[发明专利]一种具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置

权利要求书

1.一种具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，包括主、次两套运动机构，所述的主运动机构包括基座1、电机2、减速器3、小伞齿轮22、大伞齿轮23、近指节19、中指节20和远指节21；所述的次运动机构由传动连杆加装微驱动器7构成。

其特征在于：

所述的电机2与基座1固接，电机1的输出轴与所述的减速器3的输入轴相连接，所述的减速器3的输出轴与小伞齿轮22连接，所述的小伞齿轮22与大伞齿轮23啮合，所述的大伞齿轮22与近关节轴4采用键连接，所述的近指节19与基座1通过近关节轴4转动连接，中指节20与近指节19通过中关节轴11转动连接，中指节20与远指节21通过远关节轴17转动连接，所述的近关节轴4、中关节轴11和元关节轴17的轴线相互平行；

该具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，其主运动机构还包括第一传动连杆6、近关节连杆8、第一连杆轴5、第一耦合弹性连杆10、第一耦合弹性连杆轴9、第二连杆轴12、第二传动连杆13、中关节连杆14、第二耦合弹性连杆16、第二耦合弹性连杆轴15、第三连杆轴18、近关节扭簧24、中关节扭簧25；

所述的近关节连杆8一端与近关节轴4固接，近关节连杆8的另一端通过第一连杆轴5与所述的第一传动连杆6的一端转动连接，第一传动连杆6的另一端通过第二连杆轴12与所述的中关节连杆14一端转动连接，中关节连杆14的另一端与所述的中关节轴11转动连接，所述的第一耦合弹性连杆16一端与基座通过第一耦合弹性连杆轴15转动连接，第一耦合弹性连杆10的另一端与中关节连杆14通过第二连杆轴12转动连接；所述的第二传动连杆13一端与中关节连杆14通过第二连杆轴12转动连接，第二传动连杆13的另一端与远指节21通过第三连杆轴18转动连接，所述的第二耦合弹性连杆16一端与近指节通过第二耦合弹性连杆轴15转动连接，第二耦合弹性连杆16的另一端与远指节20通过第三连杆轴18转动连接；所述的近关节扭簧24的两端分别连接近指节19和近关节连杆8，所述的中关节扭簧25的两端分别连接中指节20和中关节连杆14；

所述的近关节轴4、中关节轴11、、远关节轴17、第一连杆轴5、第二连杆轴12、第一耦合弹性连杆轴9，第二耦合弹性连杆轴15与第三连杆轴18的轴线相互平行，且满足如下的位置关系：设近关节轴4轴线与中关节轴11轴线所在平面为A，中关节轴11轴线与远关节轴17轴线所在平面为B，则第一连杆轴5和第二连杆轴12在平面A的同侧，第一耦合弹性连杆轴15位于平面A的另一侧；第二连杆轴12和第三连杆轴18位于平面B同侧，第二耦合弹性连杆轴15位于平面B的另一侧；

所述的第一耦合弹性连杆10、第二耦合弹性连杆16，由普通连杆和弹性元件组成，具有弹性拉伸与收缩功能的连杆，实现前级指节接触物体28后，后级其余指节对被抓物体28的进一步自适应包络抓取；

所述的近关节扭簧24、中关节扭簧25的刚度较小，用以维持手指动作前各指节的初始形态；所述的第一耦合弹性连杆10、第二耦合弹性连杆16压簧的刚度比近关节扭簧24、中关节扭簧25的刚度稍大。

2.如权利要求1所述的具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，其特征在于：所述的次运动机构可由安装在第一传动连杆6和第二传动连杆13中的微驱动器7构成。微驱动器7可以单独安装在第一传动连杆6中，此时中指节20和远指节21具备快速反射功能；也可单独安装在第二传动连杆7中，此时远指节21具备快速反射功能；亦可安装在第一传动连杆6和第二传动连杆7中，此时快速反射效果最好。

3.如权利要求1所述的具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，其特征在于：所述的微驱动器7可采用记忆合金、静电、超磁致伸缩、压电陶瓷或者其他微驱动元件制造。

4.如权利要求1所述的具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，其特征在于：所述的近关节扭簧24、中关节扭簧25，也可以采用拉簧、压簧、片簧或板簧，所述的第一耦合弹性连杆10、第二耦合弹性连杆16的弹性元件采用压簧。

5.如权利要求1所述的具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，其特征在于：所述的电机2为步进电机，并在所述的电机2上设有旋转编码器26。

6.如权利要求1所述的具有快速反射抓取功能的耦合自适应欠驱动仿人手指装置，其特征在于：中指节20底和远指节21接触物体的表面上设有滑动传感器28。