[发明专利]一种三指七自由度构型机器人手爪

说明书

技术领域

本发明涉及机器人手爪，属于机器人技术领域。

背景技术

机器人手爪作为机器人末端的操作工具，其抓握能力、操作能力、可靠性等对机器人系统的工作水平具有重要的影响。单自由度的简单加持工具，难以实现对多种形状、尺寸物体的抓取，而自由度更多的机器人灵巧手，结构和控制算法复杂，部分自由度在使用中起不到作用，限制了其广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种三指七自由度构型机器人手爪，以解决现有的自由度更多的机器人灵巧手，结构和控制算法复杂，部分自由度在使用中起不到作用；以及简单夹持工具自由度单一、不能实现对复杂形状物体的抓取问题。

本发明提出的三指七自由度构型机器人手爪，能够完成对多种形状、尺寸物体抓取的前提下，将手指数及自由度数做到了最优的配置。

实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种三指七自由度构型机器人手爪，包括手掌、连接法兰、电路板一、转动支撑部件一、转动支撑部件二和三个手指，所述的三个手指结构均相同，三个手指分别是手指一、手指二及手指三，所述的三个手指均包括端盖和基座，所述的手掌包括手掌盖板、手掌外壳、连接板一、连接板二及支架，所述的手掌外壳上端与手掌盖板固连，手掌外壳下端与连接法兰固连，所述的连接板一、连接板二和支架均设置在手掌外壳内并与手掌盖板固连，所述的电路板设置在手掌外壳内并与支架一和支架二固连，所述的电路板一设置在手掌外壳内并与连接板二固连；所述的三指七自由度构型机器人手爪还包括三个基关节同步转动驱动器、三个末端关节同步转动驱动器、以及手指二和手指三相对手掌耦合相向转动驱动器；手掌盖板上设有通孔一、通孔二和通孔三，所述的手指一的基座穿过手掌盖板的通孔一设置在手掌外壳内，手指一的基座与手指一的端盖连接，所述的手指一的端盖与手掌盖板连接；所述的手指二的基座穿过手掌盖板的通孔二设置在手掌外壳内，且手指二的基座通过所述的转动支撑部件一的支撑轴承一与手掌盖板和手指二的端盖转动连接，所述的手指二的端盖与手掌盖板连接；所述的手指三的基座穿过手掌盖板的通孔三设置在手掌外壳内，且手指三的基座通过所述的转动支撑部件二的支撑轴承二与手掌盖板和手指三的端盖转动连接，所述的手指三的端盖与手掌盖板连接；手指一的基座中心、手指二的基座中心以及手指三的基座中心依次连线构成等边三角形，所述的三个基关节同步转动驱动器、三个末端关节同步转动驱动器以及手指二和手指三相对手掌耦合相向转动驱动器均设置在手掌外壳内，且三个基关节同步转动驱动器及三个末端关节同步转动驱动器均固定在连接板一和连接板二上，所述的手指二和手指三相对手掌耦合相向转动驱动器固定在支架上，每个所述的手指均包括基关节腱鞘驱动机构及末端关节腱鞘驱动机构，三个基关节同步转动驱动器分别通过三个手指的基关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的基关节同步弯曲转动；三个末端关节同步转动驱动器分别通过三个手指的末端关节腱鞘驱动机构驱动三个手指的末端关节同步弯曲转动。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、本发明具有由七个自由度，分别是驱动三个手指基关节和末端关节转动、手指二和手指三相对手掌的耦合相向旋转。

2、六个驱动手指关节(基关节和末端关节)弯曲的自由度及驱动手指二和手指三相向转动的自由度，采用非接触式的位置传感器检测转动位置，结构简单，易于实现。

3、手指一的基座相对手掌不能旋转，手指二和手指三的基座相对手掌的耦合相向旋转，从而三指构成不同的抓取构型。手指包括基座、两个俯仰关节(基关节和末端关节)及两个指节(近指节和末端指节)，俯仰关节正向采用腱驱动、反向采用关节内回复扭簧驱动。俯仰关节的运动范围为-90°～90°，手掌内部有七个驱动器，分别驱动三个手指基关节和末端关节的转动、手指二和手指三相对手掌的耦合相向旋转。

4、本发明在机器人灵巧手与简单夹持工具之间进行了平衡，降低了机器人灵巧手的自由度及复杂度，提高了简单夹持工具的操作能力。三个手指七个自由度构成不同的抓握构型，能完成对不同形状、尺寸物体的抓握，并具有操作能力强、结构简单、可靠性高的突出优点。

附图说明

图1是本发明的三指七自由度构型机器人手爪的手指的主视立体图；

图2是图1的后视立体图；

图3是本发明的三指七自由度构型机器人手爪的手指的主剖视图；

图4是腱鞘驱动机构一(也称力传动链)的立体图；

图5是集成有力矩过载保护块一的近指节力矩传感器的主视图；