[发明专利]一种基于SMA丝驱动的仿人灵巧手手指

说明书

一种基于SMA丝驱动的仿人灵巧手手指，属于机器人领域。SMA丝驱动器、基关节、近端指骨外壳、近指关节、中间指骨外壳、远指关节及远端指骨外壳依次固定连接；四根滑轮轴上均转动装有四个滑轮，六根SMA丝的其中四根一端通过四个SMA丝连接块与四根驱动腱绳连接，另一端绕过滑轮后与SMA丝固定板固定连接，余下的两根SMA丝与基关节的基关节连接板二及SMA丝固定板固定连接，四根驱动腱绳中的两根另一端与近指关节驱动链轮固定连接，另两根驱动腱绳另一端与两个基关节驱动链轮固定连接，两根耦合腱绳一端与远指关节耦合链轮固定连接；其中一根耦合腱绳另一端与近指关节耦合链轮固定连接，另一根耦合腱绳另一端与预紧块固定连接。本发明用于驱动机器人手指动作。

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种基于SMA丝驱动的仿人灵巧手手指。

背景技术

灵巧手作为机器人的末端执行器，其驱动器的重要性与特殊性受到研究者的关注。常用灵巧手驱动器，如电磁式伺服电机和气动、液动驱动器，因为功率-重量比较低，必须安装在远离驱动点的位置，而且电机高速运行后需要减速齿轮来降低速度，使整套系统复杂。国内外比较典型的灵巧手大多使用这类驱动器。这些灵巧手各有优势，但仍存在体积较大、机构复杂、控制困难、缺乏柔性等不足。同样，在一些操作空间有限的领域内，基于传统电机与液压气压等原理构成的驱动装置很难满足精密操作的要求，越来越多的任务需要体积小，结构简单，运行柔性的驱动装置。

近年来，各种新型功能材料不断出现，为减小驱动器体积提供了各种新的解决方案，形状记忆合金驱动器就是其中之一。SMA驱动器是一种全新意义上的驱动器，它有可能集传感、控制、换能、致动于一身，利用SMA材料独特的形状记忆效应(Shape MemoryEffect,SME)，辅以一定的偏动装置，通过特定的控制手段，构成双程可逆致动元件，实现机电能量的转换。SMA驱动器重量轻，功率密度大；结构简单，易构成微型驱动器；动作连续柔和；运行无噪声，对环境无污染。

发明内容

本发明的目的在于针对现有灵巧手驱动形式的不足，基于SMA的形态记忆效应的特点，提供一种基于SMA丝驱动的仿人灵巧手手指。该手指通过偏动式形态记忆合金驱动，不仅减小了灵巧手的结构尺寸与重量，同时形态记忆合金具有柔顺特性，使得灵巧手具有更高的功率密度(输出力差不多的情况下驱动器重量小很多)以及集成度，扩展了灵巧手的应用领域。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于SMA丝驱动的仿人灵巧手手指，其组成包括SMA丝驱动器、近端指骨外壳、中间指骨外壳、远端指骨外壳、基关节、近指关节、远指关节、两根耦合腱绳及四根驱动腱绳；所述SMA丝驱动器包括腱绳固定板、SMA丝固定板、两个驱动器连接板、四个SMA丝连接块、六根SMA丝、十六个滑轮及四根滑轮轴；所述基关节包括两个基关节连接板、两个基关节驱动链轮、两个基关节轴、两个基关节端盖、四个基关节轴承及四个基关节垫片；所述两个基关节连接板分别是基关节连接板一和基关节连接板二，所述两个基关节轴分别是基关节俯仰轴和基关节侧摆轴，所述四个基关节轴承分别是两个基关节轴承一和两个基关节轴承二，所述四个基关节垫片分别是两个基关节垫片一和两个基关节垫片二；

所述SMA丝驱动器与基关节的基关节连接板二固定连接，所述基关节与近端指骨外壳一端固定连接，所述近端指骨外壳另一端与近指关节的近端指骨连接板固定连接，所述近指关节与中间指骨外壳一端固定连接，所述中间指骨外壳另一端与远指关节的两个远指关节轴承固定连接，所述远指关节通过远端指骨连接板与远端指骨外壳固定连接；