[發(fā)明專利]一種仿人手家庭服務(wù)用機(jī)器手

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810020769.4
• 申請(qǐng)日: 2008-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101244563A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 駱敏舟;李濤;路巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): B25J15/00
• 分類號(hào): B25J15/00;B25J19/00;B25J19/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 趙曉薇

1、一種仿人手家庭服務(wù)用機(jī)器手，包括手掌(2)和與其動(dòng)配合連接的手腕(1)、手指機(jī)構(gòu)(3)、拇指位置調(diào)整機(jī)構(gòu)(4)和手指驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(5)；

所述的手指機(jī)構(gòu)(3)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)相同的小指(3A)和中指(3B)，所述的中指(3B)的關(guān)節(jié)比小指(3A)、食指(3C)的關(guān)節(jié)長(zhǎng)，所述的小指(3A)和中指(3B)上均置有一套用來(lái)實(shí)現(xiàn)包絡(luò)抓取的欠驅(qū)動(dòng)包絡(luò)抓取機(jī)構(gòu)，其中：

所述的小指(3A)在手掌(2)上面依次置有小指第一關(guān)節(jié)(3A1)、小指第二關(guān)節(jié)(3A2)、小指第三關(guān)節(jié)(3A3)，所述的小指第一關(guān)節(jié)(3A1)、小指第二關(guān)節(jié)(3A2)、小指第三關(guān)節(jié)(3A?3)上面依次置有的小指包絡(luò)推桿(3A4)、小指包絡(luò)橫桿(3A5)、小指包絡(luò)彎桿(3A6)分別經(jīng)端部的軸套孔與銷釘動(dòng)配合連接，所述的小指包絡(luò)推桿(3A4)下面的軸套孔通過(guò)銷釘與小指?jìng)鲃?dòng)推桿(4A3)、小指電機(jī)(4A1)依次動(dòng)配合連接；

所述的中指(3B)在手掌(2)上依次置有中指第一關(guān)節(jié)(3B1)、中指第二關(guān)節(jié)(3B2)、中指第三關(guān)節(jié)(3B3)，所述的中指第一關(guān)節(jié)(3B1)、中指第二關(guān)節(jié)(3B2)、中指第三關(guān)節(jié)(3B3)上面依次置有的中指包絡(luò)推桿(3B4)、中指包絡(luò)橫桿(3B5)、中指包絡(luò)彎桿(3B6)分別經(jīng)端部的軸套孔與銷釘動(dòng)配合連接，所述的中指包絡(luò)推桿(3B4)下面的軸套孔通過(guò)銷釘依次與中指?jìng)鲃?dòng)推桿(4B3)、中指電機(jī)(4B1)動(dòng)配合連接；

所述的手指機(jī)構(gòu)(3)還包括機(jī)械結(jié)構(gòu)相同、各個(gè)零件的尺寸也相同的食指(3C)和拇指(3D)，所述的食指(3C)和拇指(3D)上都集成置有欠驅(qū)動(dòng)包絡(luò)抓取機(jī)構(gòu)和平行四邊形精確捏取機(jī)構(gòu)，拇指(3D)和食指(3C)具有實(shí)現(xiàn)包絡(luò)抓取的功能和實(shí)現(xiàn)精確捏取的功能，其中：

所述的食指(3C)在手掌(2)上依次置有食指第一關(guān)節(jié)(3C1)、食指第二關(guān)節(jié)(3C2)、食指第三關(guān)節(jié)(3C3)，所述的食指第一關(guān)節(jié)(3C1)、食指第二關(guān)節(jié)(3C2)、食指第三關(guān)節(jié)(3C3)上面依次置有食指包絡(luò)推桿(3C4)、食指捏取機(jī)構(gòu)抵桿(3C5)、食指包絡(luò)橫桿(3C6)、食指捏取機(jī)構(gòu)橫桿(3C7)、食指包絡(luò)彎桿(3C8)、食指捏取機(jī)構(gòu)豎桿(3C9)，所述的食指第一關(guān)節(jié)(3C1)、食指第二關(guān)節(jié)(3C2)、食指第三關(guān)節(jié)(3C3)分別經(jīng)端部的軸套孔與銷釘、食指捏取機(jī)構(gòu)小板(3C12)動(dòng)配合連接、與食指彈簧安裝掛件(3C13)靜配合連接，所述的食指包絡(luò)推桿(3C4)下面的軸套孔通過(guò)銷釘依次與食指?jìng)鲃?dòng)推桿(4C3)、食指電機(jī)(4C1)動(dòng)配合連接；

所述的拇指(3D)上依次置有拇指第一關(guān)節(jié)(3D1)、拇指第二關(guān)節(jié)(3D2)、拇指第三關(guān)節(jié)(3D3)，所述的拇指第一關(guān)節(jié)(3D1)、拇指第二關(guān)節(jié)(3D2)和拇指第三關(guān)節(jié)(3D3)上面依次置有拇指包絡(luò)推桿(3D4)、拇指捏取機(jī)構(gòu)抵桿(3D5)、拇指包絡(luò)橫桿(3D6)、拇指捏取機(jī)構(gòu)橫桿(3D7)、拇指包絡(luò)彎桿(3D8)、拇指捏取機(jī)構(gòu)豎桿(3D9)，所述的拇指第一關(guān)節(jié)(3D1)、拇指第二關(guān)節(jié)(3D2)和拇指第三關(guān)節(jié)(3D3)分別經(jīng)端部的軸套與銷釘、拇指捏取機(jī)構(gòu)小板(3D12)和拇指動(dòng)配合連接、與彈簧安裝掛件(3D13)靜配合連接，所述的拇指包絡(luò)推桿(3D4)下面的軸套孔通過(guò)銷釘依次與拇指?jìng)鲃?dòng)推桿(4D3)、拇指電機(jī)(4D1)動(dòng)配合連接；

所述的銷釘包括小指短銷釘(3A7)、小指長(zhǎng)銷釘(3A8)、中指短銷釘(3B7)和中指長(zhǎng)銷釘(3B8)、食指短銷釘(3C10)，食指長(zhǎng)銷釘(3C11)、拇指短銷釘(3D10)、拇指長(zhǎng)銷釘(3D11)；

所述的手指機(jī)構(gòu)(3)為半主動(dòng)柔順指面是接觸力傳感器(10)，所述的手掌(2)上固定連接位置傳感器(9)，所述的手指驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于完成機(jī)器手抓取的執(zhí)行部分，通過(guò)手指機(jī)構(gòu)(3)中的接觸力傳感器(10)獲取信號(hào)，所述的手指機(jī)構(gòu)(3)中置有多個(gè)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述的手指機(jī)構(gòu)(3)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觸發(fā)位置傳感器(9)并發(fā)出脈沖信號(hào)通過(guò)采集卡輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)給出控制信號(hào)使得電機(jī)停止或轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于：

a、所述的手腕(1)置有法蘭結(jié)構(gòu)(1a)，用于將機(jī)器手和機(jī)器人的機(jī)械臂連結(jié)成一個(gè)整體，所述的手腕(1)的端部中心置有供布線用的孔(1b)，所述的手腕(1)與上面的手掌(2)用螺釘固定機(jī)械連接；

b、所述的手掌(2)模仿人的手掌設(shè)計(jì)，形狀是一個(gè)無(wú)蓋中空的長(zhǎng)方體盒子，所述的手掌(2)的上面安裝著手指機(jī)構(gòu)(3)，其中所述的手掌(2)上的一側(cè)并列安裝小指(3A)、中指(3B)、食指(3C)并通過(guò)多個(gè)銷釘機(jī)械連接，所述的小指(3A)、中指(3B)、食指(3C)安裝軸線重合，每個(gè)手指通過(guò)一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)并安裝在手掌(2)里面的支撐架(8)上，所述的手掌(2)上的另一側(cè)按安裝有相互連接的拇指(3D)、拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4D))和拇指位置調(diào)整機(jī)構(gòu)(4)；

c、所述的手指機(jī)構(gòu)(3)包括特制螺母機(jī)械連接的小指(3A)、中指(3B)、食指(3C)和拇指(3D)、拇指位置調(diào)整機(jī)構(gòu)(4)；

所述的拇指(3D)上置有拇指電機(jī)(4D1)，通過(guò)拇指電機(jī)安裝支撐架(7)與拇指架(6)經(jīng)銷釘動(dòng)配合機(jī)械連接在手掌(2)上；

所述的拇指(3D)包括動(dòng)配合連接的拇指捏取機(jī)構(gòu)抵桿(3D5)、食指捏取機(jī)構(gòu)抵桿(3C5)的捏取機(jī)構(gòu)，在捏取機(jī)構(gòu)工作的時(shí)候，將拇指(3D)的第三個(gè)關(guān)節(jié)(3D3)的指面和食指(3C)的第三個(gè)關(guān)節(jié)(3C3)的指面均垂直于通過(guò)拇指(3D)和食指(3C)的兩條安裝軸線的平面，從而保證仿人手家庭服務(wù)用機(jī)器手精確捏取的實(shí)現(xiàn)；

所述的小指(3A)、中指(3B)、食指(3C)和拇指(3D)分別在手掌(2)內(nèi)部安裝有四個(gè)電機(jī)，其中三個(gè)相同，分別為驅(qū)動(dòng)小指(3A)、中指(3B)和食指(3C)的小指電機(jī)(4A1)、中指電機(jī)(4B1)和食指電機(jī)(4C1)，另外一個(gè)是用來(lái)調(diào)整拇指(3D)彎曲或伸開(kāi)的拇指電機(jī)(4D1)，小指電機(jī)(4A1)、中指電機(jī)(4B1)和食指電機(jī)(4C1)構(gòu)成小指驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4A)、中指驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4B)和食指驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4C)，它們分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)小指(3A)、中指(3B)和食指(3C)，拇指電機(jī)(4D1)構(gòu)成拇指驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(4D)用來(lái)驅(qū)動(dòng)拇指(3D)，所述的小指電機(jī)(4A1)、中指電機(jī)(4B1)、食指電機(jī)(4C1)和拇指電機(jī)(4D1)工作后，通過(guò)各自的驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使各自的傳動(dòng)推桿和包絡(luò)推桿轉(zhuǎn)動(dòng)并沿各自的導(dǎo)軌進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)手指機(jī)構(gòu)(3)便處于不同的抓握、捏取或松開(kāi)狀態(tài)；

所述的拇指位置調(diào)整機(jī)構(gòu)(4)，用來(lái)調(diào)整拇指(3D)與手掌(2)面所成的角度，包括拇指位置調(diào)整步進(jìn)電機(jī)(5h)、支撐軸(5a)、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)支撐件、兩個(gè)鍵、兩個(gè)軸承、拇指整體機(jī)構(gòu)(11)；

所述的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)支撐件包括第一旋轉(zhuǎn)支撐件(5b)和第二旋轉(zhuǎn)支撐件(5c)，所述的兩個(gè)鍵包括第一鍵(5d)和第二鍵(5e)，所述的兩個(gè)軸承包括第一軸承(5f)和第二軸承(5g)；

所述的拇指位置調(diào)整電機(jī)(5h)與第二旋轉(zhuǎn)支撐件(5c)通過(guò)第二鍵(5e)固定機(jī)械連接，所述的拇指位置調(diào)整電機(jī)(5h)與手掌(2)通過(guò)螺釘固定機(jī)械連接，所述的支撐軸(5a)兩端通過(guò)微型軸承與手掌(2)內(nèi)的電機(jī)安裝支撐架(8)機(jī)械固定連接，所述的第一旋轉(zhuǎn)支撐件(5b)與支撐軸(5a)通過(guò)第一鍵(5d)固定機(jī)械連接，所述的第一旋轉(zhuǎn)支撐件(5b)、第二旋轉(zhuǎn)支撐件(5c)與拇指架(6)通過(guò)螺釘固定機(jī)械連接；

所述的拇指位置調(diào)整電機(jī)(5h)帶電工作后，通過(guò)拇指?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)(4C)、旋轉(zhuǎn)支撐件(5c)帶動(dòng)拇指架(6)，拇指位置調(diào)整電機(jī)(5h)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)拇指整體機(jī)構(gòu)(11)正反向旋轉(zhuǎn)，通過(guò)脈沖數(shù)控制拇指位置調(diào)整電機(jī)(5h)轉(zhuǎn)動(dòng)角度從而控制拇指(3D)和手掌(2)所成的角度以形成手指機(jī)構(gòu)(3)不同的抓取模式。