[发明专利]具有形状自适应的欠驱动机械手指

说明书

技术领域

本发明属于仿人机器人领域，特别涉及一种具有形状自适应的欠驱动机械手指。

背景技术

随着机器人技术的不断应用，仿人机械手已成为机器人领域的研究热点之一。近几十年来，为了模拟人手的功能，国内外许多研究机构在仿人机械手的设计、分析和控制等方面做出了卓有成效的研究，仿人机械手的研究也被认为是最有挑战性的工作之一。随着人类社会物质财富的增长，社会对残疾人越来越关注，将机械手作为假肢手的研究也已经得到了社会各界的高度重视。

为了增强仿人机械手的拟人化，要为机械手设计较多的关节自由度，然而，为了减轻对机械手的控制难度，以及减小机械手的体积、重量，需要减少驱动器数目，这两者有一定的矛盾。另外，为了更好地抓取物体，还需要机械手在抓取物体时具有一定的自适应性。因此，仿人机械手设计的关键技术是具有形状自适应的欠驱动机械手指的设计。

目前，一些欠驱动机械手指已被研制出来，其驱动方式主要分为腱驱动和连动杆驱动。键驱动的机械手指在尺寸和外形上很容易做到和人的手指形状一致，结构简单，能实现自适应抓取，但由于采用绳索驱动，机械手指抓取力量比较小，形状易变，不易控制。采用连动杆驱动的机械手指，抓取力比较大，能保持固定的位姿，可控性强，但是大部分研制出的基于连动杆驱动的机械手指柔顺性差，不易实现自适应抓取。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有形状自适应的欠驱动机械手指，其能够自动顺从弯曲，具有较好的柔顺性，易实现自适应抓取。

本发明所提供的具有形状自适应的欠驱动机械手指，包括第一指段、第二指段、基座、驱动机构及推动装置，所述第二指段的一端与所述第一指段可转动地相连接；所述基座与所述第二指段的另一端可转动地相连接；所述驱动机构包括滑动壳体、第一连动杆、第二连动杆、第一驱动杆、第二驱动杆、第一弹性构件及第二弹性构件，所述滑动壳体可滑动地设置于所述基座；所述第一驱动杆、所述第二驱动杆、所述第一弹性构件及所述第二弹性构件可滑动地设置于所述滑动壳体，且所述第一驱动杆与所述第一弹性构件相连接，所述第二驱动杆与所述第二弹性构件相连接；所述第一连动杆可转动地连接所述第一指段与所述第二连动杆，所述第二连动杆可转动地连接所述第一驱动杆与所述第二指段，所述第二驱动杆可转动地连接所述第二指段；所述推动装置设置于所述基座上，并与所述驱动机构的所述滑动壳体相连接，用于推动所述滑动壳体在所述基座上滑动。

较佳地，所述第一连动杆与所述第二连动杆相连接的位置位于所述第二连动杆与所述第一驱动杆相连接的位置和所述第二连动杆与所述第二指段相连接的位置之间，且所述第二指段、所述第二连动杆及所述基座通过同一关节轴相连接。

较佳地，所述滑动壳体包括第一滑动通道、第二滑动通道、第一凹槽及第二凹槽；所述第一驱动杆可滑动地设置于所述第一凹槽中，所述第二驱动杆可滑动地设置于所述第二凹槽中；所述第一弹性构件设置于所述第一滑动通道中，所述第二弹性构件设置于所述第二滑动通道中，所述第二滑动通道及所述第二凹槽的长度分别大于所述第一滑动通道及所述第一凹槽的长度。

较佳地，所述滑动壳体还包括顶部、第一侧部、第二侧部及底部，所述第二侧部的长度大于所述第一侧部，所述第一滑动通道及所述第一凹槽设置于所述第一侧部，所述第二滑动通道及所述第二凹槽设置于所述第二侧部；所述顶部靠近所述第二指段，所述底部与所述推动装置固定相连。

较佳地，所述第一弹性构件包括第一导向杆及第一弹簧，所述第一导向杆具有头部及与所述头部相连接的杆部，所述第一弹簧套设于所述杆部，所述第一导向杆的所述头部抵靠所述底部的内壁，所述第一弹簧抵靠所述顶部的内壁；所述第一导向杆与所述第一驱动杆相连动。

较佳地，所述第二弹性构件包括第二导向杆、第三导向杆、滑块、第二弹簧及第三弹簧，所述第二导向杆与所述第三导向杆皆具有头部及与所述头部相连接的杆部，所述第二弹簧套设于所述第二导向杆的所述杆部并抵靠所述顶部的内壁，所述第三弹簧套设于所述第三导向杆的所述杆部并抵靠所述底部的内壁；所述滑块设置于所述第一导向杆的所述头部与所述第二导向杆的所述头部之间，并与所述第二驱动杆相连接。