[实用新型]一种驱动内置式多指灵巧手

说明书

本实用新型公开了一种驱动内置式多指灵巧手，包括手掌、大拇指、食指、中指、无名指和小拇指；所述大拇指、食指、中指、无名指和小拇指分布安装于手掌之上，本实用新型中的小拇指远指关节和近指关节采用平面四连杆机构耦合，四指共用两个掌指节，减少驱动器数目，有利于简化结构，同时对手的灵活性不造成较大影响。关节采用一级蜗轮蜗杆传动机构，结构简单且紧凑，具有自锁功能。长时间保持抓取工作状态，减少电能消耗。手掌、手指、关节等部件均可以模块化，增强了部件的互换性和整手的可维护性。结构紧凑，集成度高，所有的驱动器、传动机构、控制器、传感器都可以布置在灵巧手上。

技术领域

本实用新型涉及一种灵巧手，具体是一种驱动内置式多指灵巧手。

背景技术

手是人类意识的延伸，在日常生活中具有重要的作用。机械灵巧手作为自然人手的替代，需要具有仿人手的外形和灵活操作物体的功能。随着机器人技术的进步，机械手作为机器人与外界环境相互作用的最后环节和执行部件，对其高水平作业能力的需求越来越迫切。机械灵巧手也是类人型机器人中最复杂的一部分，其难度主要在于，在有限的手部空间内不但要集成驱动、传动、传感器及电气系统为一体，还要保证足够的抓握力和抓握精度。

按照自由度数目和驱动器数目的比较，现有的机械灵巧手可以分为：欠驱动、全驱动冗余驱动三大类。

欠驱动手的驱动器个数少于自由度数目，所以其内部存在耦合的自由度，即多个自由度由一个驱动器来驱动。常见的耦合传动方式有：腱绳和滑轮机构、连杆机构等。欠驱动手所需驱动器少，传动结构也相对简单，制造成本更低；但是由于存在耦合的自由度，手指各个关节不能独立控制，所以不能精确控制手指的位置和姿态。在抓取物体时，只能被动地适应被抓物体的轮廓。现在市面上的假肢手以欠驱动手居多，一般一个手指2~4个自由度，但是只配置一个驱动器。其灵活程度和自然人手有很大差距，在完成精细操作时，表现令人不满意。

全驱动手的驱动器数目等于自由度数目，每一个自由度都有一个驱动器独立驱动。因此，全驱动手的手指位姿较灵活多变，在控制得当的情况下，能实现更多精细的操作。但是全驱动手的驱动和传动机构数目往往很多，给高度集成带来了很大的困难。

冗余驱动是指驱动器数目多于自由度数目。在采用腱绳传动的灵巧手中，就可能会出现冗余驱动，因为腱绳只能传递拉力，所以一个关节的正反两个方向运动就需要两个驱动。此时采用关节处安装复位弹簧的方式可以减少冗余。对于腱绳传动的机械手，N个自由度，需要2N个驱动才能精确控制每一个关节的位置。采用复位弹簧在减少冗余的同时，也意味着不能精确控制该关节的位置。

全驱动机械手驱动、传动元件最多，结构最复杂，实现难度大，所以目前欠驱动手更加实用。在设计欠驱动机械灵巧手时，应着重考虑哪些自由度耦合在一起不会对整手的灵活性造成较大的不利影响、以及如何采用更简单的传动方案来简化每一个关节的结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种驱动内置式多指灵巧手，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：