[发明专利]一种异形钢缆驱动的灵巧手弯曲关节

说明书

一种异形钢缆驱动的灵巧手弯曲关节，包括远指端、中指端、近指端、掌骨和腕骨，所述灵巧手弯曲关节还包括四根异形钢缆和四个用于驱动异形钢缆的电机及减速装置，四根异形钢缆分别为摆动关节驱动异形钢缆、近指端关节驱动异形钢缆、中指端关节驱动异形钢缆和远指端关节驱动异形钢缆；四个电机及减速装置的动力输出端分别与四根异形钢缆的一端连接，四个电机及减速装置安装在腕骨内。本发明提供了一种异形钢缆驱动的灵巧手弯曲关节，可实现在较小的工作空间内实现较大的传动力矩和较精确的位置控制。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种异形钢缆驱动的灵巧手弯曲关节。

背景技术

随着工业自动化的发展与机器人由工业向服务业的逐步渗透发展，传统的末端执行器，例如气动夹爪等由于抓取方式单一、缺少灵活性等缺点难以适应现代智能化生产的复杂工况，也较难适应现代服务业所要求的良好的人机交互体验。因此，具有多自由度和较高操作能力的多指灵巧手开始受到广泛的关注。

目前关于灵巧手的专利主要是通过线驱动实现灵巧手关节的弯曲，例如专利号CN201310607277.6、CN201510868252.0、CN201720995289.4、CN201720009024.2、CN201721807938.X中采用腱绳拉动指销的方式实现灵巧手的弯曲，同时也有专利号如CN201720290589.2、CN201721046965.X、CN201720558591.3采用类似的线性装置实现线驱动，但是该类方式存在精确度低，传动力矩小等问题。考虑到腱传动产生的精确度低，传动空间较大等问题，部分专利采用内置的机电系统实现灵巧手的关节弯曲，例如专利号CN200910092411.7、CN201610161768.6、CN201720249339.4、CN201720290589.2、CN201720558591.3通过内置复杂的集成电路与传感网络实现灵巧手的精确驱动，但是该专利也因为系统的复杂性存在有成本高，维护性等劣势。同时，也有专利如CN201110154741.1、CN201310491706.8通过弹簧来连接手指关节，其具有一定的弯曲度、柔性与稳定性，但灵活度不高，且精确度低。为增大抓取范围，部分专利如CN200810023616.5、CN201720667251.4、CN201720373217.6、CN201721398707.8、CN201721756689.6专利采用软体灵巧手来更好地改善手指关节的弯曲和和灵活度，该类装置缓冲能力好，适应能力较强，但载荷有限。此外，部分灵巧手采用气动装置例如专利CN201721756689.6，气动装置操作灵活，但是弹性材料使用寿命较短，容易受到疲劳损伤。

发明内容

为了克服现有灵巧手存在上述缺陷，本发明提供了一种异形钢缆驱动的灵巧手弯曲关节，可实现在较小的工作空间内实现较大的传动力矩和较精确的位置控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种异形钢缆驱动的灵巧手弯曲关节，包括远指端、中指端、近指端、掌骨和腕骨，所述灵巧手弯曲关节还包括四根异形钢缆和四个用于驱动异形钢缆的电机及减速装置，四根异形钢缆分别为摆动关节驱动异形钢缆、近指端关节驱动异形钢缆、中指端关节驱动异形钢缆和远指端关节驱动异形钢缆；四个电机及减速装置的动力输出端分别与四根异形钢缆的一端连接，四个电机及减速装置安装在腕骨内；

所述腕骨从动部分由销钉与所述掌骨进行铰接，腕骨主动部分通过相互啮合的摆动关节主动锥齿轮和摆动关节从动锥齿轮进行传动，所述腕骨上安装有摆动关节滚动轴承，摆动关节滚动轴承内孔架设有摆动关节主动锥齿轮，所述摆动关节主动锥齿轮安装在摆动关节驱动异形钢缆的另一端上，且两者之间在异形钢缆弯曲时会有相对的轴向运动，所述摆动关节从动锥齿轮的标称轴上开有键槽，与掌骨实现键连接；通过驱动摆动关节驱动异形钢缆转动带动摆动关节主动锥齿轮转动，摆动关节主动锥齿轮带动摆动关节从动锥齿轮转动，实现掌骨的摆动，从而带动近指端、中指端与远指端的摆动；