[发明专利]一种腱式欠驱动自适应多指手装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人手，具体涉及一种模拟人手的、可用于科学研究、航空航天、残疾人假肢的多指机械手装置，属于仿生机器人领域。

背景技术

随着科学技术的巨大发展，机器人的应用越来越广泛，市场前景逐渐显现。机器人的末端执行机构直接影响着机器人执行任务的效果，因而对机器人末端执行机构的研究非常重要。同时由于人手的灵巧特点，使仿人机械手研究吸引了大量的研究者。仿人机械手的应用前景更加广阔，它可以作为残疾人的假肢，或进入高危地区进行较复杂的作业，或代替人类进行工业生产等等。虽然目前已经研究出各种仿人灵巧手模型，但其存在做多的缺点，使其不能达到实际应用的阶段，缺点如下：（1）驱动器过多，每个关节都有一个驱动器驱动，使得控制过程非常复杂，并造成体积庞大，造价昂贵；（2）抓持力小，可使用范围比较小。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种腱式欠驱动多指手，其通用性强，具有负载能力强、驱动元件少、结构简单、体积小、控制简单、抓取物体具有自适应性的装置。

本发明采用如下技术方案实现。

本发明包括腱、拇指、食指、中指、无名指和掌部，每一指的端部与掌部固连，所述每个手指都包括三个依次铰接在一起的指节，形成一体。

所述每个铰接处安装有扭转弹簧，形成弹性铰接。

所述食指、中指和无名指指节的转轴轴线相互平行。

所述拇指的末指节关节和中指节关节转轴轴向相互平行，近指节关节转轴轴线成135°。

所述腱固定于各指末指节，通过各指节处的滑轮导向到掌部的导向槽或导向滑轮。

所述掌部设有导向腱槽和导向滑轮，将腱导向到手臂的驱动单元中，手臂中的电机通过伞齿轮组传动，实现拉动腱和释放腱的运动。

所述各指节处的传动装置为滑轮和腱，构成手指的欠驱动机构。

所述各指关节为弹性铰接。

所述各指节由左右侧板、左右关节轴和弹簧组成，指节侧板安装于关节轴伸出板上，通过螺钉连接，关节轴通过轴承与相邻指节连接，形成铰接。

所述弹性铰接，指节与相邻指节间加工有扭转弹簧槽，将扭转弹簧安装于关节轴和弹簧槽上，扭转弹簧具有初始转矩，使手指出于常开状态。

扭转弹簧的刚度从近指节关节到末指关节依次增大。

所述食指、中指和无名指的各指节处滑轮在关节轴中间安装，关节轴伸出板上也安装滑轮，在伸直状态下，手指上所有滑轮中心共线。

所述拇指末指节、中指节与食指的相同，腱通过拇指近指节处斜导向滑轮导向，后经掌部导向滑轮导向到手臂驱动单元。

本发明中腱式欠驱动自适应多指手的有益效果是：

本发明结构简单，重量轻，驱动单元少，造价低，负载能力强，控制简单，抓取物体具有自适应性的特点。

附图说明

图1为本发明中腱式欠驱动自适应多指手装置的三维平面视图。

图2为本发明中食指的三维结构视图。

图3为本发明中食指的三维零件爆炸视图。

图4为本发明中拇指的三维结构视图。

图中：

1-拇指        2-食指      3-中指      4-无名指      5-橡胶片      6-手掌部分      

7-导向滑轮    8-末指指节      9-中指指节      10-近指指节      11-端指节     

12-螺钉      13-末指节侧板A      14-中指节侧板A      15-近指节侧板A

16-端指节侧板A      17-末指节夹板      18-末指关节轴A      19-末指关节轴B

20-末指关节扭簧A      21-末指关节扭簧B      22-中指关节轴A      23-中指关节轴B

24-中指关节扭簧A      25-中指关节扭簧B      26-近指关节扭簧A      27-近指关节扭簧B

28-近指关节轴A      29-近指关节轴B      30-小轴A      31-小轴B     32-滑轮

33-末指节侧板B      34-中指节侧板B      35-近指节侧板B     36-端指节侧板B  

37-腱（钢丝绳）      38-拇指近指节侧板A      39-斜导向滑轮      40-拇指端指节轴A