[实用新型]一种基于智能异形钢缆驱动的五指灵巧手

说明书

一种基于智能异形钢缆驱动的五指灵巧手，包括手掌、五个单指弯曲关节和单片机，每个单指弯曲关节均包括远指端、中指端、近指端、掌骨、腕骨、四根异形钢缆、四个电机及减速装置和四个SAW传感器，四根异形钢缆分别用于驱动远指端、中指端、近指端、掌骨的弯曲，四个电机及减速装置的动力输出端分别与四根异形钢缆连接，四根异形钢缆分别通过锥形齿轮组驱动相应关节弯曲；四个SAW传感器分别安装在远指端、中指端、近指端、掌骨上，同时用于反馈相应关节的角位移，每个电机及减速装置和每个SAW传感器均与单片机连接；本实用新型提供了一种基于智能异形钢缆驱动的五指灵巧手，可实现在较小的工作空间内实现较大的传动力矩和精确的位姿反馈控制。

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种基于智能异形钢缆驱动的五指灵巧手。

背景技术

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CN201510868252.0、CN201720995289.4中采用腱绳拉动指销的方式实现灵巧手的弯曲，该类装置结构简单，控制方便，集成性高，但是存在精确度低，负载小等问题。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CN201720290589.2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，具有较高的灵敏度和工作灵活性，但是该类专利也因为系统的复杂性存在有成本高，维护性等劣势。专利CN201721756689.6采用气动驱动的方式改善手指关节的弯曲和灵活度，该专利具有较好的柔顺性与安全性，但载荷有限，不能实现对灵巧手的精确控制。此外，部分灵巧手采用液压驱动，例如专利号CN201711001387。液压驱动装置能够实现无级调速并输出较大的力矩具有较好的耐疲劳性，但该驱动方式难以在灵巧手有限的安装空间内实现。

发明内容

为了克服现有灵巧手存在不能精确控制、成本较高、安装空间有限的缺陷，本实用新型提供了一种基于智能异形钢缆驱动的五指灵巧手，可实现在较小的工作空间内实现较大的传动力矩和精确的位姿反馈控制。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于智能异形钢缆驱动的五指灵巧手，包括手掌、五个单指弯曲关节和单片机，所述手掌与五个单指弯曲关节的掌骨固连；

每个单指弯曲关节均包括远指端、中指端、近指端、掌骨、腕骨、四根异形钢缆、四个电机及减速装置和四个SAW传感器，所述远指端与中指端之间、中指端与近指端之间、近指端与掌骨之间、掌骨与腕骨之间均铰接，四根异形钢缆分别用于驱动远指端、中指端、近指端、掌骨的弯曲，四个电机及减速装置安装在腕骨内，四个电机及减速装置的动力输出端分别与四根异形钢缆连接且驱动异形钢缆进行旋转，四根异形钢缆分别通过锥形齿轮组驱动相应关节弯曲；四个SAW传感器分别安装在远指端、中指端、近指端、掌骨上，同时用于反馈相应关节的角位移，腕骨内置有与SAW传感器电连接的电源；每个电机及减速装置和每个SAW传感器均与单片机连接；

在异形钢缆转动θ角度时，会带动相应锥齿轮组转动，从而带动相应关节弯曲α角度，使得异形钢缆弯曲α角度；

每个SAW传感器上的LC振荡电路产生脉冲激励，叉指换能器将声表面波信号转换为表面声波信号在反射栅内来回振荡，由于声表面波传感器的弯曲会导致压电基片上声波波速的改变与反射栅之间的间距，表面声波信号的频率就会发生偏移，并且弯曲角度越大信号偏移的程度也就越大；叉指换能器会将偏移后表面声波信号转换为电信号，天线端会将偏移后的电信号与激励源的电信号发射出去，腕骨内的RF查询端接收偏移后的电信号与激励源信号，从而得出每个关节的角位移，RF查询端与单片机连接。