[发明专利]32自由度仿生柔顺内骨骼灵巧手

权利要求书

1.32自由度仿生柔顺内骨骼灵巧手，其特征在于，包括：手部模块、腕部模块、小臂模块；

所述手部模块包括：拇指单元、食指单元、中指单元、无名指单元、小指单元、掌部单元；

所述拇指单元由拇指远指节、拇指近指节、拇指远关节组成；

所述食指单元由食指远指节、食指中指节、食指近指节、食指远关节、食指近关节组成；

所述中指单元由中指远指节、中指中指节、中指近指节、中指远关节、中指近关节组成；

所述无名指单元由无名指远指节、无名指中指节、无名指近指节、无名指远关节、无名指近关节组成；

所述小指单元由小指远指节、小指中指节、小指近指节、小指远关节、小指近关节组成；

所述掌部单元由腕掌基座、拇指掌指节、食指掌指节、中指掌指节、无名指掌指节、小指掌指节、拇指腕掌关节、无名指腕掌关节、小指腕掌关节、无名指掌指节挠性约束元件、小指掌指节挠性约束元件、拇指掌指关节、食指掌指关节、中指掌指关节、无名指掌指关节、小指掌指关节组成；

所述腕部模块由腕部关节和腕部支撑架组成；

所述小臂模块由腱鞘引导座和驱动器收纳仓组成；

所述拇指单元通过拇指掌指关节铰接于拇指掌指节；

所述食指单元通过食指掌指关节铰接于食指掌指节；

所述中指单元通过中指掌指关节铰接于中指掌指节；

所述无名指单元通过无名指掌指关节铰接于无名指掌指节；

所述小指单元通过小指掌指关节铰接于小指掌指节；

所述拇指掌指节、食指掌指节、中指掌指节、无名指掌指节、小指掌指节分别安装有一个掌内驱动器；

所述拇指掌指节通过拇指腕掌关节铰接于腕掌基座；

所述食指掌指节固联于腕掌基座；

所述中指掌指节固联于腕掌基座；

所述无名指掌指节通过无名指腕掌关节铰接于腕掌基座；

所述小指掌指节通过小指腕掌关节铰接于腕掌基座；

所述无名指掌指节挠性约束元件将中指掌指节与无名指掌指节柔性联接在一起；

所述小指掌指节挠性约束元件将无名指掌指节与小指掌指节柔性联接在一起；

所述腕掌基座通过腕部关节铰接于腕部支撑架；

所述腕部支撑架固联于小臂模块；

所述腱鞘引导座安装于腕部支撑架与小臂模块相衔接处；

所述驱动器收纳仓中安装有多个小臂内驱动器；

所述驱动器收纳仓中安装有驱动器驱动电路；

各个小臂内驱动器的输出轴分别安装有1个绞盘；

所述掌内驱动器和小臂内驱动器均配置为旋转型驱动器；

所述灵巧手具有32个自由度；其中，拇指远关节具有屈伸自由度，拇指掌指关节具有屈伸自由度、侧摆自由度和回转自由度，拇指腕掌关节具有环转自由度和屈伸兼侧摆自由度，食指远关节具有屈伸自由度，食指近关节具有屈伸自由度，食指掌指关节具有屈伸自由度、侧摆自由度和回转自由度，中指远关节具有屈伸自由度，中指近关节具有屈伸自由度，中指掌指关节具有屈伸自由度、侧摆自由度和回转自由度，无名指远关节具有屈伸自由度，无名指近关节具有屈伸自由度，无名指掌指关节具有屈伸自由度、侧摆自由度和回转自由度，无名指腕掌关节具有屈伸自由度和内收外展自由度，小指远关节具有屈伸自由度，小指近关节具有屈伸自由度，小指掌指关节具有屈伸自由度、侧摆自由度和回转自由度，小指腕掌关节具有屈伸自由度和内收外展自由度，腕部关节具有屈伸自由度和侧摆自由度；

所述拇指掌指关节的回转自由度、食指掌指关节的回转自由度、中指掌指关节的回转自由度、无名指掌指关节的回转自由度、小指掌指关节的回转自由度、无名指腕掌关节的内收外展自由度、小指腕掌关节的内收外展自由度为由外力驱动的被动自由度；

所述拇指掌指关节的侧摆自由度由拇指掌指节安装的掌内驱动器通过齿轮系驱动；

所述食指掌指关节的侧摆自由度由食指掌指节安装的掌内驱动器通过齿轮系驱动；

所述中指掌指关节的侧摆自由度由中指掌指节安装的掌内驱动器通过齿轮系驱动；

所述无名指掌指关节的侧摆自由度由无名指掌指节安装的掌内驱动器通过齿轮系驱动；

所述小指掌指关节的侧摆自由度由小指掌指节安装的掌内驱动器通过齿轮系驱动；

所述拇指远关节的屈伸自由度、拇指掌指关节的屈伸自由度、拇指腕掌关节的屈伸兼侧摆自由度和环转自由度、食指远关节的屈伸自由度、食指近关节的屈伸自由度、食指掌指关节的屈伸自由度、中指远关节的屈伸自由度、中指近关节的屈伸自由度、中指掌指关节的屈伸自由度、无名指远关节的屈伸自由度、无名指近关节的屈伸自由度、无名指掌指关节的屈伸自由度、无名指腕掌关节的屈伸自由度、小指远关节的屈伸自由度、小指近关节的屈伸自由度、小指掌指关节的屈伸自由度、小指腕掌关节的屈伸自由度、腕部关节的屈伸自由度和侧摆自由度分别由包括一对小臂内驱动器并采用腱传动的拮抗式驱动机构驱动，并且这些自由度互相解耦；

所述灵巧手的一至多个腱包覆有具有保护和引导腱的作用的腱鞘；所述腱鞘由内至外可具有一至多层；

所述腱鞘引导座具有多个腱鞘安装口；

所述腱鞘的一端与采用腱传动的关节的关节座固定，另一端与腱鞘引导座的腱鞘安装口固定；

在所述拮抗式驱动机构中，受控关节的转动端通过腱固定元件与腱上任一点固联，受控关节的受控自由度由一对小臂内驱动器共同驱动；其中，一个小臂内驱动器通过其输出轴固联的绞盘牵拉腱的一端，进而牵拉受控关节的转动端使其具有沿着受控自由度的一个方向的运动趋势，另一个小臂内驱动器通过其输出轴固联的绞盘牵拉腱的另一端，进而牵拉受控关节的转动端使其具有沿着受控自由度的相反方向的运动趋势；这对小臂内驱动器构成拮抗式驱动；

通过配置构成拮抗式驱动的一对小臂内驱动器的速度和输出力对受控关节的运动、力矩、关节阻尼和关节刚度进行控制。