[实用新型]一种由微型电机驱动控制的欠驱动仿人灵巧手

说明书

本实用新型公开了一种由微型电机驱动控制的欠驱动仿人灵巧手，包括：一个手掌与五个手指，五个手指分别为拇指、食指、中指、无名指、小指，其外形尺寸比例参照中国女性的手。五个手指相互独立，共有6个驱动自由度，分别为大拇指基关节滚转与中关节俯仰2个自由度，其他四指的4个基关节俯仰自由度。根据人手抓取常用物体时中指节与远指节之间的相对角度（约10‑30°），将灵巧手的这两个指节之间的相对角度固定，简化远关节从动机构的设计。本实用新型所述的灵巧手外观小巧，结构紧凑简单，具有十几种不同的抓取手势，能够实现有效而精确的抓取任务。

技术领域

本发明涉及一种灵巧手，具体是一种由微型电机驱动控制的欠驱动仿人灵巧手。

背景技术

随着机器人技术的突飞猛进发展，其应用领域日益扩大。其中机器人的执行部件与工作环境有非常密切的作用，灵巧手作为一种末端执行器，其影响着机器人智能化和作业水平的提高，因此，具有多个关节的仿人灵巧手己成为机器人领域的研究热点之一。传统的机械手主要是的机构简单的夹持装置，如果机器人的末端夹持器能像人手一样灵活，就可以应用在不同场合，完成不同工作任务，便于解决疑难问题，从而有利于降低成本和提高工作效率。

灵巧手技术经过长时间发展，产生了一些代表性产品，如I-limb仿生医疗手，具有5根手指，通过肌电控制，可用于残障人士义肢，还有HIT/DLR 手和SHADOW手，这3种手均采用多电机驱动，驱动关节布置在手指关节和手掌上。

现有技术中的仿生灵巧手设计机构复杂，所需驱动单元多，控制困难，成本高，不利于灵巧手的普及和实用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由微型电机驱动控制的欠驱动仿人灵巧手，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种由微型电机驱动控制的欠驱动仿人灵巧手，包括掌壳、电机、拇指、食指、中指、无名指、小指；所述拇指分为拇指近指节、拇指中指节、拇指远指节、拇指基关节、拇指中关节与拇指远关节，拇指中指节与拇指近指节通过拇指中关节铰接，拇指中指节与拇指远指节通过拇指远关节铰接，拇指基关节为蜗轮蜗杆传动机构，将固定在手掌中电机的旋转运动转化为拇指基关节的蜗轮旋转运动，电机固定在拇指中指节，电机输出端通过齿轮组将旋转运动传递给螺杆，螺母杆一会随着螺杆的旋转沿着螺杆轴向移动，螺母杆一一端通过轴销一铰接小连杆一，小连杆一与拇指远指节指壳通过轴销二铰接；螺母杆一的另一端通过轴销三铰接连杆一，连杆一在拇指近指节中部轴销四铰接，大拇指在伸直到弯曲的过程中，电机转动，通过两个相互啮合的齿轮组带动螺杆顺时针轴向转动，使得螺母向上运动，螺母带动小连杆一也向上运动，从而推动拇指远指节绕着拇指远关节顺时针旋转，实现拇指远指节弯曲，同时螺母杆一拉动连杆一，使得连杆一的绕着轴销四的孔顺时针旋转，实现拇指中指节绕着拇指中关节的弯曲运动，食指包括食指近指节、食指中远指节、食指基关节和食指中关节，食指近指节一端与手掌基座通过食指基关节铰接，另一端与食指中远指节通过食指中关节铰接，且该关节处安装了具有预紧力的扭簧，食指连杆二一端与手掌基座上的孔铰接，另一端与食指中远指节上的孔铰接，食指近指节、中远指节、手掌基座和连杆二组成了交叉四连杆机构，实现了食指基关节与食指中远指节的联动，食指近指节上设有滑槽，滑槽与小连杆二通过轴销五连接，轴销五可沿着滑槽自由滑动，小连杆二、小连杆三、螺母杆二各通过轴销六与轴销七铰接，螺母杆二通过丝杠的轴向转动可实现上下移动，电机输出端通过两个啮合的齿轮组将旋转运动传递给丝杠，使得丝杠沿轴向旋转（方向），螺母杆二会随着丝杠的旋转沿轴向向下运动，螺母杆二向下运动拉动小连杆三和小连杆二向下运动。

作为本发明进一步的方案：所述食指、中指、无名指、小指的比例为1:1.1:1:0.8。

作为本发明进一步的方案：所述小连杆二相对于小连杆三可绕轴销六顺时针转动，逆时针转动的相对角度超过度时存在机械限位。