞれ３回以上行なわせ、増幅率を上記実施形態よりも大きくする（変位量をより多く増幅する）ことが可能となる。
【０１１３】
ただし、てこ（梃子）を構成するレバーの数が多くなるに従い、それらの占める設置スペースが大きくなる。また、レバー間では摺動抵抗が生ずるが、レバーの数が多くなるに従い摺動抵抗の発生箇所も増え、電動義手全体で発生する摺動抵抗が大きくなる。そのため、これらの変位量の増幅率、設置スペース及び摺動抵抗についてそれぞれの得失を考慮してレバーの数を設定することが望ましい。
【０１１４】
＜第１指部３５及び第２指部４２が閉じる（把持対象物を把持する）力について＞
・この力は、次の要素を調整することで変更可能である。
（ｉ）アクチュエータ本体５６毎の電極５２，５３に印加する電圧。この電圧が高くなるに従い、上記力が増大する。
【０１１５】
（ii）アクチュエータ本体５６の直径。この直径が大きくなるに従い、上記力が増大する。
（iii ）伸縮動作する高分子アクチュエータ５０の本数。この本数が多くなるに従い、上記力が増大する。
【０１１６】
この場合、電動義手に装着される高分子アクチュエータ５０の本数が変更されてもよいし、電圧印加の対象となる高分子アクチュエータ５０の本数が状況に応じて、制御により、又は操作により変更されてもよい。
【符号の説明】
【０１１７】
１０…義手本体、２４…可動部材、２９…ガイド部、３５…第１指部（指部）、４２…第２指部（指部）、５０…高分子アクチュエータ、５１…誘電体層、５２，５３…電極、５６…アクチュエータ本体、５６Ａ…固定端、５６Ｂ…可動端、６０…動力伝達部、６１…駆動レバー、７０…リンク機構、ＣＬ…中心軸線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
義手本体にそれぞれ回動可能に支持されたレバーからなる複数の指部と、
高分子材料により形成されて前記義手本体に取付けられ、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータと、
前記高分子アクチュエータ及び前記各指部間に設けられ、前記高分子アクチュエータの前記直線往復運動を回動運動に変換して前記各指部に伝達し、同指部を回動させる動力伝達部と
を備え、
前記高分子アクチュエータから前記動力伝達部を経て前記各指部に至る動力伝達経路には、前記各指部を含む複数のレバーを有するリンク機構が設けられており、前記リンク機構の少なくとも１つの前記レバーは、支点、力点及び作用点を有するてこを構成しており、前記リンク機構は、前記力点を通じて前記レバーに入力される変位量を増幅して、前記作用点から出力するものであることを特徴とする電動義手。
【請求項２】
前記リンク機構は、前記てこを構成する前記レバーを複数有している請求項１に記載の電動義手。
【請求項３】
前記高分子アクチュエータは、弾性を有する絶縁性高分子材料により形成された誘電体層と、弾性を有する導電性高分子材料により形成されて前記誘電体層を両側から挟む一対の電極とを備え、前記両電極間への電圧印加に応じ、前記誘電体層をその面に沿う方向へ伸長させ、前記電圧印加の停止に応じ、前記誘電体層を収縮させて元の形状に復元させることにより直線往復運動するものである請求項１又は２に記載の電動義手。
【請求項４】
前記高分子アクチュエータの主要部をなすアクチュエータ本体は、前記誘電体層及び前記両電極が中心軸線の周りで渦巻き状に巻かれることにより円筒状に形成されており、前記両電極間への電圧印加に応じ前記中心軸線に沿って伸長し、電圧印加の停止に応じ前記中心軸線に沿って収縮して元の形状に復元するものである請求項３に記載の電動義手。
【請求項５】
前記義手本体には、前記リンク機構に連結された可動部材が、前記アクチュエータ本体の伸縮方向に沿って移動可能に設けられており、
前記アクチュエータ本体の前記中心軸線に沿う方向についての一端は固定端として前記義手本体に移動不能に固定され、他端は可動端として前記可動部材に取付けられている請求項４に記載の電動義手。
【請求項６】
前記アクチュエータ本体は複数本用いられ、伸縮方向を揃えた状態で配置されており、
前記アクチュエータ本体毎の前記可動端は共通の前記可動部材に取付けられている請求項５に記載の電動義手。
【請求項７】
前記義手本体には、前記可動部材が前記アクチュエータ本体の前記伸縮方向へ移動するのを案内するガイド部が設けられている請求項５又は６に記載の電動義手。
【請求項８】
前記リンク機構は、前記てこを構成する前記レバーと前記可動部材との間に配置され、かつ前記アクチュエータ本体の伸縮に伴い、その伸縮方向に変位する駆動レバーを備える請求項５〜７のいずれか１つに記載の電動義手。
【請求項９】
前記義手本体、前記各指部及び前記動力伝達部は、それぞれ高分子材料により形成されている請求項１〜８のいずれか１つに記載の電動義手。
【請求項１】
義手本体にそれぞれ回動可能に支持されたレバーからなる複数の指部と、
高分子材料により形成されて前記義手本体に取付けられ、電圧印加に応じて弾性変形し、電圧印加の停止に応じて元の形状に復元することにより直線往復運動する高分子アクチュエータと、
前記高分子アクチュエータ及び前記各指部間に設けられ、前記高分子アクチュエータの前記直線往復運動を回動運動に変換して前記各指部に伝達し、同指部を回動させる動力伝達部と
を備え、
前記高分子アクチュエータから前記動力伝達部を経て前記各指部に至る動力伝達経路には、前記各指部を含む複数のレバーを有するリンク機構が設けられており、前記リンク機構の少なくとも１つの前記レバーは、支点、力点及び作用点を有するてこを構成しており、前記リンク機構は、前記力点を通じて前記レバーに入力される変位量を増幅して、前記作用点から出力するものであることを特徴とする電動義手。
【請求項２】
前記リンク機構は、前記てこを構成する前記レバーを複数有している請求項１に記載の電動義手。
【請求項３】
前記高分子アクチュエータは、弾性を有する絶縁性高分子材料により形成された誘電体層と、弾性を有する導電性高分子材料により形成されて前記誘電体層を両側から挟む一対の電極とを備え、前記両電極間への電圧印加に応じ、前記誘電体層をその面に沿う方向へ伸長させ、前記電圧印加の停止に応じ、前記誘電体層を収縮させて元の形状に復元させることにより直線往復運動するものである請求項１又は２に記載の電動義手。
【請求項４】
前記高分子アクチュエータの主要部をなすアクチュエータ本体は、前記誘電体層及び前記両電極が中心軸線の周りで渦巻き状に巻かれることにより円筒状に形成されており、前記両電極間への電圧印加に応じ前記中心軸線に沿って伸長し、電圧印加の停止に応じ前記中心軸線に沿って収縮して元の形状に復元するものである請求項３に記載の電動義手。
【請求項５】
前記義手本体には、前記リンク機構に連結された可動部材が、前記アクチュエータ本体の伸縮方向に沿って移動可能に設けられており、
前記アクチュエータ本体の前記中心軸線に沿う方向についての一端は固定端として前記義手本体に移動不能に固定され、他端は可動端として前記可動部材に取付けられている請求項４に記載の電動義手。
【請求項６】
前記アクチュエータ本体は複数本用いられ、伸縮方向を揃えた状態で配置されており、
前記アクチュエータ本体毎の前記可動端は共通の前記可動部材に取付けられている請求項５に記載の電動義手。
【請求項７】
前記義手本体には、前記可動部材が前記アクチュエータ本体の前記伸縮方向へ移動するのを案内するガイド部が設けられている請求項５又は６に記載の電動義手。
【請求項８】
前記リンク機構は、前記てこを構成する前記レバーと前記可動部材との間に配置され、かつ前記アクチュエータ本体の伸縮に伴い、その伸縮方向に変位する駆動レバーを備える請求項５〜７のいずれか１つに記載の電動義手。
【請求項９】
前記義手本体、前記各指部及び前記動力伝達部は、それぞれ高分子材料により形成されている請求項１〜８のいずれか１つに記載の電動義手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８５５７９（Ｐ２０１３−８５５７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２６０５８（Ｐ２０１１−２２６０５８）
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
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