[发明专利]具有耦合自适应运动特性的欠驱动手指

说明书

本发明提供了一种具有耦合自适应运动特性的欠驱动手指，包括基关节、近指节、中指节和远指节；基关节包括驱动器、推杆、连接杆、传动杆和基座，所述的驱动器驱动推杆进行直线运动，推杆与连接杆连接，连接杆的上端与传动杆的下端铰接；近指节包括驱动杆转轴、驱动杆、近指节连杆、拉簧安装轴、拉簧、近指节中间壳体、近指节左侧板和近指节右侧板；中指节包括中指节连杆转轴、第二卡簧、中指节连杆、固定轴、中关节转轴、第一卡簧、中指节中间壳体、中指节左侧板和中指节右侧板；远指节还包括远关节转轴、远指节左侧板和远指节右侧板。本发明可以实现耦合运动及自适应运动功能并具有稳定性高，适应性强，结构紧凑的特点。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其是涉及一种具有耦合自适应运动特性的欠驱动手指。

背景技术

手是人类赖以生存和劳动的重要工具，在日常生活中具有重要作用。仿人型假手作为一个典型的生机电一体化系统，可以弥补截肢患者的手部运动功能，是使截肢患者恢复劳动能力的重要手段。设计重量轻、成本低、外形及运动功能仿人，抓握能力强的假手是假手领域的研究重点。

目前常见的商业化手指大多采用耦合驱动，整个手指只有一个自由度，拟人性差，无法实现对物体的自适应包络，手指与物体接触点少，手指与物体接触力分布不均，容易造成局部接触力过大损伤手指和被抓取物体，较少的接触点还容易造成抓握失稳。欠驱动手指的研究使得手指的自适应能力得到提升，但是欠驱动手指弹性元件的引入，降低了手指的输出力，同时使得手指自身的稳定性受到影响。现有欠驱动手指结构较为复杂，不紧凑，加工及装配复杂，难以维护。假手手指缺少自锁功能，导致其无法产生被动抓握力，还会增加电池的能量损耗，这些因素限制了假手的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有耦合自适应运动特性的欠驱动手指，解决现有欠驱动手指自适应能力差，抓取不稳定，结构复杂的问题，可以实现耦合运动及自适应运动功能并具有稳定性高，适应性强，结构紧凑的特点

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有耦合自适应运动特性的欠驱动手指，包括基关节、近指节、中指节和远指节；

所述的基关节包括驱动器、推杆、连接杆、传动杆和基座，所述的驱动器驱动推杆进行直线运动，所述的推杆与连接杆连接，连接杆的上端与传动杆的下端铰接；

所述的近指节包括驱动杆转轴、驱动杆、近指节连杆、拉簧安装轴、拉簧、近指节中间壳体、近指节左侧板和近指节右侧板，所述的近指节左侧板和近指节右侧板对称安装在基座的左右两侧，所述的近指节中间壳体设置在近指节左侧板和近指节右侧板之间，且近指节中间壳体与近指节左侧板和近指节右侧板固连；驱动杆一端与传动杆的上端和近指节连杆的下端相铰接，并通过螺钉进行轴向限位，另一端通过驱动杆转轴与基座相铰接，通过基座的壳体进行轴向限位，通过驱动杆上的限位槽对驱动杆与近指节连杆之间的夹角β进行限制，所述的拉簧处于预紧状态，拉簧的下端安装在驱动杆转轴上，上端安装在拉簧安装轴上，所述的拉簧安装轴固定在近指节连杆上，近指节连杆穿入近指节中间壳体、近指节左侧板和近指节右侧板围成的空间内；

所述的中指节包括中指节连杆转轴、第二卡簧、中指节连杆、固定轴、中关节转轴、第一卡簧、中指节中间壳体、中指节左侧板和中指节右侧板，所述的中指节中间壳体设置在中指节左侧板和中指节右侧板之间，且中指节中间壳体与中指节左侧板和中指节右侧板固连；中指节连杆的下端通过中指节连杆转轴与近指节左、右侧板相铰接，上端穿入中指节中间壳体、中指节左侧板和中指节右侧板围成的空间内并与远指节的远指节中间壳体下端相铰接，且通过第二卡簧进行轴向限位，所述的中关节转轴安装在近指节左、右侧板上，中关节转轴的下端与近指节连杆的上端相铰接，且通过第一卡簧进行轴向限位，所述的中指节左侧板与中指节右侧板安装在中关节转轴上，并通过固定轴与中关节转轴固连；